[发明专利]一种带钢表面火焰清洗方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及金属表面清洗技术，具体涉及一种带钢表面火焰清洗方法及装置。

背景技术

轧制后带钢表面通常粘附着许多轧制油、机油、铁末等污物。为保证带钢表面质量，在带钢进入热处理炉前或涂镀前需要将表面清洗干净。带钢的表面清洁程度会显著影响带钢成品的表面质量，例如表面未完全挥发的油脂，退火后会残留形成碳化物，不但影响外观，而且使锌层附着力差；固体颗粒残留物则会造成表面压痕及表面划伤。

目前，常规的带钢清洗方法通常是化学清洗、电解清洗和物理清洗的组合。常规带钢表面清洗工艺是：带钢首先经过碱液喷洗+碱液刷洗的化学清洗段、再经电解清洗、而后进入热水刷洗和热水清洗，最后经干燥后完成清洗过程，进入热处理炉进行退火处理。实际应用中，根据带钢表面情况，也有仅采用电解清洗+热水刷洗+热水漂洗+干燥的组合。其中化学清洗主要利用皂化作用和乳化作用来去除表面残油；电解清洗主要依靠电化学作用，在电流作用下作为电极的带钢析出大量气体，促使油污离开带钢表面；物理清洗主要依靠外力除去带钢表面的油污。

上述清洗方法存在如下缺点：

1)需要复杂的清洗段，工艺设备复杂，对于机组速度高的生产线，清洗段较长；

2)需要消耗大量的碱液、水等，排放大量的废水，容易造成环境污染。

3)能耗高；

4)清洗完毕带钢为常温，需要在后面工序进一步加热。

带钢表面的油脂也可在高温条件下进行清洗，高温条件下进行表面清洗存在以下两种机制：

a.乳化分解：油脂温度升高，超过乳化油特征分解温度后，乳化油分解并蒸发；

b.氧化分解：油脂经高温氧化后，形成气态产物。

以上两种机制都会使带钢表面形成气态分解物，因此总体的清理效果还取决于分解物的排除效果，分解物排除越干净，带钢表面分解物浓度越低，越利于乳化或氧化分解的进行。通常情况下，氧化分解是通过燃烧反应完成的，因此乳化分解的速度远低于氧化分解的速度。

常规的辐射管加热炉中，由于炉内是还原性气氛，氧化分解的机制不存在，主要依靠乳化分解作用。由于乳化分解速度很慢，而且带钢宽度方向温度不能保证均匀，通常会出现退火完成后表面仍有油污残留或清理不均匀。

常规的直火加热炉中，火焰直接加热带钢时，油脂的乳化分解和氧化分解两种机制并存，可以利用火焰清洗带钢表面油脂，但直火清洗对烧嘴有特殊的要求。常规直火加热的烧嘴布置为：烧嘴的火焰平行于带钢，燃烧沿带宽方向发展，从火焰根部到端部，火焰温度、烟气成分存在非常大的差别。

这种烧嘴的主要缺点是：

1)带钢宽度方向温度差别大，宽度方向清洗效果差别大。

2)烟气沿带钢表面平行流动，传热与传质系数低，油脂和铁屑的清洗效果差。

3)难以适应带钢宽度尺寸变化的要求。

美国专利US4242154公开了一种生产镀层钢板的预热和清洗系统。该系统生产线为水平布置，带钢先经过采用直接火焰预热段，在预热段中带钢被加热，并且通过火焰直接清除带钢表面的残留物；然后进入还原段，在还原段内气氛为高浓度的氢气，通过氢气还原预热段加热后表面形成的氧化层。

这种系统基本可以实现带钢的加热与表面清洗，但却忽略了这样的事实：

1)由于在预热段未对气氛进行限制，表面氧化生成氧化膜，与常规的退火线比较，需要专门增加还原段还原预热段生成的氧化膜；

2)还原段内要采用高浓度的氢气进行还原，还原段的安全性要求高，H2消耗大；

3)带钢表面先氧化后还原，通过这种方式还原得到疏松的海绵铁，经过后续的镀锌工序，极易引起表面镀层的脱落。

4)没有提出对直火清洗烧嘴的型式和功能的具体要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种带钢表面火焰清洗方法及装置，采用直接火焰完成带钢表面清洗和均匀加热，通过控制火焰气氛实现无氧化加热，并利用高温冲击火焰的燃烧与冲击作用，清洗带钢表面的残油与残铁。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：