不銹帶鋼的磨料水射流除鱗工藝

  傳統(tǒng)的酸洗方法去除帶鋼表面的氧化皮，對環(huán)境、人員和設(shè)備具有巨大的危害。磨料水射流除鱗系統(tǒng)是近年來發(fā)展起來的一種新的除鱗方法。

 1. 在純高壓水射流除鱗時，水在高壓的作用下以噴嘴高速噴射至帶鋼表面由于高速噴射的水流具有一定的質(zhì)量和動能，當其撞擊到不銹鋼帶表面上，從而方向發(fā)生改變時，將對不銹鋼帶產(chǎn)生一定的壓力，即打擊力，其大小直接影響到系統(tǒng)的除鱗效果。

 2. 磨料水射流是磨料與高速流動的水互相混合而形成的液－固兩相介質(zhì)射流，它的除鱗機理與純水射流的除鱗機理有很大的不同。磨料水射流是利用高流動的水的動能傳遞給磨料，從而使磨料對鋼帶靶物起碰撞、沖蝕和磨削作用。高速粒子流還對靶物產(chǎn)生高頻沖蝕，從而大大提高射流的品質(zhì)和工作效率。要保證除鱗效果，需控制好系統(tǒng)壓力、流量、帶鋼移動速度、靶距及磨料濃度等影響除鱗效果的因素。

一、磨料水射流除鱗工藝

 1. 實驗條件

  ①. 磨料選擇

   石榴石耐磨度強，熔點高，密度大，性能穩(wěn)定，價格適中，粒度為80目。石榴石化學成分為Fe₃Al₂(SiO₃)6,平均尺寸200μm,密度3.9~4.1g/cm³,硬度1300HV,抗壓強度180MPa.

 ②. 噴嘴

   孔徑0.8mm的四孔紅寶石噴嘴。

 ③. 高壓泵

  315kW臥式高壓柱塞泵。

 ④. 混合方式

  磨料和水混合方式分為前、后兩種混合式。本實驗選擇后混合式，具有方便實現(xiàn)連續(xù)供砂，噴嘴和管路磨損小，設(shè)備使用壽命長等特點。

 2. 實驗裝置及原理。

  ①. 實驗裝置

   不銹鋼帶磨料水射流除鱗實驗系統(tǒng)包括：低壓供水部分、增壓裝置、高壓管路、供砂裝置、混合噴射裝置，以及不銹鋼帶輸送裝置等部分。

  ②. 實驗原理

   見圖2-10不銹帶鋼磨料水射流實驗原理圖。除鱗時，水經(jīng)過低壓管路進入高壓柱塞泵進行增壓，高壓水通過高壓管路與渣漿泵輸入的磨料在混合噴射裝置中混合，磨料在水射流能量加速的作用下通過噴嘴噴向移動的不銹帶鋼，通過磨料與不銹帶鋼表面的高速碰撞、沖蝕與磨削作用，去除帶鋼表面的鱗皮。

 3. 試驗方法

   ①. 在攪拌桶中加入水和石榴石，開啟攪拌電機，攪拌均勻，用濃度計測量攪拌桶中磨料的濃度。

   ②. 測量并調(diào)整噴嘴到不銹帶鋼之間的距離。

  ③. 啟動輥道電機，通過調(diào)節(jié)變頻器控制輥道速度，從而調(diào)節(jié)不銹帶鋼的移動速度（m/min).

  ④. 啟動潤滑泵和高壓泵，調(diào)節(jié)變頻器，控制高壓泵的壓力。

  ⑤. 開啟渣漿泵進行除鱗。

  ⑥. 不斷改變參數(shù)，重復以上實驗，以便找出最佳除鱗參數(shù)組合。

二、除鱗結(jié)果與分析

  1. 除凈率C

    為不銹帶鋼經(jīng)過除鱗后除干凈區(qū)的面積與總除鱗面積的比值。

  2. 系統(tǒng)壓力p

   其他條件不變的條件下調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，作出系統(tǒng)壓力p與除凈率之間的關(guān)系圖，見圖2-11。由圖2-11可知，在其他參數(shù)一定時，不銹帶鋼除凈率隨壓力p的增大而大致呈線性增大，即壓力越大，除鱗效果越好?？紤]到工作成本，在保證除鱗效果時，選擇壓力p=30MPa為宜。

 3. 系統(tǒng)流量Q

  在系統(tǒng)壓力足以克服鱗皮的破壞強度30MPa的前提下系統(tǒng)壓力與除凈率之間的關(guān)系曲線見圖2-12。由圖2-12可見，增加系統(tǒng)流Q達到35m3/h時，可以提高除凈率再增加流量Q,對提高除凈率的作用不是很大。

 4. 不銹帶制移動速度v 

  不銹帶鋼移動速度與除凈率之間的關(guān)系的見圖2-13。由圖2-13可見，不銹帶鋼的移動速度越小，射流對帶鋼的作用時間越長，除鱗效果越好。隨著速度的增加，除凈率逐漸降低；但不銹帶鋼的移動速度小時，除鱗效率低。在保證除鱗效果的基礎(chǔ)上，盡量提高除鱗效率，可取v=10m/min作為最佳移動速度。

 5. 靶距S(mm)

  噴嘴出口至不銹帶鋼之間的距離不是越小越好，雖然在小面積范圍內(nèi)的除鱗效果很好，但除鱗寬度偏小，即除凈率偏低。靶距與除凈率之間的關(guān)系曲線見圖2-14。由圖2-14可見，最佳除凈率的靶距S=100mm。

 6. 磨料體積分數(shù)L 

  磨料體積分數(shù)與除凈率之間的關(guān)系曲線見圖2-15。由圖2-15可見，磨料濃度越大，打擊力就越大，除鱗效果越好。當磨料濃度較小時，由于射流中磨料對不銹帶鋼表面的打擊不力，鱗片無法除凈；但磨料濃度太大，磨料的輸送速度會減慢，固液兩相流由層流變成紊流，在砂管中易引起堵塞，導致除鱗效果下降，故磨料濃度的最佳值應為磨料體積分數(shù)L=35%。

三、磨料水射流的最佳工藝參數(shù)

 根據(jù)上述除鱗實驗，對實驗數(shù)據(jù)進行曲線擬合，定量分析系統(tǒng)參數(shù)與除凈率之間的關(guān)系，可以得出最佳工藝參數(shù)為：

 系統(tǒng)壓力 p=30MPa;

 系統(tǒng)流量Q=35m3/h;

 靶距S=100mm;

 不銹鋼帶移動速度v=10m/min;

 磨料體積分數(shù)L=35%.

 基于最優(yōu)參數(shù)各件下設(shè)計的系統(tǒng)，即可提高除磷效果，也可節(jié)約成本。