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超声波清洗去除冷轧带钢表面油脂

2022-01-04 14:21
冷轧带钢的表面质量是影响其性能的关键因素之一。经过冷轧后的带钢表面附着轧制油、机油、粉尘和铁粉等,带钢表面清洁度不高会影响后续处理工艺,导致退火工序脱碳效果减弱,同时造成炉辊结瘤,最终导致带钢表面质量下降。

冷轧带钢一般采用化学清洗+电解清洗+物理漂洗的清洗方式,其中,电解清洗具有清洗速度快、除油效果好的优点。但目前普遍采用的低电流密度电解清洗存在电极板腐蚀、更换频率高、运行能耗高、气泡多以及碱雾量大等缺点,亟需开发新型高效脱脂工艺,以提升清洗效率和降低清洗成本。


带钢脱脂机理分析


带钢脱脂是利用皂化反应以及乳化反应除去带钢表面的油污。皂化反应主要针对动植物油和半稳定的轧制油,利用油脂和脱脂剂的碱性化学反应,将油脂分解为易溶于水的低级醇(甘油)和乳酸钠。对于矿物油和合成油等非皂化油脂,只能通过乳化反应除去。乳化脱脂是指在乳化剂(常为表面活性剂)的作用下降低溶液的界面张力,增加水-油界面的接触,使带钢表面附着的油膜被撕裂成微小油滴分散在清洗液中。

超声波清洗技术借助强的空化效应可有效地去除带钢表面的油脂。在超声波作用下,液体内部处于压力瞬间减少、增大的快速循环中,在压力突然减小时,液体内部会形成许多高度真空气穴,在压力突然增大时被压迫而产生冲击波,即所谓的空化效应。这些冲击波可以剥离带钢表面的污染物,起到“无刷强效刷洗”的效果。此外,超声波还具有强化传质、增强乳化的作用,进而大大强化脱脂清洗效果。


超声波清洗


超声波清洗主要借助其空化效应,液体中的微泡核在超声波作用下,快速经历体积生长、收缩、再生长、再收缩的重复过程,并最终崩裂。研究表明,泡核内温度和压力可分别达5200K和50.5MPA,由于上述局部的高温、高压状态存在时间极短,泡核破碎会产生强烈的冲击波和微射流作用于带钢表面,因此,超声清洗同样是利用短时间内产生的微泡核剥离污物,与电解清洗类似。

工业应用表明,超声波脱脂效率高且清洗效果好,实施便捷且运行能耗低,具有良好的应用前景。