高壓水清洗在鋁板帶上的應用
高壓清洗機在鋁板帶清洗設備上的應用近年來隨著我國國民經濟的高速發展，航空航天、家用電器、裝飾材料及飲料行業等對鋁帶、箔的需求越來越大，帶來了PS基材、鋁塑帶、電容器箔、制罐料等高精度鋁板帶材的快速發展。這些產品對平直度、潔凈度要求非常嚴格，而高精度鋁帶材通常是采用全油冷卻潤滑軋制的，其表面殘留大量的軋制油和鋁粉，因此要獲得良好的表面質量，必須清洗去掉其表面殘留物。另外對于板形要求較高鋁帶材還要進行拉彎矯直，拉彎矯直使帶材在拉仲和彎曲的作用下，逐步產生塑性延仲并釋放板材內應力，以改善板帶材在冷加工時產生的波形、翹曲、側彎和潛在的板形不良等缺陷，從矯直工藝考慮，首先必須對帶材表面進行清洗。
近兒年來，通過對國內外同行業的相關設備進行研究和學習，開發研制了一種利用高壓水射流技術來清洗鋁板帶表面的清洗機組，對帶材表面的軋制油污進行清洗，并在西南某鋁加工廠、中鋁公司河南某鋁加工廠等企業進行了應用。
2鋁板帶清洗原理及理論
2.1清洗原理鋁板帶在冷軋制過程中，因軋輥與鋁板表面摩擦和碾壓，其表面會產生細微的氧化鋁粉脫落和吸附，軋制油及其附帶懸浮成分會殘留在鋁板表面，對鋁板帶復合、涂裝等成品加工造成不利影響。而目_拉彎矯直時由于帶材在輥上產生劇烈彎曲變形，對帶材施加的張力一部分轉化為帶材對張力輥的壓力，并最終形成摩擦力，帶動輥組。因此，如果帶材表面未經清洗，變形時氧化鋁粉脫落，隨著油污一起x附在張力輥的輥面，使輥面產生磨損，并造成鋁板略傷，故必須通過專門的清洗裝置進行清洗。清洗就是利用壓力泵對清洗介質加壓，對帶材表面進行非接觸式噴洗或接觸式刷洗，使材料表面的鋁粉油污溶解脫落到清洗介質中，再經擠干輥擠干和高壓空氣吹掃，甚至高溫空氣烘干，以獲得潔凈干燥的鋁帶材。同時，通過不斷補充清洗介質與在線循環過濾系統同時使用，使清洗介質保持足量和清潔，并大大節約熱能和清洗介質。目前，鋁加工行業的拉彎矯直機常用的清洗介質有清洗劑（或稱溶劑油）、軟化熱水、化學溶劑，并各有優缺點。
下面就清洗系統采用高壓水射流技術進行論述。
2.2高壓水射流的噴射距離高壓水射流是靠密實的流束直接噴射而產生巨大的打擊力，密實射流和直接噴射二者缺一不可。射流流束以噴嘴中心線呈對稱布置，而是發散分布，射流一般分為三段。原始段，長度用L，表示，這段射流的特點是沿軸向的動壓力值兒乎是常數，射流尖端的動壓和噴嘴出口的動壓是相同的。另一特點質地非常密實，質點兒乎不和空氣相混和，因此該段的打擊力最強，主要用于清洗堅硬的結垢物，基本段，長度用Lz表示，這段射流的特點是空氣開始與水射流相混合，形成了空穴和渦流，因此該段的打擊力適中，適合各種設備及物料的清洗。應該指出的是隨著該段距離的加長，有效打擊力也逐漸下降。發散段，長度用L3表示，這段射流的特點是空氣與水射流完全混合，射流完全霧化，沖擊壓力和射流速度都大幅度下降，在技術上此段射流已沒有應用價值。對于水射流清洗應用，關鍵在于壓力和流量的選擇與匹配。但在射流的不同噴射距離和擴散角上，起直接作用的壓力和流量是不同的，另外受噴嘴結構性能差異的影響，即便在同樣的出口壓力和流量條件下，動壓在量的分布上也有著較大的差異?？梢?，噴嘴的選用是不容忽視的關鍵環節。此外，射流斷面形狀與流量分布也是影響清洗效果的重要因素。
流量分布表示在噴射寬幅方向其噴射水量分配狀態。不同的噴嘴出口形狀，可形成不同的射流斷面形狀，如扁平形廠扇形噴嘴）、圓形廠實心錐形噴嘴）、環形、方形等
2.3打擊力的理論分析高壓泵的壓力和流量是高壓水射流清洗系統的兩個主要參數，它們的大小，其參數選擇是由高壓水射流的打擊力決定。所謂高壓水射流的打擊力是指對被清洗對象的打擊能力，射流流動符合連續性原則，因此可用連續性動量方程來計算，沖量與動量相等，如果有多個噴嘴，需要將總流量Q分配到每一個噴嘴，算出每一個噴嘴的打擊力，其總和為整體噴嘴的打擊力?？梢钥闯觯玫念~定壓力增大，噴嘴出口處射流速度:也大，轉換成射流打擊力也大，清洗的效果就好。但是這種在足以克服垢污的破壞強度情況下，再增加水泵壓力，其作用就很小了。
因次，我們在設計清洗系統時要選擇合適的泵壓和流量，以達到最佳的打擊力和好的清洗效果。
3設備結構和工作原理
目前，為了提高生產效率，一些實力雄厚的鋁加工廠引進更先進的自動控制系統來提高冷軋機的機組速度，因此精整設備的機列速度也在不斷提高，目前拉彎矯直組的最高速度已達到400m/mirk這樣一來鋁板帶材在清洗系統中運行的時問縮短了，為了獲得好的清洗效果，我們通過對清洗機理進行理論分析和對比，找出提高清洗效率的途徑，即單獨設計一條生產線對帶材進行清洗。
3.1設備結構與工藝過程工藝過程。
被清洗帶卷由開卷機開卷然后以一定的速度進入夾送剪切裝置對料頭或料尾進行剪切，然后進入高壓清洗機，帶材經高壓水射流沖洗后，進入低壓漂洗機用低壓水多排噴嘴噴淋漂洗帶材，經擠干與吹掃裝置擠干帶材上的水分并用純凈壓縮空氣吹干，然后進入烘干裝置徹底烘干帶材上的水分，最后進入卷取機重新卷成帶卷。清洗循環系統設備由過濾機、加熱裝置、高壓泵、儲水裝置、循環泵等組成。正如前面所說，清洗的目的主要是清洗鋁板帶材表面的軋制油及部分鋁粉，由于水和油是互相排斥的，要破壞板帶材表面的軋制油膜，必須把水加熱到60一700。C由于各地的水質不同，普通的自來水中鈣、鎂離了的含量也有高有低，當加熱這些水到一定溫度會析出碳酸化合物，對鋁帶材又產生第二次污染，并堵塞孔徑非常小的噴嘴，因此清洗用的水要用純水。純水由供水系統進入過濾機加熱，然后由高壓泵加壓進入高壓清洗機，通過合適的管了由高壓噴嘴噴出，對鋁帶材表面的油污進行打擊來清洗帶材。為了提高清洗質量，可在高壓清洗機上加上刷輥裝置。低壓漂洗機的作用是對漂浮在帶材表面的污垢進行沖洗，徹底洗凈帶材，因此進入低壓漂洗機的也應是50~60℃純水。經過清洗和漂洗后的鋁帶材進入擠干輥以阻斷板面上大量的水，然后對帶材邊部用壓縮空氣吹掃，此時帶材表面基本沒有水滴，然后進入有一定溫度的烘干爐里進行徹底烘干。
3.2清洗循環系統中高壓泵及噴嘴的選擇
3.2.1高壓泵的選擇由于清洗系統工作壓力由高壓水泵提供，而水泵等射流構件已經標準化，清洗壓力的選擇同水泵額定壓力的選擇密切聯系在一起。在保證清洗壓力的同時，為增大水泵功率利用，清洗系統通常設定在略低于高壓水泵額定壓力和額定流量的水平工作。考慮到管道損失等系統壓降損失和系統流量，在壓力選擇范圍內，確定備選的高壓水泵，就確定了備選清洗壓力。
綜合考慮設備成本、清洗效率、清洗速度等相關因素影響，結合國內外相關清洗系統對比，最終選定清洗壓力和高壓水泵型號。
理論上講，高壓泵的額定壓力大，轉換成動壓力和射流速度也大，打擊力也大，清洗效果越好。但是正如前面所說，動壓力和垢污的破壞強度有關，動壓力達到一定數值后，再增加泵的額定壓力，清洗效果提高就很小了。可知，對于清洗機組速度不斷提高，想獲得好的清洗效果主要靠增大流量來解決。一般來說，高壓泵的額定壓力選7~l0MP。流量8~10m3/h
3.2.2噴嘴的選擇噴嘴孔徑的選擇是由流量決定的，對于被清洗的鋁帶材，由于板面較寬，還要選擇合適的噴流角度及噴嘴的數量。一般選擇用耐壓2~275MPa液體噴霧扇型噴嘴，噴流角度250,40偽宜。噴嘴直徑d的大小決定其流量大小，因此可根據需要的流量選擇噴嘴。
3.3噴嘴的安裝位置理想的清洗入射角是一個相對獨立的參數，由清洗對象的材料特性決定，不影響其他參數選擇，應首先確定。對于清洗軋制油及部分鋁粉等軟粘的軟質垢，水射流的剪切力起很大作用，采用較大的入射角度，增大剪切力，以利于清洗。因此，高壓清洗機里噴嘴設計成可移動和可旋轉形式，便于調整噴嘴的噴射距離使之在基本段，同時噴嘴的入射角角度可調，以達到最佳的打擊力，提高了對鋁帶材的清洗效果。一般來說射流方向與被清洗帶材面成75。一83。效果最佳。4結束語通過對高壓水射流打擊力的理論分析，得出選擇合適的泵壓和流量，才能達到最佳的打擊力，取得良好的清洗效果。一般情況高壓泵的額定壓力選7~10MPa。流量8~10m3/h。根據板面寬度選擇噴嘴的數量和噴流角度。噴流角度40~250度為宜，射流方向與清洗帶材面成75~83度效果最佳。為了提高清洗質量，可在高壓清洗機上加上刷輥裝置，并采用60~70℃熱水清洗，清洗后進行烘干。
近兒年來，通過對國內外同行業的相關設備進行研究和學習，開發研制了一種利用高壓水射流技術來清洗鋁板帶表面的清洗機組，對帶材表面的軋制油污進行清洗，并在西南某鋁加工廠、中鋁公司河南某鋁加工廠等企業進行了應用。
2鋁板帶清洗原理及理論
2.1清洗原理鋁板帶在冷軋制過程中，因軋輥與鋁板表面摩擦和碾壓，其表面會產生細微的氧化鋁粉脫落和吸附，軋制油及其附帶懸浮成分會殘留在鋁板表面，對鋁板帶復合、涂裝等成品加工造成不利影響。而目_拉彎矯直時由于帶材在輥上產生劇烈彎曲變形，對帶材施加的張力一部分轉化為帶材對張力輥的壓力，并最終形成摩擦力，帶動輥組。因此，如果帶材表面未經清洗，變形時氧化鋁粉脫落，隨著油污一起x附在張力輥的輥面，使輥面產生磨損，并造成鋁板略傷，故必須通過專門的清洗裝置進行清洗。清洗就是利用壓力泵對清洗介質加壓，對帶材表面進行非接觸式噴洗或接觸式刷洗，使材料表面的鋁粉油污溶解脫落到清洗介質中，再經擠干輥擠干和高壓空氣吹掃，甚至高溫空氣烘干，以獲得潔凈干燥的鋁帶材。同時，通過不斷補充清洗介質與在線循環過濾系統同時使用，使清洗介質保持足量和清潔，并大大節約熱能和清洗介質。目前，鋁加工行業的拉彎矯直機常用的清洗介質有清洗劑（或稱溶劑油）、軟化熱水、化學溶劑，并各有優缺點。
下面就清洗系統采用高壓水射流技術進行論述。
2.2高壓水射流的噴射距離高壓水射流是靠密實的流束直接噴射而產生巨大的打擊力，密實射流和直接噴射二者缺一不可。射流流束以噴嘴中心線呈對稱布置，而是發散分布，射流一般分為三段。原始段，長度用L，表示，這段射流的特點是沿軸向的動壓力值兒乎是常數，射流尖端的動壓和噴嘴出口的動壓是相同的。另一特點質地非常密實，質點兒乎不和空氣相混和，因此該段的打擊力最強，主要用于清洗堅硬的結垢物，基本段，長度用Lz表示，這段射流的特點是空氣開始與水射流相混合，形成了空穴和渦流，因此該段的打擊力適中，適合各種設備及物料的清洗。應該指出的是隨著該段距離的加長，有效打擊力也逐漸下降。發散段，長度用L3表示，這段射流的特點是空氣與水射流完全混合，射流完全霧化，沖擊壓力和射流速度都大幅度下降，在技術上此段射流已沒有應用價值。對于水射流清洗應用，關鍵在于壓力和流量的選擇與匹配。但在射流的不同噴射距離和擴散角上，起直接作用的壓力和流量是不同的，另外受噴嘴結構性能差異的影響，即便在同樣的出口壓力和流量條件下，動壓在量的分布上也有著較大的差異?？梢?，噴嘴的選用是不容忽視的關鍵環節。此外，射流斷面形狀與流量分布也是影響清洗效果的重要因素。
流量分布表示在噴射寬幅方向其噴射水量分配狀態。不同的噴嘴出口形狀，可形成不同的射流斷面形狀，如扁平形廠扇形噴嘴）、圓形廠實心錐形噴嘴）、環形、方形等
2.3打擊力的理論分析高壓泵的壓力和流量是高壓水射流清洗系統的兩個主要參數，它們的大小，其參數選擇是由高壓水射流的打擊力決定。所謂高壓水射流的打擊力是指對被清洗對象的打擊能力，射流流動符合連續性原則，因此可用連續性動量方程來計算，沖量與動量相等，如果有多個噴嘴，需要將總流量Q分配到每一個噴嘴，算出每一個噴嘴的打擊力，其總和為整體噴嘴的打擊力?？梢钥闯觯玫念~定壓力增大，噴嘴出口處射流速度:也大，轉換成射流打擊力也大，清洗的效果就好。但是這種在足以克服垢污的破壞強度情況下，再增加水泵壓力，其作用就很小了。
因次，我們在設計清洗系統時要選擇合適的泵壓和流量，以達到最佳的打擊力和好的清洗效果。
3設備結構和工作原理
目前，為了提高生產效率，一些實力雄厚的鋁加工廠引進更先進的自動控制系統來提高冷軋機的機組速度，因此精整設備的機列速度也在不斷提高，目前拉彎矯直組的最高速度已達到400m/mirk這樣一來鋁板帶材在清洗系統中運行的時問縮短了，為了獲得好的清洗效果，我們通過對清洗機理進行理論分析和對比，找出提高清洗效率的途徑，即單獨設計一條生產線對帶材進行清洗。
3.1設備結構與工藝過程工藝過程。
被清洗帶卷由開卷機開卷然后以一定的速度進入夾送剪切裝置對料頭或料尾進行剪切，然后進入高壓清洗機，帶材經高壓水射流沖洗后，進入低壓漂洗機用低壓水多排噴嘴噴淋漂洗帶材，經擠干與吹掃裝置擠干帶材上的水分并用純凈壓縮空氣吹干，然后進入烘干裝置徹底烘干帶材上的水分，最后進入卷取機重新卷成帶卷。清洗循環系統設備由過濾機、加熱裝置、高壓泵、儲水裝置、循環泵等組成。正如前面所說，清洗的目的主要是清洗鋁板帶材表面的軋制油及部分鋁粉，由于水和油是互相排斥的，要破壞板帶材表面的軋制油膜，必須把水加熱到60一700。C由于各地的水質不同，普通的自來水中鈣、鎂離了的含量也有高有低，當加熱這些水到一定溫度會析出碳酸化合物，對鋁帶材又產生第二次污染，并堵塞孔徑非常小的噴嘴，因此清洗用的水要用純水。純水由供水系統進入過濾機加熱，然后由高壓泵加壓進入高壓清洗機，通過合適的管了由高壓噴嘴噴出，對鋁帶材表面的油污進行打擊來清洗帶材。為了提高清洗質量，可在高壓清洗機上加上刷輥裝置。低壓漂洗機的作用是對漂浮在帶材表面的污垢進行沖洗，徹底洗凈帶材，因此進入低壓漂洗機的也應是50~60℃純水。經過清洗和漂洗后的鋁帶材進入擠干輥以阻斷板面上大量的水，然后對帶材邊部用壓縮空氣吹掃，此時帶材表面基本沒有水滴，然后進入有一定溫度的烘干爐里進行徹底烘干。
3.2清洗循環系統中高壓泵及噴嘴的選擇
3.2.1高壓泵的選擇由于清洗系統工作壓力由高壓水泵提供，而水泵等射流構件已經標準化，清洗壓力的選擇同水泵額定壓力的選擇密切聯系在一起。在保證清洗壓力的同時，為增大水泵功率利用，清洗系統通常設定在略低于高壓水泵額定壓力和額定流量的水平工作。考慮到管道損失等系統壓降損失和系統流量，在壓力選擇范圍內，確定備選的高壓水泵，就確定了備選清洗壓力。
綜合考慮設備成本、清洗效率、清洗速度等相關因素影響，結合國內外相關清洗系統對比，最終選定清洗壓力和高壓水泵型號。
理論上講，高壓泵的額定壓力大，轉換成動壓力和射流速度也大，打擊力也大，清洗效果越好。但是正如前面所說，動壓力和垢污的破壞強度有關，動壓力達到一定數值后，再增加泵的額定壓力，清洗效果提高就很小了。可知，對于清洗機組速度不斷提高，想獲得好的清洗效果主要靠增大流量來解決。一般來說，高壓泵的額定壓力選7~l0MP。流量8~10m3/h
3.2.2噴嘴的選擇噴嘴孔徑的選擇是由流量決定的，對于被清洗的鋁帶材，由于板面較寬，還要選擇合適的噴流角度及噴嘴的數量。一般選擇用耐壓2~275MPa液體噴霧扇型噴嘴，噴流角度250,40偽宜。噴嘴直徑d的大小決定其流量大小，因此可根據需要的流量選擇噴嘴。
3.3噴嘴的安裝位置理想的清洗入射角是一個相對獨立的參數，由清洗對象的材料特性決定，不影響其他參數選擇，應首先確定。對于清洗軋制油及部分鋁粉等軟粘的軟質垢，水射流的剪切力起很大作用，采用較大的入射角度，增大剪切力，以利于清洗。因此，高壓清洗機里噴嘴設計成可移動和可旋轉形式，便于調整噴嘴的噴射距離使之在基本段，同時噴嘴的入射角角度可調，以達到最佳的打擊力，提高了對鋁帶材的清洗效果。一般來說射流方向與被清洗帶材面成75。一83。效果最佳。4結束語通過對高壓水射流打擊力的理論分析，得出選擇合適的泵壓和流量，才能達到最佳的打擊力，取得良好的清洗效果。一般情況高壓泵的額定壓力選7~10MPa。流量8~10m3/h。根據板面寬度選擇噴嘴的數量和噴流角度。噴流角度40~250度為宜，射流方向與清洗帶材面成75~83度效果最佳。為了提高清洗質量，可在高壓清洗機上加上刷輥裝置，并采用60~70℃熱水清洗，清洗后進行烘干。