一种高压水射流喷砂除鳞清理金属板材的清理系统及方法与流程

本发明主要涉及到喷砂清理工艺和设备领域，特指一种针对金属板材的高压水射流喷砂除鳞清理系统及方法。

背景技术：

现有去除金属板材表面鳞皮的方法主要有：1、化学方法(即酸洗)；2、喷砂法；3、抛丸法。上述化学方法会产生大量工业废水废气，对环境造成严重污染，并且生产效率较低。喷砂法利用压缩空气喷射磨料，依靠磨料的冲击和摩擦作用，达到清除鳞皮和其他污物的目的，但粉尘污染严重，不仅对现场作业工人身体健康影响大，同时磨料消耗多，难以处理；抛丸法尽管减少了粉尘污染，降低了噪声，但抛丸法损耗高，叶轮和内衬钢板等较易磨损，对其材质要求高，且粉尘、磨料回收分离系统复杂。

现有金属板材输送机构主要针对的是金属板材热轧线和冷轧线设计，金属板材的输送时主要是靠夹送辊的夹送和卷曲机的拉拽或输送辊轮的输送完成，始终只受到与金属板材输送方向相同的拉力或推力。而利用高压水射流喷砂除鳞清理板材金属表面时，为了防止除鳞喷头直接喷射到输送及侧边限位辊轮上，清理箱内除鳞喷头喷射方向与金属板材输送方向垂直，金属板材不仅始终受到与金属板材输送方向相同的拉力或推力，而且当金属板材输送到除鳞喷头喷射位置清理时，在对应的喷砂清理位置将受到来自除鳞喷头的沿金属板材输送方向垂直的推力，使金属板材偏离原有的输送方向，不利于高压水射流喷砂除鳞清理工艺对金属板材表面进行覆盖式喷砂处理，因此，现有的金属板材输送机构并不能用于高压水射流喷砂除鳞清理的清理线上。

技术实现要素：

本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种高压水射流喷砂除鳞清理金属板材的清理系统及方法，实现自动化、高效清理。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种高压水射流喷砂除鳞清理金属板材的清理系统，包括高压水射流喷砂除鳞清理装置、高压水冲洗箱、高压水供给系统、磨料供给回收分选系统和污水循环处理系统；

所述高压水射流喷砂除鳞清理装置包括清理箱、对金属板材喷砂清理的除鳞喷头和磨料收集箱，磨料收集箱位于金属板材的下方；

所述高压水冲洗箱安装在清理箱的出口端；

所述高压水供给系统包括净水箱和高压泵，所述高压泵一端与净水箱相连，另一端与除鳞喷头相连；

所述磨料供给回收分选系统包括磨料均化罐、磨料筛分装置、水力输送器、溢流收集箱和水力旋流器；

磨料均化罐位于磨料筛分装置的下方、并位于清理箱的上方，磨料均化罐一端与磨料筛分装置相连，另一端与除鳞喷头相连为其供砂；

水力输送器位于磨料收集箱的下方，其一端与磨料收集箱相连，另一端与磨料筛分装置相连，用于将收集的磨料送回至磨料均化罐；

溢流收集箱位于清理箱的溢流口的输出端，水力旋流器的进水口通过渣浆泵与溢流收集箱相连，其下方出口与清理箱连接以回收磨料，其上方出水口与沉淀池连接用于排出污水；

所述污水循环处理系统包括污水过滤器和沉淀池，污水过滤器一端与净水箱相连，另一端与沉淀池相连。

进一步的，还包括金属板材输送系统，所述金属板材输送系统包括安装在清理箱的进口和高压水冲洗箱的出口两端的上料输送辊道和下料输送辊道、及清理箱内水平输送辊轮，以及

清理箱内固定侧导位辊轮，其固定设置在金属板材沿输送方向的同一侧且在除鳞喷头喷射方向一侧；和可调侧导位辊轮，其设置在金属板材沿输送方向的另一侧、且位于靠近清理箱进出口处的最外侧清理箱内固定侧导位辊轮的外侧，当金属板材离开可调侧导位辊轮后且在清理箱内中途清理时，由清理箱内固定侧导位辊轮对金属板材进行宽度定位。

进一步的，所述清理箱内任意连续3个所述清理箱内固定侧导位辊轮轴线之间的距离和所述可调侧导位辊轮与其最近的第2个所述清理箱内固定侧导位辊轮的轴线之间的距离均小于需要输送的金属板材的长度。

进一步的，金属板材清理时始终有至少两个所述清理箱内固定侧导位辊轮，或者由所述可调侧导位辊轮和所述清理箱内固定侧导位辊轮共同对其进行宽度限位。

进一步的，所述金属板材输送系统还包括上下料侧边限位辊轮，其安装于上料输送辊道和下料输送辊道、并位于金属板材输送方向两侧，当金属板材全部或部分位于上料输送辊道或下料输送辊道时对金属板材进行宽度限位。

进一步的，所述可调侧导位辊轮通过侧导位调节机构自动调节并平行移动位置，以适应不同规格宽度的金属板材。

进一步的，在所述清理箱内水平输送辊轮上方布置压力辊轮，金属板材夹在二者之间输送。

进一步的，所述上料输送辊道和所述下料输送辊道均由两个及以上的水平输送辊轮组成，在所述水平输送辊轮上方布置压力辊轮。

进一步的，所述金属板材输送系统还包括上料检测装置和下料检测装置，分别布置于所述上料输送辊道和所述下料输送辊道处，用于通过检测金属板材的宽度和厚度确定所述上下料侧边限位辊轮、所述可调侧导位辊轮以及压力辊轮所需移动的距离或位置。

一种采用所述高压水射流喷砂除鳞清理金属板材的清理系统进行喷砂清理的方法，包括下述的步骤：

上料检测装置检测金属板材的宽度或厚度后，金属板材被推送至上料输送辊道的指定位置，上下料侧边限位辊轮对金属板材完成侧边限位，然后启动上料输送辊道和清理箱内水平输送辊轮对金属板材输送；

当金属板材到达清理箱入口位置时，通过侧导位调节机构自动调节位于清理箱入口处的可调侧导位辊轮，对即将进入的金属板材进行宽度方向限位，然后金属板材进入清理箱内同时进行上下两侧面喷砂清理；

当金属板材到达清理箱出口位置时，通过侧导位调节机构自动调节位于清理箱出口的可调侧导位辊轮，对即将离开的金属板材进行宽度方向限位，完成在该清理箱内的喷砂清理。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明根据所需清理的金属板材的长度，在金属板材输送方向的两侧合理设置上下料侧边限位辊轮、清理箱内固定侧导位辊轮位置和可调侧导位辊轮，使金属板材在喷砂清理过程中即使受到由所述除鳞喷头产生的与其输送方向垂直的垂直力也不发生扭转，保持原有输送方向平稳输送。在上料输送辊道和下料输送辊道分别设置所述上料检测装置和所述下料检测装置，可对金属板材快速定位，提高生产效率。在清理箱内水平输送辊轮或水平输送辊轮上部设置压力辊轮，增加了金属板材的驱动摩擦力，保证了不同规格的金属板材均能平稳进入并通过清理箱完成喷砂清理。

本发明在清理箱的侧面设置了溢流收集箱，既能保证清理箱内的氧化皮等能及时通过溢流水排出，又可以通过渣浆泵将溢流水中流出的不同直径大小的磨料抽送至水力旋流器中分选，重新回收可供高压水射流喷砂使用的磨料。

本发明将高压水射流喷砂清理工艺与金属板材输送系统结合，实现了不同规格的金属板材利用高压水射流喷砂除鳞清理工艺对其表面清理时的连续平稳输送，并实现了自动化、高效清理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是金属板材输送系统与其清理箱、高压水冲洗箱相对位置的示意图；

图2是高压水射流喷砂除鳞清理金属板材的清理系统主要部分示意图；

图3是金属板材通过第一清理箱和第二清理箱时的清理状态示意图；

图4是高压水射流喷砂除鳞清理金属板材的清理系统可增加部件示意图。

图例说明：

1、上料输送辊道；2、下料输送辊道；3、侧边定位推钢机；4、上下料侧边限位辊轮；5、金属板材；6、除鳞喷头；7、清理箱；8、压力辊轮；9、上料检测装置；10、下料检测装置；11、清理箱内水平输送辊轮；12、清理箱内水平输送辊轮密封装置；13、清理箱内固定侧导位辊轮；14、可调侧导位辊轮；15、侧导位调节机构；16、水平输送辊轮；17、金属板材被清理区域；18、高压水冲洗箱；19、高压冲洗装置；20、净水箱；21、高压泵；22、变频控制器；23、压力输送管路；24、磨料收集箱；25、除鳞喷头安装架；26、冲丸装置；27、磨料均化罐；28、供砂管；29、供砂控制阀；30、重量传感器；31、磨料筛分装置；32、水力输送器；33、水力旋流器；34、溢流收集箱；35、渣浆泵；36、抽砂供水泵；37、污水过滤器；38、输水管道；39、沉淀池；40、污水泵；41、反冲泵；42、冲丸喷嘴；43、高压过滤装置；44、定型硬管；45、冲砂嘴；46、冲砂泵；47、阀门；48、挡板；49、第一清理箱；50、第二清理箱。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

本发明的高压水射流喷砂除鳞清理金属板材的清理系统，包括金属板材输送系统、高压水供给系统、高压水射流喷砂除鳞清理装置、高压水冲洗箱18、磨料供给回收分选系统、污水循环处理系统和智能电气控制系统。

如图1和图3所示，金属板材输送系统包括上料输送辊道1、下料输送辊道2、侧边定位推钢机3、上下料侧边限位辊轮4、上料检测装置9、下料检测装置10、清理箱内水平输送辊轮11、清理箱内水平输送辊轮密封装置12、清理箱内固定侧导位辊轮13、可调侧导位辊轮14、侧导位调节机构15。

如图2和图4，高压水供给系统包括净水箱20、高压泵21、变频控制器22、压力输送管路23。

如图1，高压水冲洗箱18包括高压冲洗装置19。

如图2和图4，高压水射流喷砂除鳞清理装置包括清理箱7、磨料收集箱24、除鳞喷头6、除鳞喷头安装架25、冲丸装置26。

如图2和图4，磨料供给回收分选系统包括磨料均化罐27、供砂管28、供砂控制阀29、重量传感器30、磨料筛分装置31、水力输送器32、水力旋流器33、溢流收集箱34、渣浆泵35、抽砂供水泵36。

如图2和图4，污水循环处理系统包括污水过滤器37、输水管道38、沉淀池39、污水泵40、反冲泵41。

智能电气控制系统通过plc程序控制整个清理系统的水泵、阀、电机正常启停及检测装置，自动诊断和报警。

高压水冲洗箱18安装在清理箱7的出口端，金属板材输送系统安装在清理箱7进口和高压水冲洗箱18的出口两端。

清理箱内固定侧导位辊轮13和可调侧导位辊轮14分别位于金属板材5输送方向的两侧；清理箱内固定侧导位辊轮13固定布置在金属板材5沿输送方向的同一侧且在除鳞喷头6喷射方向一侧，对金属板材5实现宽度方向单边定位；可调侧导位辊轮14布置在金属板材5的另一侧，且可通过侧导位调节机构15自动调节并平行移动位置，以适应不同规格宽度的金属板材5，对金属板材5实现宽度方向限位，实现清理过程平稳输送。可调侧导位辊轮14沿金属板材5输送方向位于全部的清理箱内固定侧导位辊轮13的进出两侧。

除鳞喷头6朝着金属板材5的宽度方向喷射(即沿着垂直于金属板材5的输送方向喷射)，使得金属板材5在除鳞喷头6的清理位置对应受到沿着金属板材5的宽度方向的力f，如图1，而这个力f将使得金属板材5偏离原有的输送方向。为了使得金属板材5继续保持原有的输送方向，清理箱7内任意连续3个清理箱内固定侧导位辊轮轴线13之间的距离l1或l2和可调侧导位辊轮14与其最近的第2个清理箱内固定侧导位辊轮13的轴线之间的距离l3或l4均小于需要输送的金属板材5的长度l。

金属板材5进入除鳞喷头6和离开除鳞喷头6时由可调侧导位辊轮14和清理箱内固定侧导位辊轮13进行宽度限位，金属板材5离开可调侧导位辊轮14后且在清理箱7内中途清理时，由清理箱内固定侧导位辊轮13进行宽度定位。

金属板材5清理时和进出除鳞喷头6始终有至少两个清理箱内固定侧导位辊轮13或可调侧导位辊轮14和清理箱内固定侧导位辊轮13对其进行宽度限位。

清理箱内水平输送辊轮密封装置12采用密封盘和弯折通道的密封结构，已在中国专利用于金属带或板材输送的水平限位辊轮及喷砂清理装置(专利号：201821976555x)中被详细介绍；清理箱内固定侧导位辊轮13和可调侧导位辊轮14采用具有弯折通道的密封结构，已在中国专利用于金属带或板材输送的斜向限位辊轮及喷砂清理装置(专利号：2018219755810)中被详细介绍。

清理箱内固定侧导位辊轮13布置在两个未安装除鳞喷头6的清理箱内水平输送辊轮11之间，以防止除鳞喷头6喷射打击到清理箱内固定侧导位辊轮13，同时可确保任意金属板材5在清理箱内通过和被清理时宽度定位侧的边线位置不发生改变。

上料输送辊道1和下料输送辊道2均由两个及以上的水平输送辊轮组成；清理箱内水平输送辊轮11与金属板材5接触的位置均外包橡胶等塑料耐磨材料；水平输送辊轮16和清理箱内水平输送辊轮11均水平间隔布置在金属板材5下侧，并变频驱动电机或独立电机通过链轮和链条连接同步驱动，实现支撑并输送金属板材5。

上下料侧边限位辊轮4位于金属板材5输送方向的两侧，可一侧的侧边限位辊轮固定一边侧边限位辊轮可调或两侧的侧边限位辊轮可调，用于金属板材5在上料输送辊道1和下料输送辊道2上的宽度限位。

侧边定位推钢机3布置于上料输送辊道1一侧，并与上料输送辊道1平行布置，用于将金属板材5推送至上料输送辊道1上的指定位置。

上料检测装置9和下料检测装置10，分别布置于上料输送辊道1和下料输送辊道2处,通过检测金属板材5的宽度和厚度确定上下料侧边限位辊轮4、可调侧导位辊轮14以及压力辊轮8的所需移动的距离或位置。

压力辊轮8设置于水平输送辊轮16或清理箱内水平输送辊轮11上方，增加金属板材5在输送过程中的驱动摩擦力。

高压水冲洗箱18内采用与上料输送辊道1或下料输送辊道2相同结构的辊道输送和上下料侧边限位辊轮4限位，或者采用清理箱内水平输送辊轮11、清理箱内水平输送辊轮密封装置12进行输送密封和清理箱内固定侧导位辊轮13、可调侧导位辊轮14以及侧导位调节机构15进行限位。

高压泵21由净水箱20供水，通过变频控制器22调节控制高压泵21输出压力水的压力，高压泵21通过压力输送管路23与除鳞喷头6连接。

高压冲洗装置19与高压泵21之间通过压力输送管路连接，利用高压水冲洗掉金属板材5上的全部附着物。

清理箱7内安装除鳞喷头安装架25，除鳞喷头6安装在除鳞喷头安装架25上，清理箱7下方安装磨料收集箱24用来收集完成清理的磨料并通过水力输送器32将收集的磨料送回至所述磨料均化罐27。清理箱7内壁上除鳞喷头6可以喷射到的位置均安装耐磨板。冲丸装置26包括冲丸喷嘴42，并安装在清理箱7内尾部的金属板材输送线上部2排冲丸喷嘴和下部1排冲丸喷嘴42，便于将金属板材5表面清理后残留在其表面的磨料全部冲洗落入清理箱7下方的磨料收集箱24中。所述除鳞喷头采用中国专利可拆换组合式高压水喷砂喷头(专利号：201320176948.3)中所述。

清理箱7内，除鳞喷头6朝向金属板材5的同一宽度方向且沿金属板材5的输送方向呈梯度设置，除鳞喷头6设置于金属板材5上下两侧面且相对于金属板材5对称布置，既能确保除鳞喷头6能够将金属板材5的宽度方向依次覆盖清理(形成金属板材被清理区域17)，又能使除鳞喷头6的清理效果不受到影响，还可以保证清理箱内水平输送辊轮11不被除鳞喷头6喷射破坏。所述除鳞喷头布置方式采用中国专利一种高压水射流板带材清理装置及水射流清理线(专利号：201820842714.0)中所述。

磨料均化罐27安装在清理箱7的上方且中部位置，其输出端与所述除鳞喷头6之间通过所述供砂管28连接为所述清理箱7内的所述除鳞喷头6供砂。重量传感器30安装在磨料均化罐27下方，磨料筛分装置31安装在磨料均化罐27上方，供砂控制阀29安装在磨料均化罐27的下砂口下方，磨料均化罐27与除鳞喷头6之间通过供砂管28连接；水力输送器32安装在磨料收集箱24的下方并通过管路与磨料均化罐27连接，抽砂供水泵36通过管路连接水力输送器32。水力旋流器33安装在清理箱7的上方且前部位置，其进水口通过所述渣浆泵35与设置在所述清理箱7侧方的溢流收集箱34相连，其下方出口与清理箱7连接以便磨料收集箱24收集分选回收的磨料，其上方出口与沉淀池39连接用于排出含废弃的氧化皮及细碎磨料的污水。溢流收集箱34位于清理箱7的侧方且前部位置，收集从清理箱7内溢流出的含磨料和氧化皮的污水。渣浆泵35进水口与溢流收集箱34连接。所述磨料均化罐结构采用中国专利高压水射流喷砂磨料供砂罐(专利号：201320177049.5)。

污水过滤器37进水口通过输水管道38与污水泵40连接，其出水口与净水箱20连接。反冲泵41的进水口通过管道与净水箱20连接，其出水口与污水过滤器37连接。

清理箱包括第一清理箱49和第二清理箱50，第一清理箱49位于第二清理箱50前端，第一清理箱49和第二清理箱50结构相同，即第一清理箱49和第二清理箱50串联将金属板材5上下两面覆盖式全部清理两遍，或者第一清理箱49和第二清理箱50结构的区别只是除鳞喷头6在金属板材5宽度方向上布置位置依次错开，即第一清理箱49和第二清理箱50能依次在宽度方向分别单独清理一定宽度以将金属板材5上下两面覆盖式全部清理。

根据金属板材5的宽度规格不同，可自动调节上下料侧边限位辊轮4和侧导位调节机构15上的可调侧导位辊轮14限位时，可同步启停相应的宽度区域的除鳞喷头6，方便快捷、节能，同时清理箱7、清理箱内水平输送辊轮11、清理箱内固定侧导位辊轮13和可调侧导位辊轮14受到最大保护，适应性强。

高压水射流喷砂除鳞清理金属板材的清理系统的增加部件包括：磨料均化罐27与除鳞喷头6连接的供砂管28上安装有定型硬管44，防止供砂管28变形破坏后影响供砂效果。磨料均化罐27内冲砂嘴45的输水管路上可增加一个带有阀门47(设置于冲砂泵46旁边)的防堵管路，防止输水管路发生虹吸现象导致冲砂嘴45进砂堵塞。在金属板材5下方安装的除鳞喷头6上可增加一块挡板48，以便在垂直方向可盖住除鳞喷头6出口，防止从金属板材5或清理箱7内顶部的磨料垂直掉落进入喷嘴内堵塞除鳞喷头6。在高压泵21和除鳞喷头6之间增加高压过滤装置43，以提高进入除鳞喷头6的水质，减少除鳞喷头6堵塞。

金属板材在高压水射流喷砂除鳞清理金属板材的清理系统中的清理过程为：金属板材5首先被吊放在上料输送辊道1上，由侧边定位推钢机3推送，同时上料检测装置9检测其宽度或厚度，经检测反馈信号后将金属板材5推送至指定位置，接着上下料侧边限位辊轮4对金属板材5完成侧边限位，然后启动上料输送辊道1和清理箱内水平输送辊轮对金属板材输送；当金属板材5到达第一清理箱49入口位置时，通过侧导位调节机构15自动调节位于第一清理箱49入口处可调侧导位辊轮14，对即将进入的金属板材5进行宽度方向限位，然后金属板材5进入第一清理箱49内同时进行上下两侧面喷砂清理；当金属板材5到达第一清理箱49出口位置时，通过侧导位调节机构15自动调节位于第一清理箱49出口的可调侧导位辊轮14，对即将离开的金属板材5进行宽度方向限位；金属板材5在第二清理箱50内的输送、限位和清理过程类似，当金属板材5在第一清理箱49和第二清理箱50清理后即完成金属板材表面的喷砂清理。之后，金属板材5进入高压水冲洗箱18利用高压水冲洗掉其表面的全部附着物。最后经下料检测装置10检测，启动下料输送辊道2送出清理后的金属板材，至此，金属板材5完成了在高压水射流喷砂除鳞清理金属板材的清理系统中的全部清理过程，金属板材5被清理完毕。

为了延长部分金属板材5的仓储时间，也可在高压水冲洗箱18之后增加吹扫装置和烘干装置，对金属板材表面进行干燥处理。

在本实施例中，可选的，本高压水射流喷砂除鳞清理金属板材的清理系统还可以这样设置，每个清理箱7清理宽度为b，则通过除鳞喷头梯度错开布置可串联n个清理箱7，则可以清理宽度规格为b*n的金属板材5。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。