本发明涉及筒形金属容器表面污层处理技术领域，具体涉及一种投料容器超声波自动清洗工艺。
背景技术：
特材投料容器(下称坩埚)为碳钢筒状容器，带一定锥度，用于投放特材原料并合成特材产品，由于特材产品极高的质量要求，因此坩埚须具备非常高的表面清洁度。投料坩埚加工完成后，表面附带大量煤油、石灰粉及铁锈，须进行彻底的表面清洗才能使用。
超声波自动清洗技术可以用于清洗投料坩埚，超声波设备配置自动机械手在预设程序控制下，自动勾取装有工件的清洗篮，实现工件在各个清洗槽的自动转移和清洗。
坩埚表面污层杂质成分复杂，污层厚实，清洗工序多，现有技术中没有一个标准的具有参考价值的清洗工艺参数，尤其是超声波强度、酸碱浓度与清洗时间的关系直接影响到最终清洗质量，须进行大量的试验摸索才能确定这些工艺参数，从而保证投料坩埚最终清洗质量。
技术实现要素：
针对上述现有技术，本发明要提供一种投料容器超声波自动清洗工艺，用以解决投料容器清洗的问题。
为了解决上述技术问题，本发明一种投料容器超声波自动清洗工艺，该工艺包括以下步骤：
步骤一、将坩埚放入强酸溶液中酸洗时间为90～120min；
步骤二、将步骤一酸洗过的坩埚放入碱溶液中碱洗时间为8～10min；
步骤三、将步骤二碱洗过的坩埚水洗时间为8～10min。
所述步骤一酸洗和步骤二碱洗过程中，酸溶液和碱溶液中通入一定功率的超声波。
当清洗槽液面深度低于400mm时，通入溶液中的超声波功率用面积功率密度计算；当清洗槽液面深度高于400mm时，通入溶液中的超声波功率用体积功率密度计算。
面积功率密度为0.3～0.5w/cm2；体积功率密度为10～13w/l。
所述强酸溶液为盐酸溶液或硝酸溶液，浓度为10％～15％；所述碱溶液为氢氧化钠溶液，浓度为10％～15％。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明一种投料容器超声波自动清洗工艺，一次清洗合格率超过99％，避免了由人工进行擦洗或二次补洗。
附图说明
图1为坩埚外表面碱洗过度示意图；
图2为坩埚内表面碱洗过度示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
本发明一种投料容器超声波自动清洗工艺，包括以下步骤：
步骤一、将坩埚放入盐酸溶液中酸洗时间为90～120min；
步骤二、将步骤一酸洗过的坩埚放入氢氧化钠溶液中碱洗时间为8～10min；
步骤三、将步骤二碱洗过的坩埚水洗时间为8～10min。
所述步骤一酸洗和步骤二碱洗过程中，酸溶液和碱溶液中通入一定功率超声波。
(1)超声波功率的确定：
超声波功率直接影响清洗效果，当清洗槽液面深度低于400mm时，超声波功率密度应采用面积功率密度计算，一般选择为0.3～0.5w/cm2；当清洗槽液面深度高于400mm时，超声波功率密度按体积功率密度计算，一般选择为10～13w/l。
在同样的电功率状态下，不同的清洗介质产生的超声波声功率相差很大，比如在酒精或煤油中产生的声功率比在化学清洗剂中产生的声功率小得多。对于溶解能力强、易挥发的清洗剂，如盐酸，选择的电功率功率参数可低一些；对于普通水基清洗剂，参数可定高一些。
下面以坩埚清洗槽液面深度为700mm，且须使用盐酸等强溶解性化学清洗剂为例说明；
当坩埚清洗槽液面深度为700mm，且使用盐酸等强溶解性化学清洗剂时，超声波功率密度选择低限10w/l左右，对于清洗槽容积为286l时，则超声波功率初选为2860w。
(2)酸、碱溶液浓度的选择：
酸溶液的浓度极大的影响清洗效果，盐酸与铁锈的反应方程式如下：
fe+2hcl→fecl2+h2(1)
feo+2hcl→fecl2+h2o(2)
fe2o3+6hcl→2fecl3+3h2o(3)
fe3o4+8hcl→fecl2+2fecl3+4h2o(6)
随着酸洗进行，fecl2含量越来越多，要让反应持续进行，就必须控制盐酸浓度和fecl2的含量，否则，fecl2一旦达到饱和，即使延长酸洗时间也收效甚微。有研究表面，当盐酸浓度为10％时，fecl2饱和度可达48％，而盐酸浓度为31％时，fecl2饱和度只有5.5％，控制盐酸浓度为8％-13％可最大程度提高盐酸使用效率。
据此进行验证试验，将坩埚剪裁成长宽厚约50mm×15mm×1.5mm的长方形小铁片，配制不同浓度的盐酸溶液各200ml，每次浸泡一块小铁片，浸泡时间30min，观察清洗效果；之后重新投入铁片，直到铁片除锈效果明显下降为止，结果如表1：
表1盐酸浓度验证试验
由表1可见，随着盐酸浓度的增加，持续清洗的能力逐渐降低；8％浓度的盐酸持续清洗能力略低于10％和15％的盐酸；因此，盐酸浓度控制为10％～15％，可以较好的满足特材生产的需要，硝酸、碱浓度同样配置为10％～15％。
(3)清洗时间的确定：
1)酸洗时间：
酸洗是整个坩埚清洗工艺中的关键过程，坩埚上附带的铁锈、煤油、石灰粉等主要污层都在酸洗过程中去除，酸洗时间直接影响酸洗的效果，而酸洗效果决定了最终清洗效果能否达标。用坩埚清洗装置装载4个坩埚进行酸洗试验，共进行4组试验，结果见表2。
表2坩埚酸洗试验
酸洗试验表明，当酸洗时间少于70min时，坩埚表面仍有残留锈斑，表明酸洗时间不够；当酸洗时间为70～90min时，坩埚腐蚀损耗接近10g，此时坩埚表面锈迹已全部去除，清洗质量基本达到要求，由此可推断，在坩埚自身锈蚀相差不大的情况下，腐蚀损耗超过10g时，足以保证坩埚清洗质量；当酸洗时间为90～120min时，坩埚腐蚀损耗达到11g左右，坩埚内外表面干净明亮，经苯检漏，没有对坩埚焊缝造成损伤，坩埚酸洗质量合格；当酸洗时间为120～150min时，坩埚腐蚀损耗达到13g以上，但并不能进一步提高清洗质量。
综合考虑清洗效率以及坩埚过度腐蚀可能引起坩埚泄漏等因素，最终选择坩埚酸洗时间为90～120min。
2)碱洗时间：
碱洗的作用一是中和坩埚上残留的酸液，二是吸收残留酸液中混杂的煤油、机械油等油脂。将酸洗时间为120min的坩埚进行不同时间的碱洗试验，结果见表3。
表3坩埚碱洗试验
碱洗试验表明，当碱洗时间为5～8min时，坩埚表面发暗，表明碱洗时间不够，夹带的油渣使坩埚发暗；碱洗时间超过12min后，碱槽中逐渐累积的大量沉淀物在重力作用下慢慢附着在坩埚表面，尤其是上层坩埚，由于远离超声波振板，空化作用相对较弱，因此粘附了更多的沉淀物，而由抛动机构和坩埚篮小幅度旋转引起的碱液流动又不足以将附着的沉淀物完全冲刷掉，沉淀物长时间附着在坩埚表面并向坩埚内壁渗透造成了二次污染，如图1所示，表现为坩埚表面的暗黄色斑纹。
因此，适宜的坩埚碱洗时间为8～10min，此时坩埚表面无异常印记，碱洗质量满足要求。即使出现极少量附着沉淀物，这些沉淀物也是可清除的，在水洗时会被迅速清理干净，不会影响最终清洗质量。
3)水洗时间
水洗的目的是洗净坩埚上残留的碱液以及从碱液中带来的各类夹杂物。为强化水洗效果，采取水槽底部的进水口常开并自行溢流的水洗方式，保证水液干净的同时加强液体流动，使坩埚上夹带的污物更易脱落。将经酸洗时间为120min、碱洗时间为12min的坩埚(表面有少量暗黄色斑纹，手抹可擦除)进行不同时间的水洗试验，结果见表4。
表4坩埚水洗试验
坩埚水洗试验表明，当水洗时间为5～8min时，不能完全洗净坩埚上附带的碱槽沉淀物，表明水洗时间不够；当坩埚水洗时间超过15min时，虽然坩埚上的沉淀物被洗净，但又形成了新的黄色条纹，表明坩埚长时间水洗会被氧化而影响清洗质量。
水洗时间在8～15min都是适宜的，综合考虑清洗效率、清洗用水量以及长时间水洗可能重新氧化坩埚等因素，最终选择坩埚水洗时间为8～10min。