本發(fā)明涉及筒形金屬容器表面污層處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種投料容器超聲波自動(dòng)清洗工藝。
背景技術(shù)：
特材投料容器(下稱坩堝)為碳鋼筒狀容器，帶一定錐度，用于投放特材原料并合成特材產(chǎn)品，由于特材產(chǎn)品極高的質(zhì)量要求，因此坩堝須具備非常高的表面清潔度。投料坩堝加工完成后，表面附帶大量煤油、石灰粉及鐵銹，須進(jìn)行徹底的表面清洗才能使用。
超聲波自動(dòng)清洗技術(shù)可以用于清洗投料坩堝，超聲波設(shè)備配置自動(dòng)機(jī)械手在預(yù)設(shè)程序控制下，自動(dòng)勾取裝有工件的清洗籃，實(shí)現(xiàn)工件在各個(gè)清洗槽的自動(dòng)轉(zhuǎn)移和清洗。
坩堝表面污層雜質(zhì)成分復(fù)雜，污層厚實(shí)，清洗工序多，現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的具有參考價(jià)值的清洗工藝參數(shù)，尤其是超聲波強(qiáng)度、酸堿濃度與清洗時(shí)間的關(guān)系直接影響到最終清洗質(zhì)量，須進(jìn)行大量的試驗(yàn)摸索才能確定這些工藝參數(shù)，從而保證投料坩堝最終清洗質(zhì)量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明要提供一種投料容器超聲波自動(dòng)清洗工藝，用以解決投料容器清洗的問(wèn)題。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明一種投料容器超聲波自動(dòng)清洗工藝，該工藝包括以下步驟：
步驟一、將坩堝放入強(qiáng)酸溶液中酸洗時(shí)間為90～120min；
步驟二、將步驟一酸洗過(guò)的坩堝放入堿溶液中堿洗時(shí)間為8～10min；
步驟三、將步驟二堿洗過(guò)的坩堝水洗時(shí)間為8～10min。
所述步驟一酸洗和步驟二堿洗過(guò)程中，酸溶液和堿溶液中通入一定功率的超聲波。
當(dāng)清洗槽液面深度低于400mm時(shí)，通入溶液中的超聲波功率用面積功率密度計(jì)算；當(dāng)清洗槽液面深度高于400mm時(shí)，通入溶液中的超聲波功率用體積功率密度計(jì)算。
面積功率密度為0.3～0.5w/cm2；體積功率密度為10～13w/l。
所述強(qiáng)酸溶液為鹽酸溶液或硝酸溶液，濃度為10％～15％；所述堿溶液為氫氧化鈉溶液，濃度為10％～15％。
本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是：
本發(fā)明一種投料容器超聲波自動(dòng)清洗工藝，一次清洗合格率超過(guò)99％，避免了由人工進(jìn)行擦洗或二次補(bǔ)洗。
附圖說(shuō)明
圖1為坩堝外表面堿洗過(guò)度示意圖；
圖2為坩堝內(nèi)表面堿洗過(guò)度示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明一種投料容器超聲波自動(dòng)清洗工藝，包括以下步驟：
步驟一、將坩堝放入鹽酸溶液中酸洗時(shí)間為90～120min；
步驟二、將步驟一酸洗過(guò)的坩堝放入氫氧化鈉溶液中堿洗時(shí)間為8～10min；
步驟三、將步驟二堿洗過(guò)的坩堝水洗時(shí)間為8～10min。
所述步驟一酸洗和步驟二堿洗過(guò)程中，酸溶液和堿溶液中通入一定功率超聲波。
(1)超聲波功率的確定：
超聲波功率直接影響清洗效果，當(dāng)清洗槽液面深度低于400mm時(shí)，超聲波功率密度應(yīng)采用面積功率密度計(jì)算，一般選擇為0.3～0.5w/cm2；當(dāng)清洗槽液面深度高于400mm時(shí)，超聲波功率密度按體積功率密度計(jì)算，一般選擇為10～13w/l。
在同樣的電功率狀態(tài)下，不同的清洗介質(zhì)產(chǎn)生的超聲波聲功率相差很大，比如在酒精或煤油中產(chǎn)生的聲功率比在化學(xué)清洗劑中產(chǎn)生的聲功率小得多。對(duì)于溶解能力強(qiáng)、易揮發(fā)的清洗劑，如鹽酸，選擇的電功率功率參數(shù)可低一些；對(duì)于普通水基清洗劑，參數(shù)可定高一些。
下面以坩堝清洗槽液面深度為700mm，且須使用鹽酸等強(qiáng)溶解性化學(xué)清洗劑為例說(shuō)明；
當(dāng)坩堝清洗槽液面深度為700mm，且使用鹽酸等強(qiáng)溶解性化學(xué)清洗劑時(shí)，超聲波功率密度選擇低限10w/l左右，對(duì)于清洗槽容積為286l時(shí)，則超聲波功率初選為2860w。
(2)酸、堿溶液濃度的選擇：
酸溶液的濃度極大的影響清洗效果，鹽酸與鐵銹的反應(yīng)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)
隨著酸洗進(jìn)行，fecl2含量越來(lái)越多，要讓反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，就必須控制鹽酸濃度和fecl2的含量，否則，fecl2一旦達(dá)到飽和，即使延長(zhǎng)酸洗時(shí)間也收效甚微。有研究表面，當(dāng)鹽酸濃度為10％時(shí)，fecl2飽和度可達(dá)48％，而鹽酸濃度為31％時(shí)，fecl2飽和度只有5.5％，控制鹽酸濃度為8％-13％可最大程度提高鹽酸使用效率。
據(jù)此進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，將坩堝剪裁成長(zhǎng)寬厚約50mm×15mm×1.5mm的長(zhǎng)方形小鐵片，配制不同濃度的鹽酸溶液各200ml，每次浸泡一塊小鐵片，浸泡時(shí)間30min，觀察清洗效果；之后重新投入鐵片，直到鐵片除銹效果明顯下降為止，結(jié)果如表1：
表1鹽酸濃度驗(yàn)證試驗(yàn)
由表1可見(jiàn)，隨著鹽酸濃度的增加，持續(xù)清洗的能力逐漸降低；8％濃度的鹽酸持續(xù)清洗能力略低于10％和15％的鹽酸；因此，鹽酸濃度控制為10％～15％，可以較好的滿足特材生產(chǎn)的需要，硝酸、堿濃度同樣配置為10％～15％。
(3)清洗時(shí)間的確定：
1)酸洗時(shí)間：
酸洗是整個(gè)坩堝清洗工藝中的關(guān)鍵過(guò)程，坩堝上附帶的鐵銹、煤油、石灰粉等主要污層都在酸洗過(guò)程中去除，酸洗時(shí)間直接影響酸洗的效果，而酸洗效果決定了最終清洗效果能否達(dá)標(biāo)。用坩堝清洗裝置裝載4個(gè)坩堝進(jìn)行酸洗試驗(yàn)，共進(jìn)行4組試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。
表2坩堝酸洗試驗(yàn)
酸洗試驗(yàn)表明，當(dāng)酸洗時(shí)間少于70min時(shí)，坩堝表面仍有殘留銹斑，表明酸洗時(shí)間不夠；當(dāng)酸洗時(shí)間為70～90min時(shí)，坩堝腐蝕損耗接近10g，此時(shí)坩堝表面銹跡已全部去除，清洗質(zhì)量基本達(dá)到要求，由此可推斷，在坩堝自身銹蝕相差不大的情況下，腐蝕損耗超過(guò)10g時(shí)，足以保證坩堝清洗質(zhì)量；當(dāng)酸洗時(shí)間為90～120min時(shí)，坩堝腐蝕損耗達(dá)到11g左右，坩堝內(nèi)外表面干凈明亮，經(jīng)苯檢漏，沒(méi)有對(duì)坩堝焊縫造成損傷，坩堝酸洗質(zhì)量合格；當(dāng)酸洗時(shí)間為120～150min時(shí)，坩堝腐蝕損耗達(dá)到13g以上，但并不能進(jìn)一步提高清洗質(zhì)量。
綜合考慮清洗效率以及坩堝過(guò)度腐蝕可能引起坩堝泄漏等因素，最終選擇坩堝酸洗時(shí)間為90～120min。
2)堿洗時(shí)間：
堿洗的作用一是中和坩堝上殘留的酸液，二是吸收殘留酸液中混雜的煤油、機(jī)械油等油脂。將酸洗時(shí)間為120min的坩堝進(jìn)行不同時(shí)間的堿洗試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3。
表3坩堝堿洗試驗(yàn)
堿洗試驗(yàn)表明，當(dāng)堿洗時(shí)間為5～8min時(shí)，坩堝表面發(fā)暗，表明堿洗時(shí)間不夠，夾帶的油渣使坩堝發(fā)暗；堿洗時(shí)間超過(guò)12min后，堿槽中逐漸累積的大量沉淀物在重力作用下慢慢附著在坩堝表面，尤其是上層坩堝，由于遠(yuǎn)離超聲波振板，空化作用相對(duì)較弱，因此粘附了更多的沉淀物，而由拋動(dòng)機(jī)構(gòu)和坩堝籃小幅度旋轉(zhuǎn)引起的堿液流動(dòng)又不足以將附著的沉淀物完全沖刷掉，沉淀物長(zhǎng)時(shí)間附著在坩堝表面并向坩堝內(nèi)壁滲透造成了二次污染，如圖1所示，表現(xiàn)為坩堝表面的暗黃色斑紋。
因此，適宜的坩堝堿洗時(shí)間為8～10min，此時(shí)坩堝表面無(wú)異常印記，堿洗質(zhì)量滿足要求。即使出現(xiàn)極少量附著沉淀物，這些沉淀物也是可清除的，在水洗時(shí)會(huì)被迅速清理干凈，不會(huì)影響最終清洗質(zhì)量。
3)水洗時(shí)間
水洗的目的是洗凈坩堝上殘留的堿液以及從堿液中帶來(lái)的各類夾雜物。為強(qiáng)化水洗效果，采取水槽底部的進(jìn)水口常開(kāi)并自行溢流的水洗方式，保證水液干凈的同時(shí)加強(qiáng)液體流動(dòng)，使坩堝上夾帶的污物更易脫落。將經(jīng)酸洗時(shí)間為120min、堿洗時(shí)間為12min的坩堝(表面有少量暗黃色斑紋，手抹可擦除)進(jìn)行不同時(shí)間的水洗試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。
表4坩堝水洗試驗(yàn)
坩堝水洗試驗(yàn)表明，當(dāng)水洗時(shí)間為5～8min時(shí)，不能完全洗凈坩堝上附帶的堿槽沉淀物，表明水洗時(shí)間不夠；當(dāng)坩堝水洗時(shí)間超過(guò)15min時(shí)，雖然坩堝上的沉淀物被洗凈，但又形成了新的黃色條紋，表明坩堝長(zhǎng)時(shí)間水洗會(huì)被氧化而影響清洗質(zhì)量。
水洗時(shí)間在8～15min都是適宜的，綜合考慮清洗效率、清洗用水量以及長(zhǎng)時(shí)間水洗可能重新氧化坩堝等因素，最終選擇坩堝水洗時(shí)間為8～10min。