本發(fā)明涉及軋鋼領(lǐng)域，尤其涉及一種用于冷軋后處理連續(xù)線的易于異物沉積的堿洗液離線循環(huán)沉淀槽。

背景技術(shù)：

帶鋼表面的清洗是冷軋帶鋼生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，其表面清洗質(zhì)量直接影響帶鋼質(zhì)量，清洗一方面是清洗掉鋼板表面的油污，另一方面是清洗掉鋼板表面的灰塵和殘鐵(或鐵銹顆粒)，以利于帶鋼的表面處理。堿洗液中的雜質(zhì)主要是帶鋼表面帶入的油脂與金屬粉塵、氧化鐵皮顆粒等懸浮物粘合在一起，形成鐵油混合物，其濃度達(dá)到一定程度時，將影響堿洗液的清洗質(zhì)量，所以必須將堿洗液中鐵油混合物加以去除，以提高堿洗液的清潔程度，從而使堿洗液循環(huán)使用，降低堿洗液消耗。

堿洗液離線循環(huán)沉淀槽1’是清洗段現(xiàn)場堿洗液循環(huán)中的重要設(shè)備，如圖1所示，其現(xiàn)有設(shè)計考慮現(xiàn)場空間和便于固定通常將槽底11’設(shè)計為平底，排污口13’開設(shè)在槽壁12’上。該設(shè)計的缺點是通過排污口13’只能排掉附近的異物沉淀，槽底11’的異物沉淀無法通過排污口13’完全排出，造成沉淀槽1’中始終有大量異物沉淀堆積，不能良好地完成堿洗液的循環(huán)利用，降低了堿洗液的清潔程度和帶鋼的清洗質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為此，針對現(xiàn)有技術(shù)中沉淀槽的設(shè)計缺陷，本發(fā)明提供了一種堿洗液離線循環(huán)沉淀槽，包括槽底和槽壁，其特征在于，所述槽底形成為向中部且向下傾斜的面，所述槽底的中部開設(shè)有排污口。

具體地，所述槽底包括第一部分和第二部分，所述第二部分為開口向上的拋物面，其中部開設(shè)有排污口；所述第一部分的上邊部與所述槽壁的下邊部連接，其下邊部與所述第二部分的上邊部連接。

可選地，所述槽壁圍成的空腔的底面為矩形，所述拋物面為橢圓拋物面，所述橢圓拋物面的軸線與所述沉淀槽的中軸線重合，所述排污口的中心位于所述中軸線上。

優(yōu)選地，所述槽壁圍成的空腔的底面為矩形，所述拋物面為旋轉(zhuǎn)拋物面，所述旋轉(zhuǎn)拋物面的軸線與所述沉淀槽的中軸線重合，所述排污口的中心位于所述中軸線上。

為了使得所述第二部分的開口與所述槽壁能夠適度地銜接，所述矩形的兩個鄰邊的長度分別為L₁和L₂，所述旋轉(zhuǎn)拋物面的開口為圓形，其半徑r滿足2r≤min(L₁,L₂)。所述第一部分為連接所述矩形與所述圓形的曲面，所述曲面由多條線段排列形成，各所述線段為從所述矩形上的各點連接到所述圓形上的各點的所有直線中距離最短的線段。

為了使得所述第一部分的傾斜角度不會使得沉淀異物易于堆積，所述線段與水平面的夾角θ中最小的夾角θ_min滿足和tanθ_min≥μ，其中，h為所述第一部分的高度，μ為所述沉淀槽的沉淀異物與所述槽底的相對摩擦系數(shù)。

為了使得所述第二部分的傾斜角度不會使得沉淀異物易于堆積，所述旋轉(zhuǎn)拋物面由開口向上的拋物線x²＝2py旋轉(zhuǎn)形成，其中參數(shù)p滿足和其中，V為排污周期內(nèi)所述沉淀異物的最大體積，x和y分別為所述拋物線上的各點在以所述拋物線的頂點為原點的直角坐標(biāo)系的橫軸和縱軸上的坐標(biāo)。

本發(fā)明的堿洗液離線循環(huán)沉淀槽，具有便于現(xiàn)場安裝的長方體或者正方體形狀的箱體，同時采用拋物面狀的槽底保證了異物能夠完全從排污口排出。本發(fā)明既可以保證堿洗液離線循環(huán)沉淀槽中的異物堆積能夠完全排出，同時又盡可能地考慮節(jié)約現(xiàn)場空間和便于安裝固定，改善了現(xiàn)場的堿洗液循環(huán)質(zhì)量和帶鋼清洗質(zhì)量，為企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的堿洗液離線循環(huán)沉淀槽的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的堿洗液離線循環(huán)沉淀槽的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2中槽底部分的放大示意圖；

圖4為圖2的正視圖的槽底部分的示意圖；

圖5為圖2的仰視圖；

圖6為圖4加注坐標(biāo)和標(biāo)記的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明的堿洗液離線循環(huán)沉淀槽作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。

如圖2所示，本發(fā)明的堿洗液離線循環(huán)沉淀槽1，包括槽底11和槽壁12。與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，本發(fā)明的槽底11形成為向中部且向下傾斜的面，并且其中部開設(shè)有排污口13。如此的結(jié)構(gòu)，能夠便于沉淀槽1內(nèi)部沉淀的異物在槽底向下且向中部運(yùn)動，最終從排污口13排出。

優(yōu)選地，槽底11包括第一部分111和第二部分112。其中，第二部分112為便于沉淀的異物匯集和排出的拋物面，拋物面的開口向上，中部開設(shè)有排污口13。結(jié)構(gòu)上，第一部分111用于連接槽壁12和第二部分112，即其上邊部與槽壁12的下邊部連接(上端連接槽壁12)，其下邊部與第二部分112的上邊部連接(下端連接槽底11的拋物面)。形狀上，第一部分111作為從槽壁12到第二部分112的銜接，其從槽壁12的底部的形狀光滑過渡到第二部分112的頂部的形狀。

沉淀槽1的槽壁12圍成的空腔(沉淀箱主體)的形狀和尺寸，需要根據(jù)現(xiàn)場的約束條件和工藝需要來確定。通常地，槽壁12圍成的空腔的底面為矩形，即沉淀箱主體的形狀為正方體或長方體。

可選地，第二部分112形成的拋物面為橢圓拋物面，該橢圓拋物面的軸線與所述沉淀槽的中軸線重合，排污口13的中心也位于該中軸線上。

優(yōu)選地，如圖2-6所示，第二部分112形成的拋物面為旋轉(zhuǎn)拋物面，該旋轉(zhuǎn)拋物面的軸線(y軸)與沉淀槽的中軸線重合，排污口13的中心也位于該中軸線上。

如此，本發(fā)明的堿洗液離線循環(huán)沉淀槽1，通過設(shè)計形狀和尺寸適當(dāng)?shù)牟鄣?1的第一部分111和第二部分112，使得沉淀槽1內(nèi)沉淀的異物堆積于槽底11的第二部分112上，即拋物面上，以便于通過排污口定期(即每個排污周期)進(jìn)行清理。該沉淀槽1能使異物集中，易于清理，并且槽底11光滑不易藏納異物。

為了達(dá)到最佳的沉淀和排污效果，第一部分111和第二部分112的形狀和尺寸需要適當(dāng)?shù)卮_定，尤其是關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)：槽底11的第一部分11的高度h、槽底11的第二部分112的旋轉(zhuǎn)拋物面的開口的半徑r、和第二部分112的深度d。如果h過大，會增大制造成本，浪費(fèi)現(xiàn)場空間；反之，h過小會使第一部分111這一過渡部分過于平坦，影響排污效果。對于旋轉(zhuǎn)拋物面的開口的半徑r也是一樣，如果r過大則浪費(fèi)現(xiàn)場空間，而r過小會使第一部分111這一過渡部分過于平坦，影響排污效果。

假設(shè)沉淀槽1的沉淀箱主體的長和寬(即槽壁12圍成的矩形的長和寬)分別是L₁和L₂、沉淀槽1的堿洗液中的沉淀異物與槽底11的相對摩擦系數(shù)為μ、排污周期內(nèi)沉淀異物堆積的最大體積為V。

首先，考慮到第二部分112的旋轉(zhuǎn)拋物面的開口的圓形的直徑不能夠大于槽壁12所圍成的矩形的尺寸，即旋轉(zhuǎn)拋物面的開口的半徑r需要滿足公式1：

2r≤min(L₁,L₂) 公式1

其中，運(yùn)算min(·)表示取括號內(nèi)各值中的最小值。

其次，需要考慮第一部分111的傾角設(shè)計，使得異物不在第一部分111上堆積，即使得異物都能夠向下運(yùn)動到第二部分112內(nèi)。

第一部分111的形狀其實是一個連接槽壁12所圍成的矩形與旋轉(zhuǎn)拋物面的開口的圓形的曲面。這個曲面由多條線段排列形成，每條線段均為，從矩形上的一個點連接到圓形上的各點的所有直線中，長度最短的線段。即第一部分111由矩形上的點到圓形的距離最短的無窮多條線段排列而形成，因此能夠?qū)崿F(xiàn)從槽壁12到第二部分112的光滑過渡。

形成第一部分111的每條線段與水平面的夾角為θ，其中最小的夾角為θ_min。這個最小的夾角θ_min，就是連接矩形的頂點和圓形的圓周的線段與水平面的夾角，因此，該最小的夾角θ_min滿足公式2：

公式2

為了使得異物不在第一部分111內(nèi)堆積，即使得異物能夠完全流入第二部分112，需要對這個最小的夾角θ_min做出限制，使其滿足公式3：

tanθ_min≥μ 公式3

再次，需要考慮第二部分112的設(shè)計，使得異物也不會在第一部分111和第二部分112的銜接處沉積。

第二部分112的旋轉(zhuǎn)拋物面由開口向上的拋物線旋轉(zhuǎn)形成，為了便于計算該拋物線的特性，建立如圖6所示的直角坐標(biāo)系xy，該坐標(biāo)系的原點即拋物面的頂點。該拋物線的方程即該旋轉(zhuǎn)拋物面的母線的方程為公式4：

x²＝2py 公式4

因此，該旋轉(zhuǎn)拋物面的母線上的任意一點的斜率k_xy表示為公式5：

公式5

為了防止異物在第一部分111和第二部分112的銜接處堆積，旋轉(zhuǎn)拋物面的開口的圓形上任意一點的斜率k_xy|_x＝r需要大于摩擦系數(shù)，即滿足公式6：

公式6

同時，考慮到需要防止異物在排污周期內(nèi)堆積至第一部分111而造成排污困難，需要使得第二部分112的容積不小于排污周期內(nèi)沉淀異物堆積的最大體積為V，即滿足公式7：

公式7

最后，為了保證沉淀槽1的容積足夠大、且所占空間盡量小，設(shè)計中應(yīng)以豎直方向上槽底11的第一部分111的高度h和第二部分112的深度d之和最小為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，其目標(biāo)函數(shù)如公式8所示：

min f(x)＝d+h 公式8

綜合公式1～8，可以很容易地將這樣一個機(jī)械設(shè)計類的問題轉(zhuǎn)化為一個有約束單目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化設(shè)計問題，其數(shù)學(xué)模型可表示為公式9：

公公9

對于這樣一個簡單的優(yōu)化問題，結(jié)合現(xiàn)場的實際情況，利用MATLAB等應(yīng)用程序能夠容易地求得滿足要求的最優(yōu)解，此時的槽底11的第一部分111的曲面方程和第二部分112的方程即為符合實際情況的參數(shù)。

為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的應(yīng)用過程，以某冷軋后處理連續(xù)線堿液清洗用離線循環(huán)沉淀槽為例，詳細(xì)地介紹該機(jī)組堿液清洗用離線循環(huán)沉淀槽重要參數(shù)確定過程和工作效果。

首先，收集現(xiàn)場相關(guān)參數(shù)，方形箱體內(nèi)長L₁＝2m，內(nèi)寬L₂＝1.5m，離線槽堿洗液中的異物與箱體的相對摩擦系數(shù)μ＝0.57，排污周期內(nèi)異物堆積的最大體積V＝4×10^-3m³。

然后，利用公式9所示的優(yōu)化計算模型，運(yùn)用MATLAB軟件，計算出滿足相關(guān)約束條件下，使得保證離線槽容積足夠大所占空間盡量小的槽底11的第一部分111的高度h＝0.285m，第二部分112的最大半徑r＝0.75m、以及第二部分112的深度d＝0.21375m。

隨后，根據(jù)現(xiàn)場實際情況對參數(shù)優(yōu)化取整，最終取h＝0.3m，r＝0.75m，d＝0.22m。

最后，利用本發(fā)明所述相關(guān)方法計算得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場實驗的測試，取得了很好的效果，證明的本發(fā)明具備實用性和有效性。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的堿液清洗用離線循環(huán)沉淀槽設(shè)計完美地解決了異物堆積在離線槽底部不易排出的現(xiàn)場難題，占用現(xiàn)場空間少又便于固定安裝，極大地提高了解決了現(xiàn)場生產(chǎn)難題，改善了現(xiàn)場的堿洗液循環(huán)質(zhì)量和帶鋼清洗質(zhì)量，為企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。

以上具體實施方式僅為本發(fā)明的示例性實施方式，不能用于限定本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明的實質(zhì)和保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出各種修改或等同替換，這些修改或等同替換也應(yīng)視為落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。