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厚板亚美体育压入机理分析结构及工作原理

作者:亚美体育 发布时间:2015-06-10点击:
摘要:简要介绍了宝钢厚板厂1 号亚美体育的结构及工作原理,并对丸料压入钢板的情况进行机理分析。进而采取一些改造措施大幅度降低丸料压入率,提高了亚美体育的工作效率和抛打质量。

1、前言:
   随着国内新建厚板产线陆续投产,客户对产品的质量要求也越来越高,市场竞争必将日益激烈。厚板热处理产品的质量也日益受到关注。抛丸后的钢板表面质量非常重要,表面光洁度不良不但影响后道热处理工序,表面压入缺陷最终还会对用户使用有直接影响。钢板下表面弹丸压入这种状况无法满足市场对产品质量的要求。本文主要针对钢板下表面弹丸压入状况进行机理分析,提出改进措施。最终达到弹丸压入同比下降80%以上的目标,减少修磨作业时间和修磨作业成本,提高厚板热处理产品质量。
   宝钢分公司厚板厂抛丸线位于中转跨,用于轧后钢板的抛丸处理。抛丸的主要目的是通过钢板表面的抛丸处理,去除钢板表面的氧化铁皮,使钢板在进入热处理炉时尽可能少地影响热处理后钢板的表面质量。抛丸线处理钢板的主要规格是: 厚度 5 ~300mm; 宽度 900 ~4900mm。抛丸线主要是由入口辊道、亚美体育、出口辊道、翻板机等设备组成。主体设备 1JHJ 亚美体育是由英国 Wheelabrator 公司供货产品,而 1JHJ 亚美体育又由前抛室、抛室、后抛室、除尘、弹丸处理及回收装置等设备组成。
   亚美体育的工作原理: 由电机驱动的抛丸轮在高速旋转过程中产生离心力和风力,当一定颗粒度的弹丸流入进丸管时( 可以控制弹丸的流量)
   便被加速带入高速旋转的分丸轮中,在离心力的作用下,弹丸由分丸轮窗口抛出进入定向套,再经由定向套窗口( 控制弹丸的抛打方向) 抛出,由高速回转的叶片拾起,并沿叶片之长度方向不断加速运动直至抛出,抛出的弹丸形成一定的扇形流束,高速射向工作平面,冲击铁锈、氧化皮,使其脱落除去。
   抛丸器是抛丸清理的核心部件,主要包括:进丸管、分丸轮、带有一定开口角的定向套、叶片、叶轮圆盘。抛丸轮的中心是带有窗口的分丸轮,将进入到叶片上的丸料进行分配。在顶端是定向套,它需要小心的安装好,控制丸料的抛出方向; 进而控制丸料的抛打面积和各处的抛射密度。

2、定向套开口角位置分析及丸料压入钢板的情况分析:
   定向套开口角位置对抛打质量有一定的影响。弹丸的运动微分方程:
弹丸的运动微分方程
md2d2( )t= - T + m?2( 1)0 = N - 2m?dsdt( 2)平衡条件:T = μN ( 3)式中 s—弹丸的径向位移;N—弹丸的法向分力;T—弹丸的切向分力;μ—弹丸与叶片的摩擦系数;m—弹丸的质量;?—叶片的角速度;r外—叶轮的外径;r内—叶轮的内径。弹丸的绝对抛出速度 Va=槡21 +槡f?r,在不计算摩擦力的情况下,弹丸相对叶片的相对速度v相对=drdt= ? r2- r2槡内,牵连速度 v牵连= ?r,因此弹丸抛射的绝对速度:v绝对= v?相对+ v2槡牵连= ? 2r2外- r2槡内≈槡2?r外式中 r—叶轮的半径;f—摩擦力。弹丸出口的抛射角为tgα = vτr外/ver外= 1 - r内(/r )外槡2( 4)式中 vτr外—切向速度;ver外—法向速度。
   通过以上计算可以得到弹丸出口的抛射角α,该角度是弹丸抛出时的速度方向与叶片径向之间的夹角。根据弹丸的抛射角以及抛丸轮中心离钢板表面的距离作图,选择定向套的开口角位置可以得到抛打效果较好的抛打角度范围。
当钢板进入抛室不同区域时,分别紧急停车,确认钢板下表面弹丸压入产生的部位在抛室和后抛室。经过分析,抛室内钢板弹丸压入的原因是经由定向套   抛出的高速丸料有部份直接或经过反弹嵌入钢板与辊道面间,是嵌入式压入( 见图2、图3) ; 后抛室内钢板丸料压入的原因是抛室内带有磁性的丸料吸附于钢板下表面,随钢板带到后抛室辊面上,从而压入钢板下表面。
图2 压入情况
图3 弹丸崔入模拟图
   丸料压入与钢种存在较为明显的关系,船板、Q345、16MnR 等钢种的丸料修磨率较高,有一定合金含量的钢种丸料压入的修磨率较低; 丸料压入与厚度的相关也非常明显,50mm 和 80mm是两个比较明显的分界限,越厚钢板丸料压入比率越高,因为厚钢板质量更大所致。
   经过分析,认为在除锈过程中,丸料与钢板之间、丸料与丸料之间的剧烈作用产生了磁变异性,使得丸料吸附在钢板上而不是反弹并脱离辊道与钢板的啮合区域。丸料吸附在钢板的表面,随着钢板的前进,进入辊道与钢板之间,因此产生压痕。
   亚美体育丸料压入的原因是因为除锈时,丸料因冲刷产生磁变异性作用,吸附在钢板上,并随着钢板的前进,进入辊道与钢板之间产生丸料压入缺陷。由于抛丸除锈的机理,决定了丸料吸附与钢板上并随之进入辊道与钢板间隙不可避免。

3、改进措施:
3.1、改造抛室与后抛室橡胶门帘:
   抛室、后抛室间设置有橡胶门帘,防止抛室内丸料飞溅进入后抛室。对橡胶门帘结构及材质进行改进,避免门帘原因导致丸料进入后抛室产生的丸料压入。橡胶门帘原设计是单张挂在框架的挂钩上,现在改为 5 个橡胶门帘通过钢棒先窜在一起,然后悬挂在挂钩上,增加约束力,避免门帘异常脱落; 对门帘材质进行改进,延长使用寿命一倍。
3.2、后抛室辊道改为包胶辊:
   将后抛室入口辊道( 第 1、2 根) 改为包胶辊( 见图4) 。由于包胶辊硬度远低于钢板、且包胶辊有一定的弹性,可以消除后抛室弹丸压入。
图4 包胶辊示意图
图4 包胶辊示意图

3.3、在后抛室辊道后增设钢刷:
   在后抛室第一根辊道后增设一排钢刷,刷除可能存在于钢板下表面的丸料,避免二次压入( 见图5、图6) 。
图5 钢刷布置图( 一)
图5 钢刷布置图( 一)
图6 钢刷布置图( 二)

图6 钢刷布置图( 二)

3.4、抛室辊道结构改进:
   抛室内共有3 根辊道,每根辊道上套有19 个合金保护套,承受钢丸的冲击力,避免辊道本体受到异常磨损。原设计辊套是平套,现在改为波纹间距为 40mm、高度为 12mm 的波纹套。将进给辊道的平直表面改为波纹面,一是减小辊道与钢板表面的接触面积,可以大大减小丸料进入辊道与钢板接触面间的概率; 二是波纹面是一个圆弧面,当丸料进入辊道与钢板结合面间时,增大丸料被挤出该结合面的概率,以进一步降低丸料压入的可能性。当然新设计的合金波纹形式的保护套的波纹间距以及波纹的高度也应该研究对其压入率的影响,此工作可以做进一步的研究。

4、使用效果:
   具有波纹装表面的新型辊道合金套,在现场实际使用之后,证实其具备较强的丸料自脱离能力,具备波纹状的辊道能够减轻丸料压入的程度。
   由于受到经费的限制,本项目每根辊道只有10 个平套替换为波纹套,一共替换 30 个。因为钢板是沿着固定侧进入亚美体育的,所以更换的辊套布置在固定侧,有效长度在 3m 左右。因此超过3m 宽的钢板实施效果有影响。
   在亚美体育上做了上述改进后,经过 4、5 两个检测周期,并将结果与未改进前的 1、2、3 个检测周期进行了对比,在改进辊道表面为波纹面后,压入率有了明显下降,其中,30mm 以下钢板不再出现压入现象; 30mm 以上厚度钢板的压入率平均下降了 51% 左右。随着钢板厚度增大钢板所受的重力也在增加,位于钢板下表面与辊道之间的钢丸被压入的数量在增加。因此,钢板越厚丸
   度管理模块、车辆作业实绩模块以及 GIS 地图监控模块( 如图6) 。
图5 工作流程图
图6 功能模块架构图
4. 5、管理系统的特点:
   宝信公司与凯瑞公司合作开发的基于钢铁企业MES 系统平台下的框架车运输管理系统具有如下特点:
4. 5.1、图形化:
   该管理系统包含的运输调度平台、调度监控平台均以图形化的方式呈现,可以生动直观的展现指挥、监控等物流管理过程,代表了此领域技术发展的趋势。
料压人率越高。上述改进措施是有效的,达到了预期的口标。
 
5、结束语:
    通过对亚美体育弹丸压人机理分析研究,涉及到结构、材料、电磁这些领域。研究成果在其他机械设备上也有一定借鉴意义。
    另外,国内正在大规模地建设厚板生产线,全自动高抛速的亚美体育作为厚板热处理区域的重要设备,正在得到日益广泛的使用。研究成果同样可以推广至这些项口。
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