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重钢辊道通过式亚美体育系统选型校核计算

作者:亚美体育 发布时间:2015-07-26点击:
摘 要:重钢 2 700 mm中板作业线热处理作业区使用的通过式亚美体育,在设备投产初期,因无法适应中厚板生产中生产节奏快、抛丸量大、连续生产时间长等实际工况,在设备设计选型以及设备制造加工工艺等方面造成作业率低下、抛丸效果不好、故障频发、故障时间处理长等问题。现以保证亚美体育各部件满足中厚板线亚美体育实际工况为要求,以确保钢砂在整个亚美体育系统中每个部件间动态平衡为指导思想,重新对亚美体育各部件选型进行校核计算。

1、辊道通过式亚美体育工作原理及校核计算的意义:
    辊道通过式亚美体育(Shot Blasting Machine)的基本工作原理:在清理过程中,由电气控制的可调速输送辊道将钢板送进清理机室体内抛射辊道亚美体育区,钢板上卜受到来自不同坐标方位的强力密集弹丸打击与磨擦,使其上的氧化皮、锈层及污物迅速脱落,钢板表面就获得具有一定粗糙度的光洁表面。落在钢板上面的弹丸与锈尘经吹扫装置吹扫,撒落卜来的丸尘混合物由回收螺旋输送到室体漏斗,再经纵向螺旋、横向螺旋输送机汇集于提升机下部,经提升机提升到机器上部的分离器里,分离后的纯净弹丸落入分离器料斗中,供抛丸循环使用。抛丸清理中产生的尘埃,由抽风管送向除尘系统,净化处理后的净气排放到大气中,颗粒状尘埃被捕捉收集。

   重庆钢铁股份公司2700mm作业线热处理作业区自搬迁至长寿新区后大幅提升了装备水平,在热处理常化炉前增加了辊道通过式亚美体育。在设备投产初期,因无法适应中厚板生产中生产节奏快、抛丸量大、连续生产时间长等实际工况,在设备设计选型以及设备制造加工工艺等方面造成作业率低下、抛丸效果不好、故障频发、故障时间处理长、工况下粉尘污染大等问题(图1)。鉴于此设备的众多技术问题,我厂设备部门对亚美体育整体做了系统性的整改和技术升级,而系统性改造中最重要的环节就是针对此亚美体育的实际工况,本文以保证亚美体育各部件满足中厚板线亚美体育实际工况为要求,以确保钢砂在整个亚美体育系统中每个部件间的动态平衡为指导思想,重新对亚美体育各部件选型进行校核计算。
图1  2 700 mm作业线热处理亚美体育(改造前)
图1  2 700 mm作业线热处理亚美体育(改造前)
 
2、亚美体育各循环机构选型理论校核计算:
   亚美体育作为一钢砂流动循环设备,钢砂流动的流量与畅通性直接影响亚美体育的抛丸质量与设备问题。下面首先对亚美体育各循环部件能力进行校核。

2.1、抛丸器抛丸量的确定:
   图 2为理想环境中弹丸抛射密度、除锈度与钢板行走速度的关系。
图 2 弹丸抛射密度、除锈度与钢板行走速度的关系
图 2 弹丸抛射密度、除锈度与钢板行走速度的关系

   钢板除锈表面所需抛丸量为120~140kg/m2,由于钢厂中厚板主要清理氧化皮,因此取最小值120kg/m2,在实际生产过程中钢板除锈时运行最大速度为 5m/min,钢板宽度为 2.5m,1min钢板走过的面积为:
   2.5 m×5 m/min=12.5 m2/min1 min 清理钢板上、下两面所需弹丸量为:120 kg/m2×12.5 m2/min×2=3 000 kg
   按弹丸利用率为 80%计算,1 min 实际弹丸消耗量为:3 000 kg÷80%=3 750 kg
   现有亚美体育上、下各安装 3 台抛丸器,则每个抛丸器的抛丸量为:3 750÷6=625 kg/min
   抛丸器功率。根据公式:抛丸量(kg/min)÷电机功率(kW)≈16 可知,抛头电机功率为:625 kg/min÷16=39.06 kW
   原厂家选用 45 kW电机符合实际生产需求。

2.2、斗式提升机功率计算:
    该亚美体育的最大总抛丸量为:625×6×60kg/h=225000kg/h。取提升机提升量Q=225t/h,则提升机轴功率的近似计算公式:N0=Q×H×(1.15+k1×k2×v)÷367
    在上式中,提升机提升量 Q=225 t/h;提升机提升高度H=10.6 m。根据提升机提升速度 v=1.56 m/s;系数 k1=0.5(料斗布置形式系数);k2=1.6(料斗装载量系数),则:N0=225 t/h×10.6 m×(1.15+0.5×1.6×1.56)÷367=15.58 kW
    电动机功率计算式为:N=N0k′/η1η2
   式中,N0为提升机轴功率,N0=15.58 kW;η1为轴装式减速机传动效率,η1=0.9;η2为链传动传动效率,η2=0.93;k′为功率备用系数,k′=1.1。
    电动机的功率为:N=15.58 kW×1.1/0.9×0.93=17.7 kW。
   现有亚美体育提升机构电机功率为 15 kW,因此需要重新选型。结合实际使用工况,根据摆线式机电一体化具有减速比大、效率高、体积小、重量轻、运转平稳、故障少、寿命长、过载能力强、耐冲击、惯性力矩小等特点,选定此类型机电一体化。查手册选定摆线式机电一体化:型号为 BWD4-23-22KW,减速比为23,电机功率为 22 kW。

2.3、横向螺旋输送器的计算:
2.3.1、螺旋直径 D:
   螺旋直径 D 由下式计算确定:
   D≥Az×0.35姨Q/ψ ×C×ρ0
   式中,Az为物料综合特性系数,Az=0.006;Q为输送能力,Q=225t/h;ψ 为填充系数,ψ=0.25~0.3,取 ψ=0.3;ρ0为物料堆集密度,ρ0=4.4 t/m3;C 为倾斜工作时输送量校正系数,C=1。
   将以上参数套入公式中可得:D≥0.006×0.35×姨225 /0.3×4.4=0.462 m。
   现有螺旋直径D为400mm;重新设计绘图取外径465mm。

2.3.2、螺旋螺距:
   螺旋螺距 S 可根据螺旋直径 D 来确定:S=D=465 mm。用solidworks重新设计后导出 2D 图纸,如图 3 所示。
图 3 重新设计后的横向螺旋尺寸图
图 3 重新设计后的横向螺旋尺寸图

2.3.3、螺旋转速:
   螺旋轴的极限转速 n 由下式确定:n≤A/ 姨D
   式中,A 为物料特性系数,A=30;D 为螺旋直径,D=0.465 m;因此,n≤30/姨0.465 ≈44 r/min,取 n=40 r/min。

2.3.4、功率计算:
   螺旋轴所需功率:P0=Q(ωLh±H)/367
   式中,Q 为输送能力,Q=225 t/h;Lh为螺旋输送机水平投影长度,Lh=3.2 m;H 为螺旋输送机垂直投影长度,H=0;ω 为物料阻力系数,ω=3.2。
   将以上资料代入公式中得:P0=225×(3.2×3.2+0)÷367=6.28 kW。
   电机功率:P=kP0/η
   式中,k 为功率备用系数,k=1.1~1.3;η 为总效率,η<0.9。
   因此,电机功率为:P=1.2×6.28÷0.9=8.37 kW。现有横向螺旋机电一体功率为 11 kW,符合设计要求。

2.3.5、分离螺旋、纵向螺旋、布料螺旋、收丸螺旋输送器的计算:
   分离螺旋、纵向螺旋、布料螺旋、收丸螺旋输送器的计算方法相同,且长度比横向螺旋短,所以均取横向螺旋数值,肯定能满足钢砂流动需求,此处不再赘述。

2.4、除尘器风量计算:
   除尘器的风量受到以下 4 个因素的影响:(1)抛丸器抛丸量与个数;(2)钢板进出口;(3)吹丸高压风机;(4)分离器进风口。

2.4.1、由抛丸器产生:
   本线每台亚美体育有 6 台抛丸器,抛丸量 625 kg/min,除尘风量按抛丸器数量 6 计算,则:Qb=625×6 m3/h=3 750 m3/h。

2.4.2、由亚美体育钢板进出口产生:
  因该设备的钢板进出口较小(2 650 mm×300 mm),且经过有效密封,为保证进口处风速≥1.0 m/s,每小时需风量(设密封效果 50%):
  Qo=2.65 m×0.3 m×50%×1.0 m/s×3 600 s=1 431 m3/h

2.4.3、由吹丸高压风机产生:
  因该设备选用 9-19№7.1D-5 高压离心通风机吹丸,所以高压风机的流量为:Qh=8 144 m3/h。

2.4.4、由分离器进风口产生:
  (1)分离器排风量。流幕分离区所需风量为:
   Qf=3 600 v0F=3 600 v0Ly0 m3/h式中,v0为分离风速,取 4 m/s;F 为分离区通风面积;L 为分离器有效长度;y0为分离区高度。因此,Qf=3 600×4×2.6×0.3=11 232 m3/h。
   (2)分离器所需风量:
    Qe=Qf/Ψ式中,Ψ 为经验系数(0.6~0.85),取 0.8。因此,Qe=11 232/0.8=14 040 m3/h。

2.4.5、总风量汇总计算:
   总风量:Q总=Qb+Qo+Qh+Qe=3 750+1 431+8 144+14 040=27 365 m3/h。因各弯管处及除尘管内有压损,除尘器的风量大于整机风量的5~10%,所以,实际总风量Q实总=27365×(1+0.1)≈30 101.5 m3/h。

2.4.6、主风机风量:
   主风机风量按10%的余量考虑,则:Q风=1.1Q实总=1.1×30101.5=33111.6m3/h。本设备选用4-72№8C风机,风量为33111.6m3/h,风压为 2 185 Pa,配用电机型号为 Y250M-4,功率为 37 kW,符合除尘风量的要求。

3、结语:
   综上所述,通过校核计算,对达不到要求的部件进行重新选型更换。对提升机构的机电一体重新选型,加大功率至 22 kW。将横向螺旋、纵向螺旋、分料螺旋的螺旋直径改为 465mm。通过本次校核计算对不符合使用要求的部件进行了重新选型,使整个亚美体育系统钢砂流动达到动态平衡,从而为下一阶段局部改进做好铺垫。

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