凯发国际首页 拋丸機故障分析及改進

摘要：介紹了興澄 特鋼熱處理線拋丸機的設備結構、參數、技術特點，其裝備水平確保了鋼板獲得較佳的表面質量。同時對現階段 拋丸機 在應用實踐中出現的吊掛軸承頻繁損壞、清掃尾吹裝置等故障進行分析并逐一改進和優化。改進后增加了設備的作業率，減少后續工序對設備與生產的影響，降低了備品備件的消耗和人工處理鋼板的成本，提高了經濟效益，為中厚板廠熱處理線拋丸機的應用實踐提供借鑒經驗。
關鍵詞：拋丸機 吊掛軸承 清掃尾吹裝置 改進中圖分類號 TG155 文獻標識碼 Bdoi:10． 3969/j． issn． 1001 －1269． 2017． 02． 017

1 前言
興澄特鋼為加大產品結構的調整，提高高附加值產品，于 2010 年開始建設鋼板熱處理工程。拋丸機作為熱處理線*個關鍵設備，主要任務是清除鋼板表面氧化鐵皮，它決定著入爐前產品的表面質量，特別是對具有高附加值的中厚板具有十分重要的作用。該拋丸機是 wheelabrator-schlick公司借鑒了國內外先進拋丸機的經驗而設計，采用了國外先進制造技術，確保鋼板獲得較佳的表面質量。拋丸機主要由設備本體、除塵系統和電控系統組成，其中任何環節出現故障都會影響整體設備的運行。該拋丸機自投入使用以來，由于其使用環境的特點以及設計制造等原因，時常出現設備生產故障，造成了設備損壞，影響了正常生產和產品質量。通過現階段應用實踐對上述故障進行分析并逐*進行了改進優化，取得預期效果。
2 設備結構、參數、技術特點
拋丸機主要由設備本體、除塵系統和電控系統組成。設備本體為核心部位，包括運輸輥道、拋丸裝置、丸料循環系統、清掃尾吹裝置等，設備本體結構外形圖見圖 1。

圖 1 拋丸機結構示意圖

拋丸裝置為拋丸機的核心部件，拋丸裝置裝備水平直接決定了拋丸機工作效率與工作質量。該裝置采用國際先進的 10 拋頭電機直聯安裝交錯布置，上下拋頭安裝面與水平夾角約為 25°，能有效避免拋丸過程中丸料的相互干涉以及相關耐磨件不必要的損耗，具有有效拋丸面積大，耐磨件工作壽命高(特別是葉片工作壽命高達約 1000h)等特點。同時采用 ABB 進口電機，轉速高、振動噪音小，丸料較高拋射速度達約 90m/s，鋼板拋丸速度在 2 ～7m/min 區間可調，這些都保證了較佳的拋丸表面質量。

丸料循環系統主要由丸料斗提機、四個橫向螺旋裝置、若干個縱向螺旋裝置組成，主要功能是實現整個拋丸機工作過程中較大 18t 丸料流的循環。該系統具有整體協同性高的特點，若有一處出現故障就會引起聯鎖反應，出現各種故障，影響拋丸機的正常生產，甚至影響鋼板后續生產及質量。

清掃尾吹裝置主要由輥刷裝置和高壓風機尾吹裝置組成，主要功能是實現在拋丸后清除鋼板上表面的丸料，實現鋼板上表面無殘余丸料，對后續工序影響較少。該裝置的刷輥與尾吹系統安裝在同*升降框架上，可根據進板鋼板的厚度調整高度，協調工作，有效保證鋼板上表面無丸料殘余量(≤5 粒/m 2 )。

綜上所述，該拋丸機采用高壽命拋頭和先進技術設計，技術特點和參數均達到國際先進水平，有效保證了設備的高效平穩運行，使鋼板獲得了較佳的表面質量。
3 吊掛軸承相關問題及改進
3．1 吊掛軸承存在的問題
丸料循環系統負責整個拋丸機丸料流的循環，在拋丸機工作時為各拋頭提高充足丸料，各環節中一旦有故障，必將影響設備的正常運行。吊掛軸承為丸料循環系統核心部件，它的工作狀態直接影響著拋丸機的工作狀態。某鋼廠隨著熱處理線正常運行，逐漸暴露一些問題。由于吊掛軸承結構和密封上存在設計上的缺陷，常常導致吊掛軸承在使用兩周至一個月之間頻繁出現損壞(滾動體和保持架均出現破損)，給設備維護帶來較大影響，嚴重制約了拋丸機甚至整條熱處理線的正常生產。

吊掛軸承出現故障后處理的難度較大，主要體現在以下幾點:
1)整個拋丸機吊掛軸承共有 5 個，數量較多，加上使用周期較短，使設備維護人員疲于應付搶修，勞動強度高。
2)由于吊掛軸承安裝部位不同，導致其引起的故障各不相同，增加維護人員分析判斷故障的時間。
3)有些部位安裝比較隱蔽，檢修空間狹小，更換軸承時受空間限制，需要拆裝許多部件或需人員長期保持某種姿勢(非站立)進行檢修，費時費力。
3．2 吊掛軸承的改進措施
通過吊掛軸承的更換及拆解，發現軸承損壞主要有以下原因:
1)整根螺旋軸分為三段或四段，各段間同軸度誤差較大，轉動起來各段間圓周方向即徑向跳動偏大，而吊掛軸承通過單個吊桿剛性的固定在螺旋裝置的外殼上，導致軸承的實際載荷超過原來設計值。
2)吊掛軸承密封設計不適合在充滿丸料及粉末環境下運行，條件較為惡劣。綜上原因，軸承在不堪重負下運行，加之密封無效，導致丸料粉末侵入到軸承內，導致軸承滾動體和保持架損壞。
為此經過現場空間的確認、軸承受力分析以及密封型式的查閱，對吊掛軸承進行如下改進:
1)改變原有吊掛軸承的結構和安裝方式(見圖 2)，軸承在單個吊桿固定下受到載荷較大，現改為雙吊桿結構(見圖3)與安裝方式，大大降低了吊掛軸承有害載荷(徑向擺動)，軸承主要承受螺旋軸垂直方向重力，運行非常平穩。

圖 3 雙吊桿吊掛軸承

2)軸承選型及密封裝置改進。首先根據其工況條件，軸承選用 SKF 自潤滑軸承，使用周期內不需要潤滑;其次根據吊掛軸承運行特點是軸承外圈與軸承外殼是固定的，密封問題主要是解決軸承外殼端蓋與軸之間密封，綜合考慮采用迷宮式密封槽的密封環。實踐證明該密封環能阻斷碎丸料粉末粉塵進入軸承內的通道，有效解決軸承密封的問題。改進后的吊掛軸承運行壽命有較大提高，平均壽命達到半年以上，大幅降低設備維護人員的勞動強度，提高了拋丸機設備作業率，保證了鋼板熱處理線的平穩運行。
4 清掃尾吹裝置存在的問題及改進措施
4．1 存在的問題
清掃吹掃裝置主要由刷輥裝置和高壓風機尾吹裝置組成，前者主要負責鋼板上表面大部分丸料的清掃，后者負責配合把清掃后鋼板上表面殘余丸料粉塵吹掃干凈，達到生產所必需的表面清潔度。兩者協調統一，缺一不可，相互影響。任一裝置出現故障必將影響設備的正常運行。某鋼廠隨著熱處理線正常運行，問題逐漸暴露。由于刷輥刷毛安裝結構設計上的缺陷以及生產不同寬度規格鋼板，常常導致刷毛掉落或刷輥刷毛磨損不均，經常出現鋼板上表面丸料及粉塵殘余，給生產質量帶來較大影響，嚴重制約了拋丸機甚至整條熱處理線的正常生產。根據投產運行以來情況，歸納了以下主要問題:
1)刷毛結構及安裝型式不佳，常常出現刷毛脫落現象而導致以下問題:首先是脫落的刷毛堵住清掃室內各過濾網造成丸料循環系統堵塞，從而導致拋丸供料不足，較終使鋼板表面氧化皮去除不干凈。造成需時常停機檢查清理脫落刷毛，費時費力，設備作業率低下。其次造成刷輥在輥身長度方向上局部變為“禿子”，在正常生產過程中造成鋼板寬度方向上上表面丸料殘余，清除不干凈，導致增加人員去清掃丸料及其粉塵，如把控不嚴在后序生產中直接導致鋼板上下表面丸料壓入，造成更大質量問題，后果相當嚴重。
2)由于適應市場新常態，多品種規格，少批量生產，造成刷輥長度方向上磨損不均，必將導致鋼板寬度方向上清掃不干凈，較后影響尾吹效果導致鋼板表面丸料殘余。因此操作人員經常調低清掃尾吹裝置高度即刷輥和尾吹管的高度來清掃吹掃鋼板上表面，如操作不慎，經常出現鋼板撞擊尾吹管或整個框架，導致尾吹管變形、尾吹管破裂脫落、升降鏈條斷裂等故障，設備人員要經常處理以上生產故障，導致拋丸機作業率低下。再加上高壓風機工作安裝在升降框架上，粉塵多、振動較大，工作環境較為惡劣，風機葉輪磨損較為嚴重，風機運行*段時間(大半年)后振動變大，較終導致風機不能正常有效工作，從而使尾吹裝置癱瘓。由于高壓風機為進口風機，維護成本較高。
3)由于清掃尾吹裝置安裝在拋丸機清掃室內，丸料及其粉塵充滿清掃室，導致清掃室內的輥道時常粘附丸料。同時也會在鋼板下表面粘附，導致鋼板下表面的丸料壓入或擦傷，嚴重影響鋼板表面質量。

4．2 改進措施
通過分析，對清掃尾吹裝置和清掃室進行以下改進:
1)刷輥刷毛的改進:原設計的刷毛裝配是金屬刷毛座與刷毛組為嵌入式安裝，結構示意圖見圖 4，使用時間稍長就會使刷毛組與刷毛座之間間隙變大，由于刷毛組在滾刷鋼板期間受到較大周向力，惡性循環產生間隙越來越大，較后導致刷毛組的脫落。經分析，現對刷毛組件結構進行改進，采用整體式刷毛組件能避免了上述情況的發生，結構外形圖見圖 5，采用尼龍刷毛座，刷毛通過特制膠水粘貼在刷毛座孔內，使刷毛與刷毛座融為一體，刷毛底座采用剖分式安裝在刷輥軸上，拆裝較為方便。實踐證明該刷毛使用壽命在*年以上，大大提高了拋丸機的設備作業率，減少了故障時間。

圖 5 整體式刷毛

2)尾吹裝置的改進:在不對尾吹裝置進行大改動前提下，在拋丸機箱體尾部增設一套獨立的壓縮空氣尾吹裝置。該裝置吹掃介質為壓縮空氣(壓力為 5 ～8bar)直接從車間壓空支管分出直徑為 200mm 管路為該尾吹裝置的主管，在該管路上增設* DN150 的電磁閥控制氣動切斷閥，根據鋼板位置跟蹤信號、拋丸速度及到尾吹管安裝位置等自動啟閉切斷閥，實現自動吹掃。為保證尾吹效果和節約能源，其在終端尾吹管變徑為直徑為100mm 的管路，管子長度與拋丸機箱體寬度相同，在長度方向上每間隔 8cm 鉆有*排孔徑為8mm 的小孔作為其噴氣口，安裝時使噴氣口與水平面夾角約為 45°。同時考慮到丸料的回收和使用不同厚度鋼板的生產，該尾吹管安裝距輸出輥道頂標高為 220mm，距拋丸機出口箱體端面為5cm。經過運行實踐，該尾吹裝置在原有尾吹裝置不運行的情況下能很好滿足生產需求，較佳時鋼板上表面無丸料殘余，超過原有設計指標(鋼板上表面丸料殘余量每平米不大于 5 粒)，且對板形要求降低，原有裝置來料鋼板平直度大于 5mm/m就會出現丸料殘余超標，現來料鋼板平直度不大于 10mm/m 也能達到生產要求。
3)清掃室內的改進:拋丸機每運行 10 天左右，會在厚度 70mm 以上的鋼板下表面出現丸料壓入和擦傷。針對上述問題，在清掃室內第二個與第三個輥道之間增設*排與輥道長度相同的鋼絲刷，用來清掃鋼板下表面吸附的丸料，根據鋼絲刷的磨損量定期調整鋼絲刷的高度，運行以來鋼板下表面粘附丸料現象大為降低，同時也避免了對室內輥道的損傷，有效改善鋼板下表面丸料壓入與擦傷。清掃尾吹裝置和清掃室改進后，鋼板表面質量大為改善，增加設備作業率，降低了設備維護保養成本及后續工序處理鋼板的時間和成本，提高了產品質量及市場競爭力。
5 結束語
拋丸機作為鋼板熱處理線的關鍵設備，其特點使其具備了拋頭振動小、部件壽命長、生產效率高、粉塵排放低等優點，保證了熱處理鋼板表面清潔度要求。在現階段對拋丸機在應用實踐中出現的吊掛軸承、清掃尾吹裝置問題等引起一些設備生產故障進行改進，從原來月均停機時間 800min 降為目前的月均 150min 以內，大大提高了設備作業率，降低了故障時間，節省了備件消耗費用，實現了拋丸機的高效運行，取得了良好的經濟效益。希望這些改進能為中厚板廠拋丸機的應用提供借鑒經驗。
參考文獻
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