凯发国际娱乐官网入口 厚板拋丸機壓入機理分析及改造

摘要：簡要介紹了寶鋼厚板廠1 號拋丸機的結構及工作原理，并對丸料壓入鋼板的情況進行機理分析。進而采取一些改造措施大幅度降低丸料壓入率，提高了 拋丸機 的工作效率和拋打質量。

1、前言：
   隨著國內新建厚板產線陸續投產，客戶對產品的質量要求也越來越高，市場競爭必將日益激烈。厚板熱處理產品的質量也日益受到關注。拋丸后的鋼板表面質量非常重要，表面光潔度不良不但影響后道熱處理工序，表面壓入缺陷較終還會對用戶使用有直接影響。鋼板下表面彈丸壓入這種狀況無法滿足市場對產品質量的要求。本文主要針對鋼板下表面彈丸壓入狀況進行機理分析，提出改進措施。較終達到彈丸壓入同比下降80%以上的目標，減少修磨作業時間和修磨作業成本，提高厚板熱處理產品質量。
   寶鋼分公司厚板廠拋丸線位于中轉跨，用于軋后鋼板的拋丸處理。拋丸的主要目的是通過鋼板表面的拋丸處理，去除鋼板表面的氧化鐵皮，使鋼板在進入熱處理爐時盡可能少地影響熱處理后鋼板的表面質量。拋丸線處理鋼板的主要規格是: 厚度 5 ～300mm; 寬度 900 ～4900mm。拋丸線主要是由入口輥道、拋丸機、出口輥道、翻板機等設備組成。主體設備 1JHJ 拋丸機是由英國 Wheelabrator 公司供貨產品，而 1JHJ 拋丸機又由前拋室、拋室、后拋室、除塵、彈丸處理及回收裝置等設備組成。
   拋丸機的工作原理: 由電機驅動的拋丸輪在高速旋轉過程中產生離心力和風力，當一定顆粒度的彈丸流入進丸管時( 可以控制彈丸的流量)
   便被加速帶入高速旋轉的分丸輪中，在離心力的作用下，彈丸由分丸輪窗口拋出進入定向套，再經由定向套窗口( 控制彈丸的拋打方向) 拋出，由高速回轉的葉片拾起，并沿葉片之長度方向不斷加速運動直至拋出，拋出的彈丸形成一定的扇形流束，高速射向工作平面，沖擊鐵銹、氧化皮，使其脫落除去。
   拋丸器是拋丸清理的核心部件，主要包括:進丸管、分丸輪、帶有一定開口角的定向套、葉片、葉輪圓盤。拋丸輪的中心是帶有窗口的分丸輪，將進入到葉片上的丸料進行分配。在頂端是定向套，它需要小心的安裝好，控制丸料的拋出方向; 進而控制丸料的拋打面積和各處的拋射密度。

2、定向套開口角位置分析及丸料壓入鋼板的情況分析：
   定向套開口角位置對拋打質量有上定的影響。彈丸的運動微分方程:

md2d2( )t= － T + m2( 1)0 = N － 2mdsdt( 2)平衡條件:T = μN ( 3)式中 s—彈丸的徑向位移;N—彈丸的法向分力;T—彈丸的切向分力;μ—彈丸與葉片的摩擦系數;m—彈丸的質量;—葉片的角速度;r外—葉輪的外徑;r內—葉輪的內徑。彈丸的絕對拋出速度 Va=槡21 +槡fr，在不計算摩擦力的情況下，彈丸相對葉片的相對速度v相對=drdt=  r2－ r2槡內，牽連速度 v牽連= r，因此彈丸拋射的絕對速度:v絕對= v相對+ v2槡牽連=  2r2外－ r2槡內≈槡2r外式中 r—葉輪的半徑;f—摩擦力。彈丸出口的拋射角為tgα = vτr外/ver外= 1 － r內(/r )外槡2( 4)式中 vτr外—切向速度;ver外—法向速度。
  通過以上計算可以得到彈丸出口的拋射角α，該角度是彈丸拋出時的速度方向與葉片徑向之間的夾角。根據彈丸的拋射角以及拋丸輪中心離鋼板表面的距離作圖，選擇定向套的開口角位置可以得到拋打效果較好的拋打角度范圍。
當鋼板進入拋室不同區域時，分別緊急停車，確認鋼板下表面彈丸壓入產生的部位在拋室和后拋室。經過分析，拋室內鋼板彈丸壓入的原因是經由定向套   拋出的高速丸料有部份直接或經過反彈嵌入鋼板與輥道面間，是嵌入式壓入( 見圖2、圖3) ; 后拋室內鋼板丸料壓入的原因是拋室內帶有磁性的丸料吸附于鋼板下表面，隨鋼板帶到后拋室輥面上，從而壓入鋼板下表面。

   丸料壓入與鋼種存在較為明顯的關系，船板、Q345、16MnR 等鋼種的丸料修磨率較高，有一定合金含量的鋼種丸料壓入的修磨率較低; 丸料壓入與厚度的相關也非常明顯，50mm 和 80mm是兩個比較明顯的分界限，越厚鋼板丸料壓入比率越高，因為厚鋼板質量更大所致。
   經過分析，認為在除銹過程中，丸料與鋼板之間、丸料與丸料之間的劇烈作用產生了磁變異性，使得丸料吸附在鋼板上而不是反彈并脫離輥道與鋼板的嚙合區域。丸料吸附在鋼板的表面，隨著鋼板的前進，進入輥道與鋼板之間，因此產生壓痕。
   拋丸機丸料壓入的原因是因為除銹時，丸料因沖刷產生磁變異性作用，吸附在鋼板上，并隨著鋼板的前進，進入輥道與鋼板之間產生丸料壓入缺陷。由于拋丸除銹的機理，決定了丸料吸附與鋼板上并隨之進入輥道與鋼板間隙不可避免。

3、改進措施:
3.1、改造拋室與后拋室橡膠門簾：
   拋室、后拋室間設置有橡膠門簾，防止拋室內丸料飛濺進入后拋室。對橡膠門簾結構及材質進行改進，避免門簾原因導致丸料進入后拋室產生的丸料壓入。橡膠門簾原設計是單張掛在框架的掛鉤上，現在改為 5 個橡膠門簾通過鋼棒先竄在一起，然后懸掛在掛鉤上，增加約束力，避免門簾異常脫落; 對門簾材質進行改進，延長使用壽命一倍。
3.2、后拋室輥道改為包膠輥：
   將后拋室入口輥道( 第 1、2 根) 改為包膠輥( 見圖4) 。由于包膠輥硬度遠低于鋼板、且包膠輥有一定的彈性，可以消除后拋室彈丸壓入。

圖4 包膠輥示意圖

3.3、在后拋室輥道后增設鋼刷：
   在后拋室第一根輥道后增設一排鋼刷，刷除可能存在于鋼板下表面的丸料，避免二次壓入( 見圖5、圖6) 。

圖5 鋼刷布置圖( 一)

圖6 鋼刷布置圖( 二)

3.4、拋室輥道結構改進：
   拋室內共有3 根輥道，每根輥道上套有19 個合金保護套，承受鋼丸的沖擊力，避免輥道本體受到異常磨損。原設計輥套是平套，現在改為波紋間距為 40mm、高度為 12mm 的波紋套。將進給輥道的平直表面改為波紋面，一是減小輥道與鋼板表面的接觸面積，可以大大減小丸料進入輥道與鋼板接觸面間的概率; 二是波紋面是一個圓弧面，當丸料進入輥道與鋼板結合面間時，增大丸料被擠出該結合面的概率，以進一步降低丸料壓入的可能性。當然新設計的合金波紋形式的保護套的波紋間距以及波紋的高度也應該研究對其壓入率的影響，此工作可以做進一步的研究。

4、使用效果：
   具有波紋裝表面的新型輥道合金套，在現場實際使用之后，證實其具備較強的丸料自脫離能力，具備波紋狀的輥道能夠減輕丸料壓入的程度。
   由于受到經費的限制，本項目每根輥道只有10 個平套替換為波紋套，一共替換 30 個。因為鋼板是沿著固定側進入拋丸機的，所以更換的輥套布置在固定側，有效長度在 3m 左右。因此超過3m 寬的鋼板實施效果有影響。
  在拋丸機上做了上述改進后，經過 4、5 兩個檢測周期，并將結果與未改進前的 1、2、3 個檢測周期進行了對比，在改進輥道表面為波紋面后，壓入率有了明顯下降，其中，30mm 以下鋼板不再出現壓入現象; 30mm 以上厚度鋼板的壓入率平均下降了 51% 左右。隨著鋼板厚度增大鋼板所受的重力也在增加，位于鋼板下表面與輥道之間的鋼丸被壓入的數量在增加。因此，鋼板越厚丸
度管理模塊、車輛作業實績模塊以及 GIS 地圖監控模塊( 如圖6) 。

4. 5、管理系統的特點：
   寶信公司與凱瑞公司合作開發的基于鋼鐵企業MES 系統平臺下的框架車運輸管理系統具有如下特點:
4. 5.1、圖形化：
   該管理系統包含的運輸調度平臺、調度監控平臺均以圖形化的方式呈現，可以生動直觀的展現指揮、監控等物流管理過程，代表了此領域技術發展的趨勢。

料壓人率越高。上述改進措施是有效的，達到了預期的口標。

5、結束語：

    通過對拋丸機彈丸壓人機理分析研究，涉及到結構、材料、電磁這些領域。研究成果在其他機械設備上也有一定借鑒意義。另外，國內正在大規模地建設厚板生產線，全自動高拋速的拋丸機作為厚板熱處理區域的重要設備，正在得到日益廣泛的使用。研究成果同樣可以推廣至這些項口。