抛丸机故障分析及改进

Total No．234 冶金设备 总第234期April 2017 METALLURGICAL EQUIPMENT 2017年4月第2期抛丸机故障分析及改进黄 强①(江阴兴澄特种钢铁有限公司江苏江阴214400)摘要介绍了兴澄特钢热处理线抛丸机的设备结构、参数、技术特点，其装备水平确保了钢板获得最佳的表面质量。同时对现阶段抛丸机在应用实践中出现的吊挂轴承频繁损坏、清扫尾吹装置等故障进行分析并逐一改进和优化。改进后增加了设备的作业率，减少后续工序对设备与生产的影响，降低了备品备件的消耗和人工处理钢板的成本，提高了经济效益，为中厚板厂热处理线抛丸机的应用实践提供借鉴经验。关键词抛丸机吊挂轴承清扫尾吹装置改进中图分类号TGl55 文献标识码Bdoi：10．3969／j．issn．1001—1269．2017．02．017Fault Analysis and Improvement of Shot Blasting MachineHuang Qiang(Jiangyin Xingcheng SpeciM Steel Works Co．，Ltd．，Jiangyin 214400)ABSTRACT．This paper introduces the equipment structure，parameters，technical characteristics of a steelheat treatment line shot blasting machine，the level of equipment to ensure the best quality of the steel plate surface．At the same time on the stage hanging bearing appeared damage frequently in the practical application of the shotblasting machine．cleaning＆tail blowing device fault were analyzed and then the improvement and optimization arecarried out，which is beneficial to increase the operation rate of equipment，reduce the impact of the follow-upprocess on equipment and production，reduce the consumption of spare parts and artificial processing plate cost，im—prove economic efficiency，as well as to provide some experience for the application of plate heat treatment line shotblasting machine．KEYWORDS Shot blasting machine Hanging bearing Cleaning&tail blowing device Improvement1 前言兴澄特钢为加大产品结构的调整，提高高附加值产品，于2010年开始建设钢板热处理工程。抛丸机作为热处理线一个关键设备，主要任务是清除钢板表面氧化铁皮，它决定着入炉前产品的表面质量，特别是对具有高附加值的中厚板具有十分重要的作用。该抛丸机是wheelabrator—schlick公司借鉴了国内外先进抛丸机的经验而设计，采用了国外先进制造技术，确保钢板获得最佳的表面质量。抛丸机主要由设备本体、除尘系统和电控系统组成，其中任何环节出现故障都会影响整体设备的运行。该抛丸机自投入使用以来，由于其使用环境的特点以及设计制造等原因，时常出现设备生产故障，造成了设备损坏，影响了正常生产和产品质量。通过现阶段应用实践对上述故障进行分析并逐一进行了改进优化，取得预期效果。2设备结构、参数、技术特点抛丸机主要由设备本体、除尘系统和电控系统组成。设备本体为核心部位，包括运输辊道、抛①作者简介：黄强，1980年出生，毕业于盐城工学院机械专业，机械工程师，从事轧钢厂机械设备技术、维护、改造工作·--——64·--——万方数据黄强：抛丸机故障分析及改进 2017年4月第2期丸装置、丸料循环系统、清扫尾吹装置等，设备本体结构外形图见图1。图1 抛丸机结构示意图抛丸装置为抛丸机的核心部件，抛丸装置装备水平直接决定了抛丸机工作效率与工作质量。该装置采用国际先进的10抛头电机直联安装交错布置，上下抛头安装面与水平夹角约为25。，能有效避免抛丸过程中丸料的相互干涉以及相关耐磨件不必要的损耗，具有有效抛丸面积大，耐磨件工作寿命高(特别是叶片工作寿命高达约1000h)等特点。同时采用ABB进口电机，转速高、振动噪音小，丸料最高抛射速度达约90m／s，钢板抛丸速度在2～7m／min区间可调，这些都保证了最佳的抛丸表面质量。丸料循环系统主要由丸料斗提机、四个横向螺旋装置、若干个纵向螺旋装置组成，主要功能是实现整个抛丸机工作过程中最大18t丸料流的循环。该系统具有整体协同性高的特点，若有一处出现故障就会引起联锁反应，出现各种故障，影响抛丸机的正常生产，甚至影响钢板后续生产及质量。清扫尾吹装置主要由辊刷装置和高压风机尾吹装置组成，主要功能是实现在抛丸后清除钢板上表面的丸料，实现钢板上表面无残余丸料，对后续工序影响较少。该装置的刷辊与尾吹系统安装在同一升降框架上，可根据进板钢板的厚度调整高度，协调工作，有效保证钢板上表面无丸料残余量(<--5粒／m2)。综上所述，该抛丸机采用高寿命抛头和先进技术设计，技术特点和参数均达到国际先进水平，有效保证了设备的高效平稳运行，使钢板获得了最佳的表面质量。3 吊挂轴承相关问题及改进3．1 吊挂轴承存在的问题丸料循环系统负责整个抛丸机丸料流的循环，在抛丸机工作时为各抛头提高充足丸料，各环节中一旦有故障，必将影响设备的正常运行。吊挂轴承为丸料循环系统核心部件，它的工作状态直接影响着抛丸机的工作状态。某钢厂随着热处理线正常运行，逐渐暴露一些问题。由于吊挂轴承结构和密封上存在设计上的缺陷，常常导致吊挂轴承在使用两周至一个月之间频繁出现损坏(滚动体和保持架均出现破损)，给设备维护带来较大影响，严重制约了抛丸机甚至整条热处理线的正常生产。吊挂轴承出现故障后处理的难度较大，主要体现在以下几点：1)整个抛丸机吊挂轴承共有5个，数量较多，加上使用周期较短，使设备维护人员疲于应付抢修，劳动强度高。2)由于吊挂轴承安装部位不同，导致其引起的故障各不相同，增加维护人员分析判断故障的时间。3)有些部位安装比较隐蔽，检修空间狭小，更换轴承时受空间限制，需要拆装许多部件或需人员长期保持某种姿势(非站立)进行检修，费时费力。3．2 吊挂轴承的改进措施通过吊挂轴承的更换及拆解，发现轴承损坏主要有以下原因：1)整根螺旋轴分为三段或四段，各段间同轴度误差较大，转动起来各段间圆周方向即径向跳动偏大，而吊挂轴承通过单个吊杆刚性的固定在螺旋装置的外壳上，导致轴承的实际载荷超过原来设计值。2)吊挂轴承密封设计不适合在充满丸料及粉末环境下运行，条件较为恶劣。综上原因，轴承在不堪重负下运行，加之密封无效，导致丸料粉末侵入到轴承内，导致轴承滚动体和保持架损坏。为此经过现场空间的确认、轴承受力分析以及密封型式的查阅，对吊挂轴承进行如下改进：1)改变原有吊挂轴承的结构和安装方式(见图2)，轴承在单个吊杆固定下受到载荷较大，现一65—万方数据总第234期 冶金设备 2017年4月第2期改为双吊杆结构(见图3)与安装方式，大大降低了吊挂轴承有害载荷(径向摆动)，轴承主要承受螺旋轴垂直方向重力，运行非常平稳。图2单吊杆吊挂轴承图3双吊杆吊挂轴承2)轴承选型及密封装置改进。首先根据其工况条件，轴承选用SKF自润滑轴承，使用周期内不需要润滑；其次根据吊挂轴承运行特点是轴承外圈与轴承外壳是固定的，密封问题主要是解决轴承外壳端盖与轴之间密封，综合考虑采用迷宫式密封槽的密封环。实践证明该密封环能阻断碎丸料粉末粉尘进入轴承内的通道，有效解决轴承密封的问题。改进后的吊挂轴承运行寿命有较大提高，平均寿命达到半年以上，大幅降低设备维护人员的劳动强度，提高了抛丸机设备作业率，保证了钢板热处理线的平稳运行。4清扫尾吹装置存在的问题及改进措施4．1存在的问题清扫吹扫装置主要由刷辊装置和高压风机尾吹装置组成，前者主要负责钢板上表面大部分丸料的清扫，后者负责配合把清扫后钢板上表面残余丸料粉尘吹扫干净，达到生产所必需的表面清洁度。两者协调统一，缺一不可，相互影响。任一装置出现故障必将影响设备的正常运行。某钢厂随着热处理线正常运行，问题逐渐暴露。由于刷辊刷毛安装结构设计上的缺陷以及生产不同宽度规格钢板，常常导致刷毛掉落或刷辊刷毛磨损不均，经常出现钢板上表面丸料及粉尘残余，给生产一66一质量带来较大影响，严重制约了抛丸机甚至整条热处理线的正常生产。根据投产运行以来情况，归纳了以下主要问题：1)刷毛结构及安装型式不佳，常常出现刷毛脱落现象而导致以下问题：首先是脱落的刷毛堵住清扫室内各过滤网造成丸料循环系统堵塞，从而导致抛丸供料不足，最终使钢板表面氧化皮去除不干净。造成需时常停机检查清理脱落刷毛，费时费力，设备作业率低下。其次造成刷辊在辊身长度方向上局部变为“秃子”，在正常生产过程中造成钢板宽度方向上上表面丸料残余，清除不干净，导致增加人员去清扫丸料及其粉尘，如把控不严在后序生产中直接导致钢板上下表面丸料压入，造成更大质量问题，后果相当严重。2)由于适应市场新常态，多品种规格，少批量生产，造成刷辊长度方向上磨损不均，必将导致钢板宽度方向上清扫不干净，最后影响尾吹效果导致钢板表面丸料残余。因此操作人员经常调低清扫尾吹装置高度即刷辊和尾吹管的高度来清扫吹扫钢板上表面，如操作不慎，经常出现钢板撞击尾吹管或整个框架，导致尾吹管变形、尾吹管破裂脱落、升降链条断裂等故障，设备人员要经常处理以上生产故障，导致抛丸机作业率低下。再加上高压风机工作安装在升降框架上，粉尘多、振动较大，工作环境较为恶劣，风机叶轮磨损较为严重，风机运行一段时间(大半年)后振动变大，最终导致风机不能正常有效工作，从而使尾吹装置瘫痪。由于高压风机为进口风机，维护成本较高。3)由于清扫尾吹装置安装在抛丸机清扫室内，丸料及其粉尘充满清扫室，导致清扫室内的辊道时常粘附丸料。同时也会在钢板下表面粘附，导致钢板下表面的丸料压人或擦伤，严重影响钢板表面质量。4．2改进措施通过分析，对清扫尾吹装置和清扫室进行以下改进：1)刷辊刷毛的改进：原设计的刷毛装配是金属刷毛座与刷毛组为嵌入式安装，结构示意图见图4，使用时间稍长就会使刷毛组与刷毛座之间间隙变大，由于刷毛组在滚刷钢板期间受到较大周向力，恶性循环产生间隙越来越大，最后导致刷毛组的脱落。经分析，现对刷毛组件结构进行改万方数据黄强：抛丸机故障分析及改进 2017年4月第2期进，采用整体式刷毛组件能避免了上述情况的发生，结构外形图见图5，采用尼龙刷毛座，刷毛通过特制胶水粘贴在刷毛座孔内，使刷毛与刷毛座融为一体，刷毛底座采用剖分式安装在刷辊轴上，拆装较为方便。实践证明该刷毛使用寿命在一年以上，大大提高了抛丸机的设备作业率，减少了故障时间。黉耀图4嵌入式刷毛三皇娑懿丝图5整体式刷毛2)尾吹装置的改进：在不对尾吹装置进行大改动前提下，在抛丸机箱体尾部增设一套独立的压缩空气尾吹装置。该装置吹扫介质为压缩空气(压力为5—8bar)直接从车间压空支管分出直径为200mm管路为该尾吹装置的主管，在该管路上增设一DNl50的电磁阀控制气动切断阀，根据钢板位置跟踪信号、抛丸速度及到尾吹管安装位置等自动启闭切断阀，实现自动吹扫。为保证尾吹效果和节约能源，其在终端尾吹管变径为直径为100mm的管路，管子长度与抛丸机箱体宽度相同，在长度方向上每间隔8em钻有一排孔径为8ram的小孔作为其喷气口，安装时使喷气口与水平面夹角约为45。。同时考虑到丸料的回收和使用不同厚度钢板的生产，该尾吹管安装距输出辊道顶标高为220mm，距抛丸机出口箱体端面为5em。经过运行实践，该尾吹装置在原有尾吹装置不运行的情况下能很好满足生产需求，最佳时钢板上表面无丸料残余，超过原有设计指标(钢板上表面丸料残余量每平米不大于5粒)，且对板形要求降低，原有装置来料钢板平直度大于5mm／m就会出现丸料残余超标，现来料钢板平直度不大于10mm／m也能达到生产要求。3)清扫室内的改进：抛丸机每运行10天左右，会在厚度70mm以上的钢板下表面出现丸料压人和擦伤。针对上述问题，在清扫室内第二个与第三个辊道之间增设一排与辊道长度相同的钢丝刷，用来清扫钢板下表面吸附的丸料，根据钢丝刷的磨损量定期调整钢丝刷的高度，运行以来钢板下表面粘附丸料现象大为降低，同时也避免了对室内辊道的损伤，有效改善钢板下表面丸料压人与擦伤。清扫尾吹装置和清扫室改进后，钢板表面质量大为改善，增加设备作业率，降低了设备维护保养成本及后续工序处理钢板的时间和成本，提高了产品质量及市场竞争力。5结束语抛丸机作为钢板热处理线的关键设备，其特点使其具备了抛头振动小、部件寿命长、生产效率高、粉尘排放低等优点，保证了热处理钢板表面清洁度要求。在现阶段对抛丸机在应用实践中出现的吊挂轴承、清扫尾吹装置问题等引起一些设备生产故障进行改进，从原来月均停机时间800min降为目前的月均150min以内，大大提高了设备作业率，降低了故障时间，节省了备件消耗费用，实现了抛丸机的高效运行，取得了良好的经济效益。希望这些改进能为中厚板厂抛丸机的应用提供借鉴经验。参考文献[1]崔风平等．中厚板生产与质量控制[M]．北京：冶金工业出版社，2008．[2]邹家祥．轧钢机械[M]．北京：冶金工业出版社，1999．[3]常会民等．提高抛丸机生产效率[J]．宝钢技术，2010(6)．[4]成大先．机械设计手册(第五版)[M]．北京：化学工业出版社，2014．[5]康华伟．冷轧带钢平整吹扫系统的优化改进[J]．轧钢，2016(3)．(收稿日期：2016—12—14)一67—万方数据