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抛丸机抛丸技术的研究与应用
作者：沙峰 浏览量：256
0引 言
莱钢宽厚板热处理生产线使用的抛丸机是德国DISA公司生产的，它采用一种较先进的表面清理方法，利用高速旋转的叶轮将铁丸高速地抛向钢板表面，并借助于铁丸的冲击除去钢板表面氧化铁皮，使钢板在入辊底式热处理炉时保持表面清洁，防止辊底式热处理炉辊面结瘤。
该抛丸机在抛丸过程中，只能对板形较好的钢板进行抛丸，为保护抛丸机内预刮板、刷辊等主要设备，当钢板单位长度瓢曲程度较大时，抛丸机将故障报警并终止抛丸，随即提升预刮板。此时只能通过手动操作将钢板移出抛丸室，钢板上表面会残留大量丸料，需要操作人员到辊道上清除丸料，而且未全面抛丸的钢板进入辊底式热处理炉，极易造成炉辊表面结瘤，这大大增加了抛丸机和热处理炉的维护劳动量，且影响了炉底辊的使用寿命。此问题也极大地制约了抛丸机的使用效率，甚至严重影响了热处理生产线的生产效率。经全国多条生产线考察发现，很多钢板抛丸机都存在类似的问题，这也成为制约抛丸机使用效率的瓶颈。
1.1抛丸机工作原理
抛丸机主要由钢板传输辊道、抛丸室、丸料循环系统、丸料清扫系统、除尘系统组成，如图1所示。抛丸机的入口处有两套检测装置，分别用来检测钢板的宽度和厚度，宽度用来确定开启抛头数量，厚度用来控制丸料清扫系统内预刮板及大小辊刷的高度。抛丸机入、出口处有多道橡胶幕帘以防止丸料飞溅。钢板通过入口通道后进入抛丸室，在这里钢板被抛丸，以去除钢板表面的氧化铁皮。然后钢板进入丸料清理室，在这里带有螺旋输送器的预刮板从钢板的上表面去除大部分的丸料，随后钢板经过辊道上方的大小辊刷、辊道下方的小辊刷及吹扫装置，除去黏附在钢板表面的丸料和粉尘。所有抛丸后的丸料被清理到底部收集槽内，通过螺旋输送器进入斗提坑，然后由斗提机将丸料和氧化铁皮等输送到重力风洗系统，氧化铁皮和粉碎的丸料将被分离，净化后的丸料返回到丸料料仓内，供抛头循环使用。
图1 抛丸机结构
2 单面抛丸技术方案
莱钢热处理生产线1#、2#热处理炉是两座氮气保护辐射管加热辊底式炉，用于宽度小于4300mm钢板的淬火、正火及回火处理，生产中因未全面抛丸的钢板进入炉内，时常发生炉底辊辊面结瘤现象，导致钢板下表面产生辊印而需大面积修磨，甚至报废。如何实现抛丸机对各类板形钢板的全面抛丸，成为提高抛丸机生产效率的研究重点。为此，根据热处理工艺要求，对抛丸机的工作原理及工作特性进行了深入总结、分析和研究，提出抛丸机钢板单面抛丸技术，即对板形不好的钢板只进行下表面抛丸工作。经过热处理工艺、机械和电气自动化工程师多次研究论证，认为此方案是可行的，它可以极大地提高抛丸机的使用效率。但同时也存在以下问题：
（1）钢板上表面的丸料清理问题。抛丸机虽只是下表面抛丸，但仍有大量丸料因弹射而停留在钢板上表面，为保护预刮板，此时预刮板只能提升至高位，因此辊刷清扫系统的跟随高度控制就格外重要，下降太低易损坏刷辊及刷辊驱动电机，下降太少则无法除干净钢板表面丸料。
（2）丸料流量控制问题。瓢曲较大的钢板往往是厚度较薄的钢板，如果丸料流量控制不合适，极易造成钢板的二次瓢曲。
（3）抛丸机抛丸模式转换问题。抛丸机的启停机大约需要10min，如果在钢板抛丸过程中只有个别钢板瓢曲严重，停机再进行模式切换将大大影响抛丸机使用效率。
3方案实施
通过对抛丸机PLC程序的修改，实现了钢板单面抛丸。同时通过对抛丸机反复抛丸实验，总结、分析和计算，彻底解决了钢板单面抛丸存在的问题，具体方案如下：
（1）增加大辊刷接轴强度，单面抛丸时，将大辊刷再下降10mm，提高清扫能力；缩短测厚采样时间，实现大辊刷实时高度控制；增加电机电流保护功能，确保辊刷不会下降太低而造成刷辊及刷辊驱动电机损坏，在保证钢板上表面丸料被清理干净的同时，保障大辊刷电机安全可靠运行。
（2）增加单面抛丸丸料流量控制功能。抛丸机进入单面抛丸模式后，丸料抛丸量根据二级传输钢板厚度值或人工输入钢板厚度值进行自动调整，既确保钢板不出现二次瓢曲现象，又确保钢板下表面的抛丸质量。钢板厚度与抛丸量控制如表1所示。
表1 抛丸量控制
钢板实际厚度/mm ≤12 12~16 16~20 20~30 30~40 ≥40
抛丸流量/电机电流A 32 34 37 42 47 50
抛丸速度/（m/min） 2.5 3 3.5 4 5 5.5
（3）优化抛丸机PLC程序，实现抛丸机在不停机下的一键模式转换，即使在抛丸的钢板中有个别钢板瓢曲严重，也可以通过操作控制台上的抛丸模式转换旋钮，快速实现抛丸模式的切换，提高抛丸机使用效率。
4 实际应用
通过抛丸机单面抛丸技术项目实施，实现了瓢曲程度小于120mm钢板的下表面全面抛丸，提高了抛丸机抛丸效率，大大降低抛丸机及热处理炉操作维护人员的劳动强度，使部分瓢曲较为严重的钢板得到“重生”，为热处理线高效、可靠、安全生产提供保障，较好地适应国内现有轧制钢板抛丸的需求。
该技术的实施也具有较为可观的经济效益。单面抛丸技术项目在2012年6月底实施完成，根据2012年上、下半年的现场数据统计，挽救钢板6300余吨，抛头电机节电35440kWh，节省丸料7.5余吨，节省热处理炉耐高温炉底辊3根，经济价值100余万元。
5 抛丸机改进
抛丸机单面抛丸技术的研究应用，基本解决了纵向严重瓢曲钢板和横向轻微瓢曲钢板的抛丸问题，但当所需抛丸钢板横向瓢曲严重时，由于辊刷的横向水平工作特性，还存在个别钢板抛丸后，丸料清理不彻底的问题。虽后期增加压缩空气吹扫装置，丸料清扫有进一步改善，但丸料清扫效果还是未能达到较为理想的水平。
目前正在进一步研讨抛丸机工作原理，初步形成了钢板倾斜式抛丸的方案，即在抛丸时钢板与水平地面形成一定角度，让抛丸后的丸料在重力的作用下自行滑落至底部收集槽内，仅使用钢板上下表面辊刷，就可以将钢板上的丸料粉尘彻底清理。
参考文献
［1］ 卢永平.抛丸工艺及其管理［J］.汽车工艺与材料，2008，（9）：24-28.
［2］ 李东晖.中厚板辊底式热处理炉辊面结瘤分析与对策［J］.轧钢，2005，（8）：57-59
收稿日期：2014-04-24