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鋼材棒材高壓水噴砂除鱗設方案

摘要:高壓水噴砂除鱗是一種創新的棒材精整表麵處理工藝技術,該工藝技術可取代酸洗、拋丸除鱗,具有除鱗後棒材表麵缺陷暴露清晰,無環境汙染、工人操作簡單等優點。介紹了棒材高壓水噴砂除鱗係統及其原理、除鱗效果及設備常見故障與處理方法方案。

   由於合金鋼棒材的生產工藝流程比較複雜,從鋼坯開始入爐到軋製成材生產過程中棒材表麵產生的缺陷,如: 表麵裂紋、劃傷、三角口、瑕紋等等,必須在後續精整工序予以解決。
 

   我廠原有合金鋼棒材生產工藝采用酸洗法除鱗,環境汙染嚴重。為解決合金棒材除鱗問題,同時減少環境汙染,我國科研工作者致力於無酸除鱗的研究開發工作,以替代酸洗除鱗。目前鋼廠應用較多的是鋼砂拋丸和高壓水射流技術。鋼砂拋丸由於使用時設備調整困難,並且鋼丸噴在鋼材表麵上會產生麻點凹坑,密死裂紋,使得棒材表麵缺陷不易暴露,對下道精整修磨工序不利。而高壓水噴砂除鱗因具有除鱗率高,環保、節能,使用成本低,廠房和設備沒有防腐要求而被廣泛關注與重視。我廠一軋車間於2011 年新建了一條高壓水噴砂除鱗生產線,主要處理 ¢ 80 -220 圓鋼,使用至今效果較好。完全取代了酸洗除鱗工藝。


1、高壓水噴砂除鱗生產線:
1.1、高壓供水係統:
   高壓水射流係統是除鱗生產線的核心部分。高壓泵是本係統的主體設備,噴頭是高壓水射流除鱗技術的關鍵部分。
   ( 1) 高壓泵。A -20/36 臥式三缸單作用往複泵,由動力端、液力端、潤滑係統3 部分組成,主要用於高壓水除鱗、除鏽及清洗等作業。高壓泵額定工作壓力 36 MPa,額定流量 20 m3/h,電機功率 315kW,高壓泵數量 3 台。
   ( 2) 高壓過濾( 蓄能) 器。用於對高壓水進行過濾。
   ( 3) 不鏽鋼高壓單向截止閥。高壓單向截止閥安裝在高壓泵的出口,用於高壓泵與主高壓管路之間控製高壓水出水以及防止高壓水回流,是可以手動截止的高壓閥。

1.2、磨料供料及砂水回收係統:
   除鱗中被消耗的磨料需要源源不斷地補充,同時,除鱗後產生的廢砂水經旋流分級後,大顆粒回收繼續做功,而破碎的細小顆粒與水混成泥漿,流入下道工序進行處理。除鱗所用的磨料必須在一定粒度範圍,太大容易堵塞噴嘴,太小影響除鱗效率,因此必須對磨料進行篩選,經過篩選後的磨料加入自動加砂設備,係統根據砂水濃度,自動將磨料加入攪拌裝置。攪拌裝置將砂水攪拌均勻後,由臥式渣漿泵輸入供砂管路,再經分砂器分配到各個噴頭進入混合噴嘴,與高壓水充分混合後,噴射到鋼材表麵實現除鱗。

圖1 攪拌桶 

   攪拌桶是本係統的關鍵設備( 見圖 1) ,采用下掠式異形攪拌輪結構,通過導流、整流裝置的作用,槽內砂漿按“W”形流跡上下激烈循環,從而使攪拌強烈均勻,因相不離析、不沉槽。

1.3、除鱗原理與除鱗過程:
   除鱗係統原理如圖 2 所示,水箱中的常溫清水通過管道泵加壓至0.1 ~0.2 MPa,經過濾器送入高壓泵加壓至 32 MPa,通過高壓過濾器,最後從噴嘴噴出形成高壓水射流。同時,磨料 - 砂經過濾篩過濾後進入加砂裝置,加砂裝置向攪拌桶供砂。攪拌桶中的磨料液經渣漿泵輸送至分砂器後形成均勻、高濃度的砂漿經軟管輸送進入除鱗箱內的噴頭。高壓水射流和砂粒在混合噴嘴中混合形成帶磨料的水射流。作用在鋼棒上,將其上的鱗皮去除。噴嘴分兩組布置於物料上方,每除鱗箱中多個噴嘴。輥道采用 V 型設計,底座帶角度調整,實現鋼材在傳輸過程旋轉。保證整體表麵能夠全部被覆蓋。
   除鱗過程中的廢料液( 水、磨料、廢鱗皮) ,先匯集到中間桶再抽至攪拌桶內。砂進入攪拌桶,溢流液進入第一級回收桶,每個回收桶上方有立式渣漿泵,前兩個回收桶中料液經渣漿泵排至旋流器濃縮分離,磨料流入攪拌桶,多餘的料液溢流到下一級的回收桶,水回到本級回收桶中,最後一級回收桶中的料液經旋流器後,磨料流回供砂機,水進入沉澱池中。對不同規格的棒材,可通過變頻調速器調節高壓泵電機的轉速,從而調節係統的流量和壓力,以保證係統工作在最佳狀態,達到節能的目的。

圖2 高壓水除鱗係統布置

   鋼棒在上料架依次擺放,通過上料撥杆將鋼棒移置到上料輥道上,通過輥道的滾動對鋼棒的驅動通過除鱗箱,高壓噴頭對鋼棒表麵進行除鱗。除鱗後,鋼棒通過下料輥道的滾動運動到指定位置,通過下料氣缸進行下料收集,完成除鱗過程。

2、常見故障處理:
   常見故障及處理方法見表1。

3、除鱗效果及成本:
   表麵除鱗率達到99%,完全滿足工藝要求。從實際使用效果看,控製靈敏方便,實現了大寬度範圍、高效率作業。
   原酸洗工藝主要使用硫酸、火堿、水等材料,噸鋼除磷成本在5 元左右。水除鱗消耗主要是電、水、石榴石等,噸鋼除磷成本在10 元左右。但是水除磷對環境無汙染,大幅的改善了工人的工作環境,保護了操作工人的身體健康,具有不可擬比的優點,完全可以取代目前的鋼材酸洗工藝。而且高壓水除磷後,鋼材表麵缺陷可以充分暴露,有利於後續工序的處理。

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