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钢材棒材高压水喷砂除鳞设方案

发表时间:2015/4/16 15:55:51

摘要:高压水喷砂除鳞是一种创新的棒材精整表面处理工艺技术,该工艺技术可取代酸洗、抛丸除鳞,具有除鳞后棒材表面缺陷暴露清晰,无环境污染、工人操作简单等优点。介绍了棒材高压水喷砂除鳞系统及其原理、除鳞效果及设备常见故障与处理方法方案。

   由于合金钢棒材的生产工艺流程比较复杂,从钢坯开始入炉到轧制成材生产过程中棒材表面产生的缺陷,如: 表面裂纹、划伤、三角口、瑕纹等等,必须在后续精整工序予以解决。

   我厂原有合金钢棒材生产工艺采用酸洗法除鳞,环境污染严重。为解决合金棒材除鳞问题,同时减少环境污染,我国科研工作者致力于无酸除鳞的研究开发工作,以替代酸洗除鳞。目前钢厂应用较多的是钢砂抛丸和高压水射流技术。钢砂抛丸由于使用时设备调整困难,并且钢丸喷在钢材表面上会产生麻点凹坑,密死裂纹,使得棒材表面缺陷不易暴露,对下道精整修磨工序不利。而高压水喷砂除鳞因具有除鳞率高,环保、节能,使用成本低,厂房和设备没有防腐要求而被广泛关注与重视。我厂一轧车间于2011 年新建了一条高压水喷砂除鳞生产线,主要处理 ¢ 80 -220 圆钢,使用至今效果较好。完全取代了酸洗除鳞工艺。


1、高压水喷砂除鳞生产线:
1.1、高压供水系统:

   高压水射流系统是除鳞生产线的核心部分。高压泵是本系统的主体设备,喷头是高压水射流除鳞技术的关键部分。
   ( 1) 高压泵。A -20/36 卧式三缸单作用往复泵,由动力端、液力端、润滑系统3 部分组成,主要用于高压水除鳞、除锈及清洗等作业。高压泵额定工作压力 36 MPa,额定流量 20 m3/h,电机功率 315kW,高压泵数量 3 台。
   ( 2) 高压过滤( 蓄能) 器。用于对高压水进行过滤。
   ( 3) 不锈钢高压单向截止阀。高压单向截止阀安装在高压泵的出口,用于高压泵与主高压管路之间控制高压水出水以及防止高压水回流,是可以手动截止的高压阀。

1.2、磨料供料及砂水回收系统:
   除鳞中被消耗的磨料需要源源不断地补充,同时,除鳞后产生的废砂水经旋流分级后,大颗粒回收继续做功,而破碎的细小颗粒与水混成泥浆,流入下道工序进行处理。除鳞所用的磨料必须在一定粒度范围,太大容易堵塞喷嘴,太小影响除鳞效率,因此必须对磨料进行筛选,经过筛选后的磨料加入自动加砂设备,系统根据砂水浓度,自动将磨料加入搅拌装置。搅拌装置将砂水搅拌均匀后,由卧式渣浆泵输入供砂管路,再经分砂器分配到各个喷头进入混合喷嘴,与高压水充分混合后,喷射到钢材表面实现除鳞。

图1 搅拌桶
   图1 搅拌桶 
   搅拌桶是本系统的关键设备( 见图 1) ,采用下掠式异形搅拌轮结构,通过导流、整流装置的作用,槽内砂浆按“W”形流迹上下激烈循环,从而使搅拌强烈均匀,因相不离析、不沉槽。

1.3、除鳞原理与除鳞过程:
   除鳞系统原理如图 2 所示,水箱中的常温清水通过管道泵加压至0.1 ~0.2 MPa,经过滤器送入高压泵加压至 32 MPa,通过高压过滤器,最后从喷嘴喷出形成高压水射流。同时,磨料 - 砂经过滤筛过滤后进入加砂装置,加砂装置向搅拌桶供砂。搅拌桶中的磨料液经渣浆泵输送至分砂器后形成均匀、高浓度的砂浆经软管输送进入除鳞箱内的喷头。高压水射流和砂粒在混合喷嘴中混合形成带磨料的水射流。作用在钢棒上,将其上的鳞皮去除。喷嘴分两组布置于物料上方,每除鳞箱中多个喷嘴。辊道采用 V 型设计,底座带角度调整,实现钢材在传输过程旋转。保证整体表面能够全部被覆盖。
   除鳞过程中的废料液( 水、磨料、废鳞皮) ,先汇集到中间桶再抽至搅拌桶内。砂进入搅拌桶,溢流液进入第一级回收桶,每个回收桶上方有立式渣浆泵,前两个回收桶中料液经渣浆泵排至旋流器浓缩分离,磨料流入搅拌桶,多余的料液溢流到下一级的回收桶,水回到本级回收桶中,最后一级回收桶中的料液经旋流器后,磨料流回供砂机,水进入沉淀池中。对不同规格的棒材,可通过变频调速器调节高压泵电机的转速,从而调节系统的流量和压力,以保证系统工作在最佳状态,达到节能的目的。
图2 高压水除鳞系统布置
   图2 高压水除鳞系统布置
   钢棒在上料架依次摆放,通过上料拨杆将钢棒移置到上料辊道上,通过辊道的滚动对钢棒的驱动通过除鳞箱,高压喷头对钢棒表面进行除鳞。除鳞后,钢棒通过下料辊道的滚动运动到指定位置,通过下料气缸进行下料收集,完成除鳞过程。

2、常见故障处理:
   常见故障及处理方法见表1。
表1 常见故障及处理方法
   表1 常见故障及处理方法

3、除鳞效果及成本:
   表面除鳞率达到99%,完全满足工艺要求。从实际使用效果看,控制灵敏方便,实现了大宽度范围、高效率作业。
   原酸洗工艺主要使用硫酸、火碱、水等材料,吨钢除磷成本在5 元左右。水除鳞消耗主要是电、水、石榴石等,吨钢除磷成本在10 元左右。但是水除磷对环境无污染,大幅的改善了工人的工作环境,保护了操作工人的身体健康,具有不可拟比的优点,完全可以取代目前的钢材酸洗工艺。而且高压水除磷后,钢材表面缺陷可以充分暴露,有利于后续工序的处理。

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