抛丸技术

抛丸技术（共7篇）

抛丸技术 篇1

1工程概况

本项目设备安装工程主要包括:1台电渣炉, 1台抛丸机, 安装过程由厂家指导, 甲方大力配合, 才能确保工程顺利完工。

2设备开箱检验

2.1对照设备的名称、型号、规格、包装箱号、箱数并检查包装情况。

2.2检查随机技术资料及专用工具是否齐全, 非标设备及危险场所的设备应有详细试验记录。

2.3对主机、附属设备及零、部件进行外观检查, 并核对零部件的品种、规格、数量等。检验后应提交有签字的检验记录。

2.4设备的各零部件, 若暂不安装, 应采取适当的防护措施, 妥善保管, 严防变形、损坏、锈蚀、老化、错乱或丢失等现象。

3主要施工人员及机具

3.1施工机具:

气割2套;电焊机2台;氩弧焊机2台;导链6台;汽车吊1台。

3.2人员安排:

焊工4人;钳工10人;管工3人;起重工4人;架子工2人;安全员2人。

4主要设备安装措施

4.1电渣炉安装

4.1.1立柱安装:

立柱作为平台支承和引锭滑道, 是整套设备安装的关键, 所以立柱安装必须严格控制安装精度。在立柱安装中, 重点控制三个方面:a.平行度:立柱对应轴线平行, 二相邻立柱平行允差≤0.05mm。b.标高:立柱是支撑其它配件的基础, 柱顶标高相对差≤0.5mm。c.垂直度:立柱垂直度必须符合随机文件技术要求, 无要求时垂直度满足≤0.3/1000。

4.1.2抽锭装置驱动系统及引锭装置平台安装:

立柱安装完毕后, 抽锭装置驱动系统基本上已经定位, 仅需微小调整即可。丝杠安装必须严格控制垂直度及两根丝杠的相对标高。用天车吊装时采取防护措施, 索具采用吊装带, 避免触伤丝杠。引锭平台依靠丝杠上下平行移动, 平台的安装水平度偏差须控制在±0.5mm之内, 以确保平台两端同步移动。

4.1.3电极夹钳立柱安装:

电极夹钳立柱装于二层平台上, 其安装的重点是必须以“抽锭立柱”为基准进行。

4.1.4电渣炉冷床的安装:

冷床的安装有2个重点:一是控制冷床静止辊道与冷床输送辊道的相对位置, 确保静止辊道推杆来回推拉顺畅;二是控制冷床输送辊道与抽锭立柱的相对位置。

4.2抛丸机安装

4.2.1抛丸室:

抛丸室壳体按照图纸要求在基础上定位后, 主要工作是内部输送钢坯辊道的调整, 内部辊道的纵向中心线与抛丸室壳体的纵向中心必须一致, 否则会直接影响抛丸效果。

4.2.2抛丸器:

抛丸器总共4个, 出厂时抛丸器内部已组装完毕, 查看叶片、分丸轮与定向套及护板固定的位置是否准确, 然后用螺栓将抛丸器固定在室体上。

4.2.3输入、输出冷床:

输入冷床在东, 输出冷床在西, 其外形结构基本一致, 但其推杆用力方向不同, 要注意分辨。冷床辊道安装时主要控制两点:一是辊道标高必须保持一致, 二是辊道与抛丸室的相对位置, 必须保证推头来回推拉顺畅。

4.2.4提升斗:

提升斗安装在抛丸室的末端, 向拉紧装置中加入适量配重, 保证皮带具有一定张紧度即可。

4.2.5丸砂分离器:

丸砂分离器安装在抛丸室的顶部, 先检查闸板运动是否灵活, 然后在负载调试提升机时, 不断有钢丸流入, 下料槽时查看钢丸是否呈现流幕状流出落下即可。

4.3设备试运转

4.3.1试运转的步骤是:

先无负荷, 后负荷;先部件后组件, 再进行单台设备试运转;先单机后联动, 最后配合业主完成全厂设备联动试车。设备负荷试运转的负荷大小及运转时间应按相应的施工规范及业主提供的技术资料进行。

4.3.2设备试运转所采用介质:

根据设计及实际条件决, 试运转时应严格防止电火花及飞溅物引起的火花产生。

4.3.3设备在启动前必须符合下列要求:

a.设备的电气、仪表控制及安全保护联锁等设施动作应灵敏可靠;b.排气或排污完毕;c.有压力油系统供油的设备, 各注油点的油量、油温、油压达到设计要求, 用其它形式供油的设备, 供油状况应符合技术文件的规定;d.在高温或低温条件下工作的设备, 启动前必须按设备技术文件的要求进行预热或预冷。

4.3.4试运转中应重点检查以下项目:

a.有无异常噪音、声响等现象;b.轴承温度应符合设备的技术文件规定, 若无特殊规定, 滚动轴承的温升不应超过40度, 其最高温度一般不应超过75度, 滑动轴承的温升应不超过35度其最高温度一般不应超过65度;c.检查其它主要部位的温度及各系统的压力等参数是否在规定的范围内。d.整理试运转各项记录。

5施工质量保证措施

5.1组织保证

按公司质量控制程序文件要求组成项目经理部, 其组织机构为项目经理、技术负责人及三处一室 (施工处、财务处、经营处、办公室) 。项目经理代表公司对项目全面负责, 是工程质量的第一负责人。技术负责人对项目经理负责, 协助项目经理监管项目质量保证体系的运行, 主管项目的技术、质量管理工作。下属各专业按照对应原则设立对应机构。

5.2制度保证

5.2.1端正经营思想, 切实做到“六不准”:

没有设计图纸和施工组织设计或作业设计不准施工;自行采购的工程材料、配件, 未经监理工程师确认和业主批准, 不准采购;材料、配件无合格证和材料不按规定检验或复检不合格的, 不准使用;上道工序质量检查不合格的不准转入下道工序施工;各类综合管道、设备安装前, 未试做或制样且经监理工程师确认者, 不准进行施工;对质量有重要影响的特殊工作人员未经培训并取得上岗证者, 不准上岗。

5.2.2坚持质量一票否决制度:

坚持质量一票否决制度, 其具体要求是:对不合格的工序、工件必须坚持返工;质量不合格的工件, 不准上报工作量, 同时对不合格工序、工件不准转入下道工序。

6安全生产文明施工保证措施

6.1建立以项目经理为第一责任人的安全生产责任制, 强化安全管理, 坚持“预防为主、安全第一”的方针。

6.2开工前对所有施工管理人员和操作人员进行安全教育, 以提高其安全意识并树立“安全第一”的思想, 有针对性的对施工人员做好安全交底。

6.3开工后每天调度会要坚持安全生产检查, 布置、落实制度, 会议的首要内容是检查安全生产情况, 在安排生产同时安排安全工作, 做到安全、生产“五同时”。

6.4现场设置的安全管理专职人员要对工程进行全过程安全监督检查, 发现问题责令其停工, 限期整改, 并执行“三定”制度, 即:“定措施、定人员、定时间”。

6.5坚持“三不施工”制度, 加强“三宝”利用, 任何人都有权利制止不安全施工。

6.6搞好安全班组建设, 做好每天班前讲话并做记录。

摘要：本文主要介绍了电渣炉及与其配套的抛丸机安装基本技术, 并提出了安装过程中的关键要点和解决方案。

关键词：电渣炉,抛丸机,安装技术

参考文献

[1]刘锐, 吕成刚.提高抛丸机叶片使用寿命的工艺研究[J].机车车辆工艺, 2013.

抛丸技术 篇2

1、经考试合格并持有设备操作证（上岗资格证）者，方准进行操作。操作者必须严格遵守有关安全、交接班等制度。

2、工作前应严格按照润滑规定进行注油，轴承每月加2#钙基润滑脂一次，链条等活动部位应每周加一次30#机械油，电动机按其润滑要求润滑。

3、工作前应对机械各部进行检查，检查传动部件、清理室护板、抛丸器定向套及分丸轮等部位是否磨损和松动。如有故障应马上排除后方可使用。

4、将弹丸（350公斤）陆续加入滚筒内，然后由上料机构加入铸件，装入铸件重量及总重量都不得超过机器规格能力和容积的规定：Q3210型装载单件重量不准超过30公斤，总重不准超过600公斤。各种铸件在装入清理室前，应先进行落砂，否则清理室内积砂过多，影响分离效果，并且加快机件的磨损。

5、开机时必须严格按照本机操作程序进行操作。机械操作程序如下：

1)除尘器开（风机在整个清理过程中不能停）→提升机开（在清理过程中提升机不能停）→螺旋输送器开。

2)加料：打开大门→履带正转→加入工件→关闭大门→抛丸器开。

3)卸料：供丸闸停→抛丸器停→打开大门→履带反转卸料。

4)停车：弹丸闸门关闭→抛丸器停→履带正转停→螺旋输送器停→提升机停→除尘器停。

5)全部清理完毕后，应及时关闭除尘器。

6)如有特殊情况需中途停机，可按急停按钮，机械立即全部停止工作。

6、禁止在抛丸器未完全停止前打开加料门，更不允许进入清理室内。禁止在吊门没有固定时进入室内维修或在吊门下停留。

7、应经常检查清理室中的履带及提升机的皮带有无跑偏现象，以防止损失皮带。履带出现松弛应及时调节室体两侧的螺栓使履带涨紧；当履带跑偏时，也由此螺栓调整，必要时调整端盘。提升机的皮带应调平，以免皮带走偏与提升机罩壳相碰撞；使用一段时间后，皮带松弛，可调节提升机两侧的调节螺栓，使皮带涨紧。

8、每班应清除除尘器下方集尘箱中的粉尘，以防止阻塞灰管，影响除尘效果；清理室体下部筛网及分离器漏斗筛网中的杂物；清扫设备周围的弹丸，以防止滑倒伤人。

抛丸机常见故障分析及预防 篇3

安钢中厚板热处理线配置了一台通过式抛丸机, 该设备位于热处理炉的前方。主要作用是除去钢板表面的氧化铁皮, 提高钢板的表面质量, 同时起到保护热处理炉炉辊的作用。它利用高速旋转的叶轮将弹丸送到高速旋转的叶片上, 凭借离心力的作用使高速抛出的弹丸撞击钢板表面达到去除氧化铁皮的作用。该机主要部件包括:清理室, 室内输送辊道与进出料输送辊道, 抛丸器, 弹丸循环系统 (包括提升机, 分离器, 纵横向螺旋输送器及弹丸回收机构和供丸管道) , 吹扫机构, 除尘系统, 电气控制系统。自抛丸机投入生产以来该设备故障频繁, 直接影响热处理的生产进度和钢板的表面质量, 成为钢板热处理生产过程中的瓶颈。下面就这些问题展开讨论分析并提出相应的预防整改措施。

1 抛丸器的损坏原因分析与采取措施

1.1 抛头轴承故障原因分析与采取措施

生产过程中抛头轴承的故障主要有:安装不规范、缺少润滑油、疲劳磨损、外力损坏等。

相应措施:严格按照规范进行安装并定期检修轴承, 加注滑润油, 改善润滑条件。原抛头轴承体部位采用高压枪给油方式, 8个抛头加注一遍润滑油需用3小时才能完成, 既不安全又浪费时间。现在采用将每个抛头轴承部位通过高压钢丝胶管连接由高压油泵自动加油, 8个抛头加注一遍润滑油仅用10分钟时间, 安全高效。滑润油的选用是否得当将直接影响抛丸机的使用寿命和良好的机器性, 通常抛头轴承表面温度不易超过60°, 采用革新性的磺基聚合脂1615EN, 该脂具有超强的抗水性;防腐蚀性;耐高温性 (比普通锂基脂高100°) , 使用寿命长的特点。选用高效轴流风机进行强制散热, 降低轴承环境温度;抛头体增加放气孔以便自动加注润滑油。定期检修叶轮、叶片、护板和皮带等, 消除外力产生的机械共振。

1.2 叶片损坏原因分析与采取措施

叶片被抛出的大多数弹丸不停地冲击着, 因此叶片是抛丸器中最易损坏的部件。

叶片磨损或开裂会使叶轮在高速旋转时产生振动, 检查发现叶片出现深沟或磨损一半以上要及时更换。另外叶片铸造缺陷也必然加速叶片的磨损, 因为存在铸造缺陷的叶片会使弹丸在运动过程中出现弹跳现象, 弹跳的弹丸反过来又对叶片造成冲刷作用, 加剧叶片的磨损。

为保证运转的稳定性, 叶片更换必须成双成对的进行, 即与不合要求的叶片相对的叶片必须同时换掉, 以获得良好的动平衡。如果叶片问题导致抛头工作不正常, 就把所有叶片全部换掉, 有铸造缺陷的叶片坚决不用, 注意安装叶片时1组8个叶片重量差不得大于5克。

1.3 定向套的的损坏原因分析与采取措施

定向套固定在抛丸器壳体上, 转动定向套则可改变抛出弹丸方向, 当定向套内部有深槽或定向套窝口被磨去10毫米左右应更换。定向套窝口与叶轮中心线偏移角度大小决定弹丸的径向散射角, 一般以45°左右为宜。

1.4 分丸轮的损坏及更换

分丸轮固定在主轴上与叶轮一起旋转, 分丸轮是易损零件, 当分丸轮磨损15毫米以上应及时更换, 若继续使用则弹丸的径向散射角将增加加快护板的磨损, 降低清理效果。

1.5 叶轮的损坏及更换

叶轮通过8条螺栓固定在结合盘上, 为保证运转的稳定性, 叶轮应定期检查有无晃动, 检查叶轮轮盘的圆度及偏重情况, 发现磨损严重必须及时更换, 因为叶轮磨损会造成较大震动损坏抛丸器箱体及衬板, 另外叶轮与结合盘结合面不平也易造成极大震动。

1.6 抛丸器密封材料的检查更换与革新

抛丸器顶护板与侧护板端护板之间配合有一定间隙, 为保证弹丸不外溢, 抛丸器外盖与箱体有一道用橡胶材料的密封, 由于机械振动造成部分弹丸冲击橡胶垫经常造成密封垫击穿溢流大量弹丸, 必须及时更换密封垫。

现采用聚氨脂板替代橡胶板作为密封垫。聚氨脂板具有较高弹性, 强度, 优异的耐磨性, 耐油性, 有较强的耐疲劳性及抗震动性, 使用效果良好。

1.7 端护板与侧护板的检查与更换

端护板与侧护板固定在抛丸器箱体内侧, 用来保护抛丸器箱体。端护板由4条梯形螺栓连接, 检查时如发现梯形螺栓变形, 应及时更换;端护板磨损有裂纹或明显的凹槽, 应及时更换。侧护板上下结合面磨损严重或有裂纹, 应及时更换;侧护板紧固螺栓必须顶紧其外侧凹槽内, 以防侧护板脱落。

2 除尘系统出现的问题及采取措施

抛丸机采用布袋式除尘机系统。抛丸机运行过程中, 操作工通过除尘机上的手柄每小时清灰一次, 每次摇动手柄10次以上。在抛丸机停止运行后, 操作工手动打开布袋机底部出灰口, 清除积灰。布袋式除尘机在运行过程中常见的故障和处理方法有:

2.1 粉尘从抛丸室逃出

1) 排风调节因震动发生位移造成排气风量不足, 调节挡板;

2) 除尘器过滤袋积灰过多造成排风量不足, 清理或更换过滤袋;

3) 除尘器除尘不及内部积灰过多造成排风量不足, 应及时清;

4) 除尘设备故障, 应检修设备。

2.2 除尘器不除尘或除尘不理想

1) 除尘器风机接线错误, 风机反转, 应重新接线;

2) 除尘器内布袋捆扎不牢、破损或缺少布袋, 应及时调整;

3) 除尘室体或除尘管道密封不严, 应保证各部密封;

4) 除尘器及阵打机构未启用或启用次数少, 灰尘堵布袋, 应及时清理附着在布袋上的灰尘。

3 分离器系统出现的问题及采取措施

分离器的主要作用是分离灰尘, 丸粒以及细小丸粒。分离器的风量过大或过小都不利于生产。当风量过大的时候, 容易造成分离器中排出的废丸中含有较粗的可用丸粒, 当风量不足容易造成灰尘无法正常排出。风量过大的时候, 应该调节风量调节阀, 减少供风量。风量不足时, (1) 若含有应分离出去的细小丸粒, 应该检查分离器, 调节挡板增加分离器风量; (2) 分离器的滑动斜坡位置偏高, 应适当调节斜板位置使风量扩大; (3) 除尘器总风量低, 应调节总阀开大风量。

4 抛丸机进出口出现的问题及采取措施

根据生产的实际需求, 需要抛一定数量的飘曲板, 飘曲板通过抛丸机时极易撞击前部密封室的橡胶帘而造成布料螺旋堵塞闷车影响生产, 现采用在抛丸机入口前设计一个限高装置, 当飘曲板撞击该限高装置时辊道停止, 该钢板不可入室抛打。

钢板经过抛丸除锈后表面仍残留一部弹丸或灰尘, 现采用在抛丸机出口处设计一个随钢板厚度自由升降的高压吹风系统, 能及时吹扫钢板表面的弹丸或灰尘, 保证了钢板表面处理质量, 起到了良好的效果。

5 结束语

安钢热处理线抛丸机组, 经过1年的调试、运行, 有效的克服了设计缺陷。现抛丸机运行安全、可靠, 有利的保障了热处理线的高效稳定生产。S

摘要：本文分析了热处理生产过程中抛丸机组常见的故障及原因, 并针对这些故障采取相应的措施。经过实践检验, 这些措施能够有效的提高抛丸机的设备作业率。

抛丸技术 篇4

关键词：抛丸工艺,混凝土路面,抛丸机,路面处理

0 引言

近年来，因为各种原因，我国很多道桥路面发生了大面积毁损的情况。路面毁损严重的影响了人民群众的生命财产安全，对施工建设单位也产生了不小的负面影响。路面铺装的质量是造成路面毁损的因素之一。路面与路基结合不好，造成了路面单独受力是路面毁损的根本原因。因此，使用新型抛丸技术，代替喷砂等传统的路面凿毛技术，能很好的提高路面与路基的粘合性，提高道桥路面质量。

1 抛丸工艺简介

抛丸(英文名:shot blast)工艺是一种机械方面的表面冷处理工艺，就是利用高速运动的弹丸(60 m/s～110 m/s)流连续冲击被强化工件表面，迫使靶材表面和表层(0.10 mm～0.85 mm)在循环性的变形过程中发生变化，来提高材料的疲劳寿命，防止疲劳失效，塑性变形与脆断。

抛丸的原理是用电动机带动叶轮体旋转，靠离心力的作用，将直径约在0.2～3.0的弹丸抛向工件的表面，使工件的表面达到一定的粗糙度，提高工件后续的附着力。抛丸工艺与喷砂工艺的区别是抛射，而不是喷射，抛射的不是砂，而是钢丸。钢丸的直径远大于喷砂的直径。抛丸工艺加工出来的产品，质量稳定，外表美观，而且加工速度快，经济性好。

移动式抛丸处理设备是美国国际表面处理有限公司于20世纪70年代研制，当时被成功的应用在工业地坪表面、涂装行业、混凝土浮浆的清理和表面打毛上，大大提高了后续涂装材料同基层的粘结力。随着设备的不断改进和技术成熟，由于其环保和高效的特点，抛丸工艺和设备在欧美发达国家的公路养护、道桥施工等众多领域被广泛应用。抛丸工艺自从进入我国以来得到众多施工单位的认可，在高速公路、市政道路、隧道施工及混凝土桥梁防水涂装方面逐步得到了应用。

抛丸机的主要部件有:抛射器，上下料传送带，钢丸轮回系统，自动控制系统和环保系统等，见图1。抛丸器是抛丸机的关键部件。抛丸器中的双圆盘铆接成一体，构成叶轮体。叶轮体上装有八片叶片，叶轮体与位于抛丸轮中心的分丸轮一起装在由电动机驱动的主轴上，见图2。罩内衬有护板，罩壳上装有定向套及进丸管。工作时，弹丸由进丸管流入抛丸器。跟叶片作同步旋转的分丸轮使弹丸得到初速度。弹丸经定向套的窗口飞出，抛到定向套外面的高速旋转的叶片上，被叶片进一步加速后，抛射到被清理工件的表面上。

2 抛丸工艺与传统工艺的比较

抛丸工艺在国外的道桥施工表面处理上应用非常广泛，近年来，在我国也开始逐步推广并使用。在我国传统的道桥施工表面处理中，主要使用的方法有人工凿毛、机械凿毛、高压水等，均存在效率低，环境污染严重，甚至在原混凝土表面因强烈振动产生微裂纹，不便于大面积机械化施工，粘结力较差的问题。

使用传统的凿毛和铣刨工艺进行混凝土路面表面处理，从图3可以看出:在高速冲击下，混凝土内部容易产生微裂纹;将突出的骨料振动松散;清理不彻底;处理后的表面不均匀;环境污染严重;后续清理工作量大等。

使用抛丸工艺进行混凝土路面表面处理，从图4可以看出:处理后的表面美观平整，且没有盲区;对原有的混凝土基层影响很小，骨料无松动;粗糙度均匀可控;环境污染小;后续清理工作量小;后续的铺装工序的粘结性好等。

在路面标线的清理中，使用铣刨工艺和抛丸工艺的效果分别如图5和图6所示，从图5，图6可以看出，抛丸工艺相比传统工艺具有很大的优势，可以提供干净、整洁、100%清理、不破坏路面原有结构、达到一定粗糙的最佳工艺方法。

3 抛丸机在路面处理中的应用

混凝土地面抛丸机进行路面抛丸的流程如下(见图7):利用电机驱动的抛丸轮在高速旋转过程中产生的离心力和风力，一定颗粒度的钢丸在进入溜丸管时(可以控制钢丸的流量)，便被加速带入高速回转的分丸轮中，在离心力的作用下，钢丸由分丸轮窗口以一定速度进入定向套，再经由定向套窗口(控制丸料的抛打方向)高速抛出，由高速回转的叶片拾起，并沿叶片之长度方向不断加速运动直至高速抛出，抛出的钢丸形成一定的扇形流束，冲击工作平面来达到清理强化的目的。然后钢丸、灰尘及杂质一起经过反弹室来到储料斗的上方。大功率的除尘器通过分离装置将丸料和灰尘分离，丸料进入储料斗继续循环使用，灰尘则通过连接管进入除尘器。当灰尘进入除尘器后，通过滤芯的分离，停留在储灰斗中和滤芯的表面。自动反吹除尘器可以通过压缩机提供的反吹空气自动间隔清理每一个滤芯。最后在机器内部通过配套吸尘器的气流清洗，将钢丸和清理下来的杂质分别回收，并且使钢丸可以再次利用。

抛丸前的准备工作:1)根据路面情况，进行钢丸抛射角度调整，逆时针转动定位器，抛射角抬高;顺时针转动定位器，抛射角降低。2)根据路面及需要达到的效果情况，确定钢丸数量，多退少补。3)开始工作前应空载运行几分钟，以检查各部件是否正常。4)新抛丸器在使用前必须调整定向套窗口的位置，使抛出的钢丸尽可能抛射到路面上，以减小对清理室内壁耐磨件的磨损。

4 抛丸工艺的发展前景

抛丸机配有除尘器，可做到无尘无污染施工，既提高了效率，又保护环境，是典型的绿色低碳环保型清理设备。还具有以下优势:人工成本低，两人配合就可以操作;施工成本低，在路面清理中，平均在2元/m2左右;清理效率高，可以达到500 m2/h;清理过后留下干净的、整洁的、粗糙度均匀的地面，无需后期任何清理就能够进行后续的施工作业。同时，抛丸工艺还可以应用到石材处理、机场运营、标线清理、沥青路面养护等多个方面的表面处理中，涉及机械的大多数领域，如修造船、汽车零部件、飞机部件、枪炮坦克表面、桥梁、钢结构、玻璃、钢板型材、管道内外壁防腐等很多行业。可以看出，抛丸工艺能够应用于很多个领域，具有很大的发展前景。

5 结语

抛丸工艺在混凝土路面处理中的应用，可以很好的解决传统的凿毛方法导致的很多问题，能很好的提高路面与路基的粘合性，提高路面质量，提高人民群众的生命财产安全。抛丸工艺以其成本低、环保、操作简单、适应性强的特点，为打造城市风景，延长路面的使用寿命、越加显现出广泛的应用空间。

参考文献

[1]桥面抛丸处理技术在临连高速公路中的应用[J].公路交通科技(应用技术版),2011,7(3):17-18.

[2]刘海川,迟鹏.抛丸工艺在桥面工程的应用[J].公路,2010(11):35-36.

[3]王向荣.抛丸工艺处理混凝土桥面在高等级公路上的应用[J].交通世界(建养.机械),2009,201(8):60-62.

抛丸技术 篇5

1 研究对象

1.1 抛丸机设备

某建材加工厂频繁起火的部位是抛丸机室外除尘系统的灰斗,该灰斗呈锥形,内接触面积S约为 13 m2。

1.2 粉尘成分组成

一般认为,抛丸机粉尘成分包含了抛丸用钢砂、工件表面的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆等物质。为了准确了解粉尘的组成及性质,某建材加工厂请专业检测机构对其频繁起火的除尘器内的粉尘进行了检测,粉尘混合物的组成如表1。

由检测数据可知,该厂除尘器频繁起火的主要原因是粉尘中含碳量比较高,易燃物碳粉在遇激发能源时被点燃,发生了火灾。

根据燃烧3要素及爆炸理论可推断,抛丸机粉尘不仅会燃烧,而且在一定条件下还有发生爆炸的可能性。

2 粉尘燃烧原因分析

1)存在可燃物

(1)抛丸粉尘含碳71%、含铁26.2%,且80%的粉尘粒度为10 μm,10%的粉尘粒度为5 μm,10%的粉尘粒度介于100~1 000 nm,粉尘本身具有燃爆特性。

(2)抛丸粉尘含其他物质2.8%(工件表面的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆等),这些物质也具有燃爆特性。

(3)管道内壁不光滑,连接处采用了可燃材料,突变处粉尘积聚自燃,进而引燃可燃材料。

(4)滤袋为可燃材料,在遇激发能源时,被引燃。

2)具有激发能源

(1)抛丸粉尘在管道内流动时,自身相互摩擦,尘粒与管道、设备内壁的摩擦可以产生数千伏的静电,静电火花放电,其放电能量足以引燃粉尘。

(2)机修时,电焊或气割产生的明火被吸入除尘器,引燃抛丸粉尘。

(3)抛丸过程中部分机械能转化为热能,在生产运转过程中,系统的温度会逐渐升高;除尘器内大量粉尘堆积,可燃粉尘与空气中的氧接触而发热,此热量经过长时间积聚,可能使抛丸粉尘达到自燃温度,从而发生自行燃烧。

3)系统中有空气存在

3 粉尘爆炸原因分析

在爆炸性粉尘环境中,产生爆炸必须同时存在下列条件:存在爆炸性粉尘混合物其浓度在爆炸极限以内,存在足以点燃爆炸性粉尘混合物的火花、电弧或高温,密闭空间。

结合设备及操作条件分析,可能发生粉尘爆炸的原因有:

1)存在具有燃爆特性的细粉尘,且除尘时为负压操作(吸入的空气),当通风不畅时,粉尘与空气的混合物浓度有可能达到爆炸极限。

2)存在明火、静电、环境温度升高等引发粉尘爆炸的激发能源。

3)抛丸机、除尘系统为相对密闭空间。

3.1 粉尘爆炸判据

当某一燃烧反应在一定空间内进行,如散热困难,反应温度则不断提高,而温度提高又加快了反应速度,这样最后就发展成爆炸[1]。这种爆炸是由于热效应而引起的,称为热爆炸。粉尘爆炸的热爆炸判据见式(1),粉尘爆炸下限用Cd表示。该式表明粉尘发生爆炸临界状态时,各参数之间应满足的关系[2]。

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式中,A为频率因子,/min;Cd为粉尘爆炸下限,g/m3;d为点火源为中心半径为d的空间形成一个温升的均温系统,m;Q为颗粒热值,kJ/g;Cg为氧浓度,g/m3;E为活化能,kJ/mol;Dρ为颗粒粒径,μm;ρs为粉尘密度,kg/m3;χ为传热系数,W/(m2·K);S为反应器与周围环境相接触的表面积,m2;R为气体常数,8.314 ;TA为环境温度,K。

参数取值:A=2.4×1020 /min;d=1 m;Q=94.6 kJ/g;E=2.8×102 kJ/mol;Dρ=10 μm(粉尘粒径80%在10 μm);ρs=1 370 kg/m3;χ=185.5 W/(m2·K);S= 13 m2;R=8.314。

由此可知,在粉尘成分和所处设备不变的情况下,粉尘爆炸下限Cd仅与颗粒粒径Dρ、环境温度TA、氧浓度Cg这3个变量相关。

3.2 数据分析

1)爆炸下限Cd与温度TA关系

假设氧浓度为正常空气中氧气浓度值,即Cg=29.85 g/m3,代入数据后,根据公式(1)可得出爆炸下限Cd与温度TA的曲线图,见图1。由图1可知,当环境温度TA升高时,爆炸下限Cd会下降,爆炸危险性增大,所以要控制系统的工作温度。

2)爆炸下限Cd与氧浓度Cg关系

收尘器的温度为室温5 ℃以内,取值TA=30 ℃,则根据公式(1)得到爆炸下限Cd与氧浓度Cg关系曲线图,见图2。由图2可知,系统中通入惰性气体,如氮气等会降低氧浓度Cg,爆炸下限Cd会上升,系统危险性降低。

3)爆炸下限Cd与通风量的关系

防止爆炸所需的通风量,按公式(2)计算

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式中,L为通风量,m3 /h;q为从局部吸尘罩排出的可燃物量,g/h;Cd为粉尘爆炸下限,g/m3。

目前正常工作情况下,风机的通风量:室内6 800 m3/min,室外7 000~28 000 m3/h;生产时间:连续生产6~7 h/班;可燃物量:每班排出的积灰量为35 kg。推算平均排放浓度Cp≈0.014 g/m3,远小于可燃粉尘的爆炸下限。故因目前排风量的关系,未发生粉尘爆炸事故。

当排风不畅,粉尘浓度达到爆炸极限时,遇激发能源可能发生粉尘爆炸。

3.3 粉尘爆炸分析结论

由上述公式及数据分析可以看出,粉尘的爆炸下限与粉尘的性质、粒径、环境温度、系统氧含量、通风量等相关。要预防粉尘爆炸,必须通过控制以下几个方面着手:

1)必须严格控制钢砂质量,严禁使用碳含量超标的钢砂及抛丸设备。

2)当粉尘粒径Dρ减小时,爆炸下限Cd会降低,因此生产过程中应及时清除干净积灰,避免细小颗粒沉积。

3)当环境温度TA升高时,爆炸下限Cd会下降,爆炸危险性增大,所以要对系统的工作温度进行监控。

4)系统中通入惰性气体,如氮气,会降低氧浓度Cg,爆炸下限Cd会上升,爆炸危险性降低。因此,在设备中充入惰性介质、降低系统中的氧含量是防止设备爆炸的可靠方法。

5)保证通风量,使设备内的粉尘浓度达不到爆炸下限浓度,阻止粉尘爆炸环境的形成。

摘要：该文以某建材加工厂抛丸机室外除尘系统的灰斗内粉尘为研究对象,分析粉尘燃爆事故的原因,提出预防粉尘爆炸的控制措施。

关键词：建材五金,抛丸,粉尘,燃烧,爆炸

参考文献

[1]王振成,任新民.爆炸[M].西安:陕西人民教育出版社,1988.

抛丸技术 篇6

关键词：抛丸砂,气固两项流,稠密离散相模型,数值仿真

0 引言

抛丸器是利用抛射出的高速抛丸砂打击铸件表面, 可以用于诸如铸件、锻件和焊接件的表面清理和强化。如图1所示, 抛丸器工作时, 先从料斗加入的抛丸砂, 经过分丸轮、定向套, 之后被高速旋转的叶片加速, 抛射到工件表面。抛丸器作为抛丸清理机的关键部分, 将直接影响生产效率和产品质量。传统设计和改进抛丸器的方法局限于实验研究, 不够直观和精确, 若出现问题更改起来既耗时又繁琐, 而仿真技术可以大大节省生产成本。

1.叶片2.分丸轮3.定向套4.料斗

抛丸砂在抛丸器内的运动是抛丸器研究最核心部分, 事实上抛丸器内存在以空气为主的连续介质, 同时还存在以抛丸砂为主的离散相颗粒, 两者形成气固两相流, 抛丸砂的运动可以归结为颗粒流的问题。吉林大学的张丹等[1]曾用Adams2005仿真抛丸砂在分丸轮内的运动, 国外的R.Y.Yang等[2]利用离散元技术 (DEM) 研究过颗粒在高速搅拌磨内的运动情况。本文则采用FLUENT软件的稠密离散相模型 (DDPM) 仿真抛丸砂在抛丸器内的运动过程。

1 抛丸系统的计算流体力学建模

1.1 气固两项流动控制方程

FLUENT软件的稠密离散相模型 (DDPM) 是用欧拉-拉格朗日方法将流体相处理为连续相, 在欧拉坐标系下建立纳斯—斯托克斯方程组求解其流动特性, 在拉格朗日坐标系下应用牛顿第二定律跟踪求解流场中的每一个离散粒子的运动轨迹[3]。

在分丸轮与定向套的间隙处, 抛丸砂累积在一起, 形成阿克肖诺夫弹丸堆[4,5], 造成这些区域抛丸砂的体积密度远远高于12%, FLUENT提供了稠密离散相模型 (DDPM) 来对此进行模拟, 其控制方程如式 (1) 和式 (2) 所示:

1.2 颗粒流的运动方程

在FLUENT中离散相颗粒的运动轨道是通过积分拉氏坐标系下的颗粒作用力微分方程来求解的, 颗粒的作用力平衡方程 (颗粒惯性=作用在颗粒上的各种力) 在笛卡尔坐标系下的形式 (x方向) 如式 (3) 所示:

式中:Fx为其它作用力;FD (u-up) 为颗粒的单位质量曳力;u为流体相速度;up为颗粒速度;ρ为流体密度;ρp为颗粒密度[7,8,9]。

在旋转参考坐标系下, 式 (3) 中的Fx还包括由于旋转引起的作用力, 定义围绕z轴旋转, 在笛卡尔坐标系下, x和y轴方向的附加作用力为式 (4) 和式 (5) 所示:

其中μy, p和μy分别是颗粒与流体在y轴方向的速度, μx, p和μx分别是颗粒与流体在x轴方向的速度。

2 几何模型的建立

2.1 物理模型

本文采用曲直叶片式抛丸器, 分丸轮有4个窗口, 窗口大小为45°, 外径为106 mm, 内径为80 mm。定向套窗口大小为60°, 外径为68 mm, 内径为62 mm。有8个曲直式叶片, 外径为368 mm, 内径为148 mm。为了方便对复杂的运动过程进行数值模拟, 对抛丸系统提出以下几点假设:1) 基于整个系统的对称性, 可以将整个流场视为二维平面流动;2) 颗粒相有相同的粒径且不可压缩;3) 颗粒相的受力有重力以及黏性阻力, 忽略升力和其它力;4) 空气作为唯一的连续相, 视为不可压缩的牛顿流体, 抛丸砂作为唯一的离散相;5) 不计热量交换。

2.2 网格划分

在ICEM CFD软件中划分网格, 由于抛丸器内部流体区域形状比较复杂, 把整个流体域分为6个部分, 为了更好地追踪抛丸砂从出口抛射出去的轨迹, 在此特地将出口加长并设为区域6, 如图2所示。不同区域采用不同大小的网格划分。整个抛丸器流场计算域一共划分了81 693个网格, 有169 760个面和84 761个节点。网格划分好的抛丸器流场计算域如图3所示。

1.区域Ⅰ2.区域Ⅱ3.区域ⅢI4.区域Ⅳ5.区域Ⅴ6.区域Ⅵ

3 边界条件

由于抛丸器做旋转运动, RNG k-ε模型可以更好地处理高应变率及流线弯曲程度较大的流动[10], 用来模拟抛丸器的旋转流场比其他模型会有更好的效果。采用速度入口和压力出口边界条件。具体设置如表1所示。

4 数值模拟与结果分析

将网格导入到FLUENT, 设置好求解器和边界条件, 对全部区域进行初始化, 设置初始时刻抛丸砂在整个区域中的体积分数为零, 采用非定常方式模拟, 时间步长为0.000 5 s进行计算。

在此用两个抛丸器几何模型的计算结果作对比展示, 两者区别是定向套窗口方向不同, 如图4 (b) 所示的窗口方向较图4 (a) 所示窗口方向逆时针旋转了30°。称图4 (a) 抛丸器为模型一, 图4 (b) 抛丸器为模型二。

图5所示为抛丸砂的速度矢量图, 从图中可以看出两个模型中抛丸砂都是以16m/s左右的速度从定向套窗口进入叶片区域, 抛丸砂在出口处的最高速度可以达到56m/s, 但是图5 (a) 中弹丸速度矢量指向在出口左侧部分。图5 (b) 弹丸速度矢量则指向在出口中部。

图6为抛丸砂的质量分布图, 在图6 (a) 中大部分抛丸砂被打击到左边的壁面上, 而图6 (b) 中抛丸砂抛出位置在出口中部, 并形成一个扇形辐射域。对比图6 (a) 和图6 (b) , 在模型一中, 大部分抛丸砂被叶片过早地抛射出去, 直接打在壁面, 造成了在壁面处聚集了大量的抛丸砂, 当定向套窗口逆时针旋转30°以后, 抛丸砂被充分加速, 更多地集中在出口中部区域被抛射出去。

实际上待处理的铸件一般放在正对着抛丸器出口中部的方向上, 对比两种结果, 模型二中抛丸砂的速度矢量形成的扇形辐射域正处于出口中部, 在待处理铸件处于效率的结论。同样位置的条件下, 显然有更多高速弹丸可以打击到其表面, 因此其工作效率更高。

5 结语

本文把空气看作连续相, 抛丸砂看作离散相, 利用FLUENT软件中的稠密离散相 (DDPM) 模型对抛丸砂在抛丸器内部流场中的运动作数值仿真, 为抛丸器设计、安装调试提供了可供参考的理论依据。结论如下:1) 基于气固两相流的原理, 可在FLUENT中对抛丸砂运动轨迹进行数值模拟, 并得到抛丸砂的速度矢量和质量分布图。2) 通过对两个具有不同定向套窗口方向的抛丸器模型的仿真, 对比仿真结果, 得到调整定向套窗口方向可以改变弹丸在出口的运动速度和运动方向, 进而增大抛丸器的工作

参考文献

[1]张丹.水平移动式抛丸机械工作机理研究及弹丸的动态仿真分析[D].长春:吉林大学, 2007.

[2]Jayasundara C T, Yang R Y.Disctete Partic le simulation of particle flow in IsaMill-Effect of grinding medium properties[J].Chemical Engineering Journal, 2008 (135) :103-112.

[3]袁竹林, 朱立平, 耿凡, 等.气固两项流动与数值模拟[M].南京:东南大学出版社, 2013.

[4]姜青河, 廖希亮.弹丸进入分丸轮窗口的运动过程分析[J].中国铸造装备与技术, 1999 (4) :21-24

[5]于茂旺, 姜青河.机械进丸抛丸器中弹丸进入分丸轮窗口后的运动过程分析[J].铸造设备与研究, 2007 (1) :6-9.

[6]Fluent Inc.FLUENT User’s Guide[M].Fluent Inc, 2012.

[7]卜英勇, 康新库, 吴晟.径向直叶片湿式风机内气固两相流的数值模拟[J].郑州大学学报:工学版, 2011, 32 (4) :76-80.

[8]胡桂荣, 李意民, 贾晓娜.离心风机内气固两相流的数值模拟[J].煤矿机械, 2008, 25 (29) :38-39.

[9]潘海波, 郭宏伟, 虞维平, 等.离心除尘风机气固两项流动的数值模拟[J].流体机械, 2005, 33 (6) :11-13.

抛丸技术 篇7

关键词：SolidWorks,抛丸清理机,室体

1 问题的提出

抛丸清理机是机械制造、汽车制造、铁路、造船等产业必不可少的专业设备,主要是通过高速旋转的叶轮把钢丸抛掷出去,高速撞击零件表面,达到表面处理的要求。抛丸清理室的设计合理与否直接关系到抛丸质量的好坏和其它各项技术指标。对能否改善劳动条件、提高抛丸效率、确保安全生产有很大的影响。

抛丸清理机室体由钢板和型钢焊接而成,结构坚固,内部所有表面均镶有耐磨铸铁护板。抛丸室的一侧合理布置3台抛丸器,从不同的位置抛射工件的上、中、下三个部位。

采用传统的二维设计方法,由于抛丸清理机室体零部件较多,结构复杂,不容易掌握产品的配合性和可装配性,往往要到组焊时才发现错误,经常出现返工现象,导致零件的报废和产品上市时间的推迟,造成巨大经济损失和信誉损失。

在产品设计阶段,采用基于SolidWorks的三维数字化形式进行产品设计分析,在实际投入原材料于产品生产过程之前、完成产品设计与装配过程的全面仿真、分析以保证产品的可装配性,可以在设计阶段就进行验证,确保设计的正确性,避免巨大的损失,实现产品设计的一次性成功,缩短设计周期[1]。

2 基于SolidWorks焊件功能的抛丸机室体框架设计

利用SolidWorks可以方便地进行焊件的设计。不仅可以在装配体中将各个零件装配起来,然后生成焊缝,而且可以在零件设计环境中,利用多个实体组成焊件零件。使焊件设计更加简单易学。

使用SolidWorks软件的焊件功能可以进行焊件零件设计。执行焊件功能中的焊件结构件可以设计出各种焊件框架结构件。也可以执行焊件工具栏中的剪裁和延伸特征功能设计各种焊接箱体、支架类零件。在实体焊件设计过程中能够设计出相应的焊缝,真实地体现出焊件的焊件方式[2]。

抛丸清理机室体是典型的焊接件,其设计过程主要由绘制草图、添加“结构构件”和裁剪结构构件、生成子焊件等组成。

2.1 绘制草图

在使用结构构件生成焊件时,要先绘制草图,使用线性草图实体生成多个带基准面的2D草图,或生成3D草图,或2D和3D相组合的草图。

抛丸机室体框架在草图绘制过程中,主要根据室体结构尺寸建立多个基准面,然后在相应的基准面上绘制2D草图,如图1所示。

2.2 添加“结构构件”

SolidWorks软件系统中的结构构件特征库中可供选择使用的结构构件的种类、大小是有限的,并没有符合国家标准的型材库。根据CAXA软件提供的型钢库自己绘制了型钢的截面轮廓,建立相应的GB文件夹和槽钢、等边角钢的子文件夹,并保存到特征库中,供以后选择使用。

根据设计要求,抛丸清理机室体的结构构件主要为立柱18号槽钢、门楣16号槽钢、室体支撑条8号角钢和护板支撑条5号角钢。

利用已经建立的GB型材库,在草图的基础上添加相应的机构构件,如图2所示。

2.3 裁剪结构构件

抛丸清理机室体零件主要由槽钢和角钢组成,在实际焊件过程中,往往先用氩弧焊切割零件,再进行对焊,以保证零件的正确对接。SolidWorks裁剪特征工具主要是用来剪裁结构构件,可以在虚拟状态下实现零件的正确对接,如图3所示为裁剪后的室体框架。

2.4 生成子焊件

抛丸清理机室体框架零件在生产过程中,需要进行大量的切割工作,很多操作者由于不具备基本的视图能力,造成了大量的材料浪费。子焊件的生成有利于帮助经验较少的操作者正确地了解切割的方式,同时也为生成零件的工程图奠定了基础,剪裁后子焊件如图4、图5所示。

3 基于SolidWorks抛丸清理机室体的虚拟装配

在室体框架设计完成后,进行抛丸清理机室体的虚拟装配设计,整个装配过程严格按照企业实际装配的方法和顺序进行,在装配过程中和装配后通过旋转和移动对零部件进行干涉碰撞检查,及时根据检查结果进行零部件的修正,进一步完善设计方案,虚拟装配图如图6所示。

4 结论

应用SolidWorks进行抛丸清理机室体设计可以随时进行零件设计与装配设计的变更,在三维模型的基础上生成二维工程图,自动生成剖视图、轴测图、局部放大图等视图,自动产生各种尺寸标注、形位公差、焊接符号等注释,提高设计效率和质量,缩短新产品开发周期[3]。

抛丸清理机室体在广西贺州市恒发机械铸造厂生产过程中一次组焊装配成功,有效避免了错焊返工现象的发生,缩短了产品的交货时间,取得了巨大的经济效益。

参考文献

[1]曹连民,王泽磊,刘有芳.基于SolidWorks软件的液压支架设计[J].矿山机械,2008,36(7):27-29.

[2]胡仁喜,刘昌丽,康士廷,等.SolidWorks2010中文版钣金与焊接设计从入门到精通[M].北京:机械工业出版社,2010.