挤压生产（精选9篇）
挤压生产 篇1
我国是以煤炭为主要能源的国家,目前76%的电力都是由燃煤发电产生的,粉煤灰作为主要的排出物已经给环境带来很多的问题。怎样合理利用粉煤灰已经成为一个急需解决的社会问题。
目前国内外对粉煤灰的利用主要体现在轻集料的生产上,轻集料按生产类型可分为烧结型和免烧结型两大类。烧结型主要用于生产高强陶粒和应用于轻混凝土结构工程,但是这种方法存在着生产投资大、工艺复杂、能耗高的缺点。而免烧粉煤灰陶粒具有生产投资少、工艺简单、能耗低的优点,适合推广。但免烧型粉煤灰陶粒筒压强度低,无法应用于高强度的混凝土工程。
为了实现粉煤灰的综合利用,提高其利用的效率,本文提出一种新型粉煤灰陶粒的生产方法,即真空挤压成型生产高强度免烧型粉煤灰陶粒。对新型粉煤灰陶粒生产方法的原理进行了分析,提出了实验设计方法,为进一步进行实验提供理论参考依据。
1 真空挤压生产粉煤灰陶粒的原理
粉煤灰是一种复杂的细粒分散固体物质。在其形成过程中,由于表面张力的作用,大部分呈球状,表面光滑,微孔较小;小部分因在熔融状态下互相碰撞而粘连,成为表面粗糙、棱角较多的集合颗粒。通过扫描电镜照片可以看到常见的粉煤灰颗粒形状(见图1)。通过图1可以清晰的看到轻质、中空的颗粒特点使粉煤灰密度较低[1]。粉煤灰颗粒之间有很多的间隙,粘接型粉煤灰陶粒的成形主要是依靠粘结剂充满粉煤灰颗粒之间的间隙来完成对颗粒的粘结。在采用成球盘成球的过程中,很难保证粘结剂均匀地分布在粉煤灰颗粒之间。事实上,由于粉煤灰颗粒表面的犬牙交错,如果能够让这些颗粒相互嵌套,就可以减少颗粒之间的间隙,从而减少粘接剂的用量,同时由于颗粒之间镶嵌作用,可以提高成型后陶粒的机械强度。
挤压可以缩小颗粒之间的距离,使颗粒更密实,通过抽真空,可以减少颗粒之间的空气,使颗粒互相镶嵌,达到更密实、均匀的效果。真空挤压不仅可以得到力学性能良好的粉煤灰陶粒而且还可以显著提高粉煤灰陶粒的筒压强度。再配合粘结剂的使用从而使粉煤灰颗粒结合的更加密实,并可减少粘结剂的使用。粉煤灰混合物料通过真空挤压成形可以得到筒压强度、密实度更高的粉煤灰陶粒[2,3]。
2 实验设计
用真空挤压成形法生产粉煤灰陶粒主要的实验仪器是真空练泥机。真空练泥机是陶瓷工业中比较常用的机械设备之一,一般用真空练泥机对泥料进行练泥加工,以得到更加致密、均匀性好、可塑性高、空气含量低、能适合成形工艺需要的泥段[4,5]。同样,用练泥机对粉煤灰混合物料进行加工,不仅可以对物料进行挤压施力而且还可以对物料进行抽真空处理。从而得到力学性能较好的粉煤灰陶粒,使陶粒各组分的分布更均匀,结构比较致密,可塑性和干燥强度都有提高,最终使筒压强度得到提高,从而得到高强度的免烧型粉煤灰陶粒。
采用真空挤压成形方法生产粉煤灰陶粒的过程是:粉煤灰混合物料通过强制搅拌后,加入真空挤压成形机,再经前部螺旋绞刀(搅泥螺旋)的搅拌,由筛板切割成细条,细条经真空脱气处理后,再经后部挤泥螺旋及螺旋推进器的搅拌、揉练、混合均匀及挤压紧密后,由成形模具(也称机嘴)挤出,最后把挤出的条状切断,即可获得短圆柱体状的颗粒,经养护即可获得高强度的粉煤灰陶粒。养护后的陶粒,需按照轻集料国家标准(GB/T 17431.1-1998)进行物理力学性能检测。
由于粉煤灰陶粒的生产需要被挤出的坯体成条状,所以需要对机嘴进行改造。在不改变压缩比的前提下,只改变机嘴头部(即坯体挤出部分)的形状。
实验所用原料包括粉煤灰(湿排式粉煤灰或者干排式粉煤灰均可)、水泥、膨胀珍珠岩,按17∶3∶1的比例混合[1]。然后通过改变配方比例,分组进行实验,找出强度较高的堆积密度较小的配方。
3 真空挤压成形生产粉煤灰陶粒的特点
目前我国粉煤灰陶粒的生产主要采用的是烧结法,这种方法不仅耗能大、容易造成二次污染,而且生产线投资巨大不便于广泛推广。而普通的免烧型粉煤灰陶粒由于筒压强度低不能应用于高强度混凝土工程,所以目前只停留在试验阶段。相比之下真空挤压成形法生产粉煤灰陶粒,生产工艺简单,投资少,见效快,市场竞争力大,而且所生产的陶粒筒压强度高,能满足生产需求。这种方法与常规的生产法相比有着许多的优越性,具体表现在以下几个方面。
3.1 耗能低,污染小
真空挤压成形法采用的是免烧结的养护方法,与烧结法相比耗能大大减少;生产过程中不会产生二次污染。
3.2 投资少,见效快
传统的生产方法其生产线投资巨大不便于粉煤灰综合利用的推广,而真空挤压成形法投资少,还可以通过对小型陶瓷工厂及砖瓦工厂经过少许投资改造就可以进行生产,有利于对粉煤灰综合利用进行推广。
3.3 适用性强
传统的生产方法对粉煤灰质量的要求比较高,而且对料球在成形的过程也要求比较高;真空挤压成形法对粉煤灰质量要求不高(湿排干排均可,粉煤灰颗粒等级也无要求),对成形的过程要求也不是太严格。
3.4 无粉尘污染
真空挤压成型法属于湿法挤出成形,无粉尘污染,原材料利用率高,工作环境好。
3.5 筒压强度高
真空挤压成型法生产的粉煤灰陶粒其筒压强度比普通方法生产的粉煤灰陶粒要高,能够满足生产的需求,可以应用于高强度混凝土工程,便于推广。
参考文献
[1]温久然.免烧粉煤灰陶粒的工艺研究[D].长安大学,2003(4):22-40.
[2]王玉平.真空练泥机真空系统的构成和工作原理分析[J].工艺与实践,2002(5):15-17.
[3]蔡祖光.墙地砖的塑性挤压成形[J].佛山陶瓷,1999(6):26-28.
[4]伍贤益.利用粉煤灰生产混泥土多空砖[J].建材工业信息,2005(2):26-28.
[5]黄常仁.高掺量粉煤灰粘土烧结砖的生产工艺[M].北京:知识产权出版社,1997.
挤压生产 篇2
1.带头遵守及执行厂内各项规章制度、全面管理本车间的各项工作，确保生产顺利进行。
2、落实工艺规程，严格把好质量关，不断提高成品率，降低生产成本，严格处理人为的质量事故。
3、严抓安全生产管理，强化本车间员工的安全意识，及时整改隐患，确保员工的人身安全和财产不受损失。
4、搞好车间各项工作，定期或不定期召开生产、安全质量会议，以会代训，不断提高工人操作水平、质量意识同工人的整体素质。
5、做好车间各班组的人员配置、岗位调动和人员培训计划，以及后备人员的补充计划，以保证车间在任何时候各岗位都有足够的熟练的生产操作人员。
6、落实生产计划，监督各班组生产计划完成情况，抓好生产管理，提高生产效率，协调好挤压车间同模具车间之间的工作，使生产计划任务顺利完成。
7、对生产进行评估，保证各机台有足够合规格的铝棒进行生产，做好铝棒库存计划并与熔铸车间协调沟通。
8、根据客户的急缓程度、模具使用情况、对加急料的完成情况进行跟踪及调度。
9、检查各班组生产完成情况，监督各班组是否有挑料生产和涡工、拖拉现象。
10、实行现场管理，随时了解生产情况，发现问题及时解决，及时与相关部门联系，保证顺利进行。
11、检查和督促车间的卫生管理，使车间杂物摆放整齐。
12、检查各班组生产相关报表的准确性。
挤压生产 篇3
1 螺杆材质的确定
目前常用的挤压机螺杆的材质是合金钢, 最常用的是40Cr, 这种材质的特点是强度大 (800MPa) , 其缺点是硬度 (HRC 45) 、耐磨性和耐腐蚀性差, 在挤压过程中, 面团中的盐和碱等腐蚀性物质会对螺杆表面造成腐蚀, 被腐蚀的螺杆表面不光滑, 摩擦系数增大。一方面造成输送阻力加大, 影响生产能力;另一方面使面团容易附着在螺杆表面, 不易清理, 锈蚀物掉在面团中, 影响食品安全和质量;第三掉落的锈蚀物容易堵塞模板。这是许多挤压食品生产厂经常遇到的问题。为了解决40Cr不耐磨和不耐腐蚀的问题, 有的设备厂采用在40Cr螺杆表面再镀铬, 以增加耐磨性和耐腐蚀性, 硬度达到 (HRC 55) , 质量好的镀铬螺杆使用寿命只有2年。这种螺杆经过长期运转, 镀铬层容易脱落, 同样会造成食品安全和质量问题。
最终选择了一种合金钢, 其硬度大于HRC 65, 耐腐蚀性大大提高, 使用寿命可达5～6年。
2 挤出机结构的改进
挤出机是非膨化挤压设备的关键操作单元, 是能否生产出全杂粮速食面的基础, 其结构示意图如图1所示。为了达到挤出非膨化的目的, 需要对挤出机结构进行调整, 包括螺杆直径、长径比、螺距、螺纹形状、螺杆转速、套筒材料与结构、螺杆与套筒间隙以及套筒外部冷却水的温度等。
2.1 螺杆直径的选择
螺杆直径直接影响设备的产量, 本试验选定了10、11、12和14cm的螺杆直径, 螺杆转速为200r/min, 产量见表1。
由表1可知:当螺杆直径为10cm时, 设备产量为60kg/h;当螺杆直径为11cm时, 设备产量显著高于螺杆直径为10cm的设备;当螺杆直径为14cm时, 设备产量有极显著提高。因此, 为了实现日产36万包的产能, 确定螺杆直径为14cm。通过螺杆直径的调整, 可满足不同企业对设备产能的需求。
2.2 螺杆长径比的选择和确定
目前国内常见的挤压螺杆长径比 (L/D) 为1 (3～6) , 长径比大有利于物料的混和、流量和压力的稳定, 但长径比过大会给制造装配带来困难, 也会使螺杆弯曲挠度增大而易磨损。通过试验测定了不同长径比生产出的面条的品质, 结果见表2, 当长径比为1∶5时, 面条品质最佳。因此本挤压非膨化设备螺杆长径比选定为1∶5。
注:膨化度为模具截面积与挤出面条截面积比。
2.3 螺距大小的选择和确定
螺距是关系到挤出机生产能力的关键参数, 螺距大, 进物料量多, 生产能力高, 但形成的挤压力低, 而且挤压力不稳定;螺距小, 进物料量少, 生产能力低, 形成的挤压力高, 而且挤压力稳定。一般一级挤压机进生面, 面粉比较松散, 需要大螺距, 即螺纹槽容量要大, 尽可能多地容纳物料, 达到生产能力加大的目的。二级挤出机进料口为一级挤出机出料口, 物料经过一级挤压后, 质地紧密, 呈流态, 而且物料中的淀粉已经熟化 (例如玉米粉经过一级挤出机挤出后α-化度约为70%;燕麦粉经过一级挤出机挤出后α-化度为80%以上) , 物料体积较小, 所以二级螺杆螺距要比一级小。
本设备采用二级挤压, 一级螺杆螺距分别为8、10、12和14cm, 二级螺杆螺距分别为5、6、7和8cm, 螺杆长径比为1:5。螺杆螺距对产量及面条品质的影响结果见表3。
由表3可知:一级螺杆螺距显著影响面条的产量及面条的α-化度。当一级螺杆螺距为14cm时, 设备产量最大, 但面条α-化度过高, 复水性、耐泡性较差, 产品黏牙。一级螺杆螺距为8cm时, 设备产量最小, 面条α-化度较低, 面条断条率高, 复水性较好、但耐泡性差, 产品质量较差。一级螺杆螺距为12cm时, 二级螺杆螺距为6cm时, 设备有较大的产量, 而且面条品质最好。
2.4 螺杆螺纹形状的选择和确定
螺杆螺纹形状有梯形螺纹形 (如图2所示) 、锯齿螺纹形、方形螺纹形和圆弧形螺纹形。4种螺纹形特点如下:梯形螺纹在输送物料的过程中产生径向分力, 可以加速物料的搅拌, 使物料的均匀度好, 面条表面光滑, 而且梯形螺纹加工难度低;锯齿螺纹推力较大, 但由于外形为锯齿形, 在向前推方向, 容易黏结物料;方形螺纹也存在锯齿螺纹的缺点;圆弧形螺纹加工困难, 外缘强度较低。
4种螺杆螺纹产品产量和面条质量结果见表4。螺杆长径比为1:5, 一级螺杆螺距为12cm, 二级螺杆螺距为6cm。
由表4可知:梯形螺纹形的产量最大, 对面粉的搅拌均匀度和面条的α-化度最高。因此本设备采用梯形螺纹形。
2.5 螺杆转速的选择和确定
试验采用玉米粉为原料, 生产用玉米粉含水量为46%, 螺杆长径比为1:5, 一级螺杆螺距为12cm, 二级螺杆螺距为6cm。螺杆转速与产量及面条α-化度的关系如图3所示。
由图3可知:转速提高, 产量显著增加, α-化度也有所提高, 但是物料膨化严重, 转速低, 设备生产能力低, 面条α-化度也低。综合考虑, 本设备一级挤出机转速为280r/min, 以保证有较大产能, 二级挤出机转速为250r/min。
2.6 套筒的选择和确定
挤压套筒材质常用的有优质碳素钢、合金钢和不锈钢。其中优质碳素钢主要的问题是不耐腐蚀, 强度也低, 经过一段时间的运转后, 容易产生锈蚀, 锈蚀物脱落堵塞模板;合金钢 (比如40Cr) 耐腐蚀性差, 锈蚀物脱落堵塞模板。经过多年的研究和对不同材质设备的比较, 本设备采用优质不锈钢作为套筒。
由表5可知:不锈钢套筒性价比最好, 而且保证了产品质量。
由表6可知:开槽的套筒制作的面条比不开槽的套筒制作的面条α-化度高, 开槽1.5mm的套筒, 有一部分物料窝在套筒开槽处, 使物料呈螺旋推进的运行轨迹输送, 直接由槽中呈直线运行被输送出, 这部分物料的熟化度低, 因此在整个物料中夹杂了没有熟化的物料, 产品品质较差。开槽适当则可使物料呈螺旋推进的运行轨迹被输送, 物料熟化度较高。
2.7 螺杆与套筒间隙的确定
螺杆与套筒间隙对产品质量有很大影响, 间隙过大, 物料相互之间搅拌、剪切和摩擦力降低, 使得物料熟化度降低。间隙过小, 螺杆与套筒之间产生较大摩擦, 消耗动力大, 要求加工精度和安装精度高, 给加工和安装带来很大的困难, 提高了设备的制作成本, 而且对面的品质也没有太大的提高。表7为经过多次试验后, 螺杆直径和套筒间隙的关系。
由表7可知:当螺杆直径为30mm时, 螺杆与套筒间隙最小为0.15mm, 最大为0.30mm;当螺杆直径为45mm时, 螺杆与套筒间隙最小为0.20mm, 最大为0.35mm;依此类推。根据不同螺杆直径, 选择对应的套筒间隙。
3 腔体温度对面条品质的影响
由图4可知:腔体温度的提高, 面条的α-化度逐渐升高, 过高的α-化度, 面条的赋税和耐泡性较差, 且产品黏牙, 因此选择适当的α-化度可保证产品质量。本设备设定腔体温度为110℃。
4 结语
挤压车间岗位职责 篇4
为了进一步规范生产管理流程，加强现场管理力度，确保车间生产任务优质、高效的完成，现对车间的岗位职责作如下规定：
一、班长
1、在车间主任的领导下，负责落实并执行当班生产计划，做好材料、铝棒合金、模具领用转换及标识，材料、成品、不良品、废料的整理输送及人员岗位的安排等；
2、对当班员工的劳动纪律与出勤进行管理；
3、认真做好交接班工作（包括现场卫生、设备运行情况、铝棒、模具、测量仪等生产工具），并认真填写当天各类生产表单；
4、全面协调本班人员进行工作分配及日常事务的处理；
5、严格按生产工艺组织生产，对生产工艺执行情况进行真实有效的记录；
6、负责当班产品质量的自检与互检要求，保证品质；
7、遇到各种疑难及紧急状况应采取临时处置办法，并及时向上级汇报；
8、其他或上级主管安排的事项。
二、主机手
1、服从车间主任及当班长的工作安排；
2、认真执行工艺规章制度（包括铝棒温度、出料口温度、盛锭筒温度、风机运行情况），并及时检测记录好；
3、进行有效的在线型材自检或落实互检；
4、发现问题及时处理并向班长报告相关情况
5、负责岗位内环境卫生的清理与整顿；
6、负责当班挤压机、棒炉热剪机的日常保养工作；
7、协助班长填写各类生产及质量报表；
8、其他或上级主管安排的事项。
三、前拉伸
1、服从当班班长的工作安排；
2、认真执行工艺制度及劳动纪律；
3、根据产品图纸和技术要求，灵活掌握拉伸量、型材锯切的定尺及各类垫块等专用类具，配合班长、质检做好在线尺寸测量及拉伸机、冷床的日常维护保养等工作；
4、认真做好自检工作，确保不合品不流入下道工序，发现问题及时报告班长，以便及时处理；
5、负责当班型材的装框方式及剪锯记录，做好产品的质量防护，维护品质；
6、同后拉伸做好产品及不合格品的标识，整理并输送指定场所；
7、负责岗位内的环境卫生的清理与整顿；
8、其他或上级主管安排的事项。
四、后拉伸
1、服从当班班长的工作安排；
2、认真执行工艺制度及劳动纪律；
3、配合前拉伸并进行产品质量的自检工作；
4、负责岗位内环境卫生的清理与整顿；
5、遇到问题及时与前位伸沟通；
6、与前位伸一起负责当班产品的定尺锯切和装框工作；
7、其他或上级主管安排的事项。
五、时效工
1、服从车间主任的工作安排；
2、严格执行时效工艺制度，如实填写工艺记录；
3、负责岗位内环境卫生的清理与整顿；
4、督导型材装框方式，保证时效质量；
5、严格执行吊装操作规范，眼到手到；确保质量；
6、负责当班时效炉的运行检测情况及设备的保养；
7、出炉、进炉要及时，做好相关时效质量的检查并记录，发现问题及时向上汇报；
8、其他或上级主管安排的事项。
吴江龙马铝业有限公司
挤压生产 篇5
大规模无缝钢管挤压的关键技术发展,主要发生在20 世纪五六十年代。早期建成的挤压机的挤压力一般为10 ~ 20MN,目前大多数为30 ~ 50MN。自从2005 年以来,由于市场的变化世界各国已再次开始兴建新的生产线。
由于目前与例如连轧等其他制造工艺的竞争,挤压工艺主要应用于高合金奥氏体钢、双相钢和超级双相钢,以及镍基合金、钛和锆合金[1]。
无缝、耐蚀、耐高热且耐高压的无缝管的应用表现在: 陆上和海上石油和天然气行业; 化学和石油化工; 电力行业; 机械与设备; 水处理; 核工业; 食品工业; 煤炭气化; 化肥生产; 环境保护; 航空航天;航海技术; 生物技术和医学技术。
依据挤压机的规格,一般坯料的尺寸在直径180 ~ 450mm的范围内,且最大长度为1500mm 。当坯料直径为200mm时周期时间约为60s,当直径为300mm时时间增加为3min,这个数据在实际工厂中比较普遍。根据应用和材料性质,这种现代加热系统的性能为15000kg /h。
复杂的不锈钢合金,在挤压机出口温度上可接受范围很小。因此虽然感应炉的能耗很大,但却是首选设备。能耗较低的环形加热方式通常用于稀有合金变化。在当前项目中将2 种加热方式相结合使用,其中现代感应炉做出了较大的效率改进。
1 感应炉工作原理
感应炉的工作原理如图1 所示。当线圈通过交流电流时,在其内产生交变磁场。当其中放有金属导体时,由于电磁感应作用,金属导体中在与磁力线成直角的圆周方向,产生与线圈电流方向相反的涡流,由涡流产生的焦耳热I2R使导体加热。
消耗于金属坯料中的功率P为:
式中: f—感应频率。
当其他参数不变时,功率P与频率f成正比,因此,提高频率,在相同体积中释放的能量增大,这就是感应加热中采用中、高频率的原因。
2 IGBT感应加热变频器
高频感应加热技术是20 世纪初发展起来的一项加热技术。由于其具有加热速度快、材料内部发热和热效率高、加热均匀且有选择性、产品质量好、几乎无环境污染、易于实现生产自动化等一系列优点而得到迅速推广。
绝缘栅双极晶体管( IGBT) 是由一个场效应管和一个GTR以达林顿方式结合,所以IGBT既具有场效应管输入阻抗大驱动功率小的优点,又具有GTR通泰电流大的特点。IGBT是以GTR为主导件,MOSFET内形成沟道,并为PNP晶体管提供基极电流,从而IGBT导通。在门极上加负电压时,MOSFET内的沟道消失,PNP晶体管的基极电流被切断,IGBT关断。
IGBT高频感应加热电源设备可比同类真空电子管事电源大幅度提高电能效率,明显降低冷却用水量,节水节能效果显著。
在实际生产中,往往会出现偏心距大及工艺要求复杂的情况。
无缝管偏心距增加的主要原因为: 1) 未知的温度变化情况; 2) 温度分布不均; 3) 不稳定工艺条件; 4) 润滑不充分。
工艺要求包括: 订单量大,但只有少量坯料为相同的规格; 坯料直径变化大,切换时间短; 复杂材质提出新的要求。
针对上述问题及要降低生产成本的要求,就必须要有高性能加热系统应用其中。挤压生产不锈钢管工艺流程如图2 所示。
以下系统用于各种用户要求的加热:
1) 卧式感应基本加热系统,最终立式感应加热;
2) 还原气氛的燃气旋转炉和最终段立式感应加热;
3) 小坯料直径最大为180mm,不用扩孔机,用卧式感应预热设备来得到高产量;
4) 燃气旋转炉预热到700℃ ,中间感应炉和终段单坯料加热炉。
3 立式再加热
在完成坯料基础加热后即温度大约为1100 ~1200℃ ,坯料将传送到立式扩孔机。在这里坯料将根据所要求的管子内径而被扩为规定的直径。
在扩孔过程和后续动作中坯料局部会冷却下来,并且在进入最终加热之前,坯料温度分布极度不均匀。
为纠正这种温度分布不均情况,并将工艺温度重新加热到1230 ~ 1300℃,最终感应加热在整个工艺中起着至关重要的作用。
大体上,最重要的发展之一就是在最终立式加热中对坯料采用分段式加热。也可称为多段加热,这种加热方式保证在加热期间温度公差小、温度梯度小以及坯料中温度分布均匀性好。
将线圈分成多个轴向排列区段,通过独立切换可达到单个区域加热的工艺要求,重要的是材料不会过热。此项技术早在多年前就已在铝挤压工业中作为最先进的技术得到认可,并且经证实通过轴向温度梯度的使用能够实现等温挤压。
为减少热量损耗,避免保护护栏在坯料温度分布上完全的负面影响( 可能出现于卧式加热系统中) ,钢坯从水平位置旋转90°到垂直位置。坯料有着不同的长度,为保证坯料在线圈中能够到达界定的位置,将线圈放置在支架上。由于使用了这个支架,在坯料在多区线圈中旋转和移动时要小心,直到到达界定的顶部位置为止。
此应用包括4 个电隔离且独立调整单个线圈段,其每个的最大输出为230k W至250k W。整个线圈的最大可用长度由坯料长度决定,一般为1500mm。发展出一种无冷却磁场延长装置可作为可靠的方式来加热较短的坯料。由于材质的电阻高,则需要较长的线圈端部以此来均匀地对坯料进行加热,包括头部和尾部。
使用低损耗、多层线圈能够保证实现高效。配合使用无磨损开关柜作为多区IGBT变频器,则会使得低生产成本和提高温度控制成为主要附加益处。
根据配置情况,可使电效率达到81% 。通过使用多层线圈能够降低标称电流额定值从而可能使钛合金的电效率达到83% 。线圈剖面的设计对系统的效率有着重大影响。这种设计会确保频率在规定范围内调整,从而减少在最终加热阶段出现内部过热的情况。
4 结语
将多区感应加热系统作为最终加热,结合可调频率和IGBT变频器的变功率控制,可影响温度分布以便从本质上改善工艺。现代多个立式的单个坯料加热器,连同可由燃气炉实现的基本预热,能够达到经济、灵活和可重复的工艺控制方案。
摘要：感应炉的应用,使高合金钢管生产进入一个崭新阶段,IGBT感应加热变频器以及立式感应再加热设备,在灵活性和能效性方面有着显著优势,可使挤压生产无缝高合金钢管达到所要求的严格加热公差及近些年来对高合金无缝管逐渐增多的要求。
挤压生产 篇6
1996年本公司引进了英国Holton公司制造的铝管外导体挤压生产线,其主要用于生产物理发泡射频同轴电缆的铝管外导体。经过十几年的运行,该生产线的电气控制系统中已有部分元件老化,需要更换,但随着近十几年电气自动化技术的进步,许多备件已停产,使得采购符合要求的备件变得越来越困难,这种状况已成为影响公司正常生产的隐患。为改变上述被动的局面,本公司决定对铝管外导体挤压生产线的电气控制系统进行国产化改造。
1 改造前设备状态的评估
图1示出了铝管外导体挤压生产线的电气控制系统,其主要由中央控制系统(即主控系统)、操作界面(包括计算机和按钮台)、执行单元、检测单元等组成。主控制系统由Reliance Electric公司生产的PLC及其输入、输出模块组成,这些模块中的许多元件已经老化,时常随着环境温度、湿度的变化及设备的振动而出现故障,使生产线不能正常运行。由于此型号的PLC及其输入、输出模块基本上已经淘汰,在国内市场上已很难采购到,但从设备生产厂家购买,不但价格昂贵,而且采购周期非常长,难以保证生产线正常运行的需要,因此必须采用新型PLC代替旧的PLC。操作界面由按钮台、PC486计算机及人机界面软件组成,其中按钮台工作稳定,不需进行改造,但PC486计算机的元件老化及板卡的松动时常造成造成生产线不能正常运行。此型号计算机早已淘汰,必须用新型计算机代替,且运行于PC486计算机上的人机界面软件不能与新购PLC通讯,需重新设计。执行单元及检测单元中的接触器、中间继电器、电机、气缸、空气开关、熔断器、加热管、电磁阀、温度传感器、压力传感器、流量表、转速表、液位传感器等工作稳定,故不对其进行改造。
2 改造方案的设计及实施
针对改造前铝管外导体挤压生产线的电气控制系统设备状态的评估,我们对该控制系统拟定了改造方案。首先是控制系统的硬件设计,在满足控制系统性能要求前提下,考虑了可靠性、维护使用方便以及性价比等因素,我们采用市场上易于采购的西门子S7-300PLC系列中的CPU314及其输入、输出模块组成新的控制系统。在控制系统的硬件设计完成后,我们在消化、吸收原有控制程序的基础上,根据生产工艺及S7-300PLC的特点重新设计了控制程序。新的控制系统经程序调试后不但能保持原有控制系统功能,而且能在S7-300PLC中正常运行。
操作界面的改造是采用研华公司生产的IP610工控机及亚控公司组态王开发监控系统软件组成。IP610工控机是按工业标准设计,具有抗冲击、抗振动、抗电磁干扰的特点。组态王开发监控系统软件,是新型的工业自动控制系统,它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统,具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点[1]。由于原运行于PC486计算机上的人机界面程序是DOS系统程序,不能直接在组态王开发监控系统中运行,因此我们根据原来的操作界面说明书以及改造前记录下的温度传感器、压力传感器、流量表、转速表、液位传感器的原始参数重新设计了一套可在组态王开发监控系统上运行的人机界面程序,该程序的操作界面和功能与原程序相似,操作人员无需培训就可直接使用。
以上的改造工作已经完成了铝管外导体挤压生产线电气控制系统的主控系统及操作界面的改造,如图2所示。在随后的生产线运行调试中,应对挤压主机的速度、温度显示、压力显示、流量显示、张力显示、液位显示、牵引舞蹈轮和收线舞蹈轮的工作位置进行调整,使整条生产线的设备性能和操作方式与原有生产线大致相同。
3 结束语
进口设备电气控制系统的国产化改造是一项复杂和细致的工作。本公司此次对铝管外导体挤压生产线电气控制系统改造取得良好效果,主要基于以下原因:a.参与改造的电气技术员熟悉市场上各种型号的PLC和组态软件的性能,能根据控制系统改造的要求选择合适的PLC及组态软件,并熟练的对它们进行组态和编程。b.改造团队中有熟悉铝管外导体挤压生产线的生产工艺的技术人员及生产线操作人员,他们在改造过程中协助电气技术人员设计控制程序,使新的控制系统操作方式与原有的一致。c.改造前记录了生产线电气控制系统的详细原始数据。只要将这些参数运用到控制程序的设计之中,使显示的各种数据与原程序一致即可,减少了产品工艺调试过程。d.充足的备件供应(这并不是指仓库内存有大量的备品,而是指改造时选择的备件都是市场上易于采购的通用备件),需要时能够及时提供。e.有效的管理,利用企业现有条件,配置改造所需的人员、材料,最大限度地缩短了设备改造的时间。
参考文献
一种挤压机挤压筒起吊装置 篇7
1 挤压筒起吊工具的结构
挤压筒为筒状结构,通常设计成两层或多层,各衬套之间采用过盈配合组装在一起。为方便吊装该挤压筒,在不破坏挤压筒的整体结构和功能前提下,在挤压筒外套零件的外圆周面上加工一燕尾槽,该燕尾槽拐角和锐边加工均为圆角过渡,以防止在挤压筒上产生应力集中。挤压筒结构见图1。
挤压筒起吊装置结构,见图2,为配合挤压筒上燕尾槽的使用,加工一件与该燕尾槽形状尺寸相配的燕尾榫。该燕尾榫上端为凸部,凸部上端端面通过螺纹固定安装有吊环螺钉,方便通过钢丝绳等对挤压筒进行吊装。
在挤压筒燕尾槽底面上还加工有两个对称的定位凹槽,该定位凹槽也为圆角过渡,且该定位凹槽深度为10 mm。该定位凹槽的位置为对应燕尾榫两侧肩部,在该肩部对应该定位凹槽的位置上加工有两个定位孔,且该定位孔为台阶通孔。在该定位孔中穿入定位销,定位销上套设弹簧,该弹簧一端顶靠定位销头部底面,另一端顶靠该定位孔的台阶面。
在燕尾榫上部凸部上加工有沿燕尾榫延伸方向的通孔,该通孔为方形,在该方形通孔中穿入一根方形的拉杆。该拉杆对应定位销的位置上各加工有两个楔形部,该楔形部底面为斜面,与定位销顶靠,定位销头部端面上也加工有与该楔形部相配的楔形凹槽,方便操作使用时定位销可靠地固定。
拉杆两侧各加工一小通孔,在该小通孔中穿入销子,销子位于燕尾榫凸部两侧,防止拉杆使用时意外滑出燕尾榫的方形通孔。在拉杆一端加工螺纹,并通过该螺纹方便安装有扶手,以方便对拉杆的操作。
2 挤压筒起吊装置的使用方法
该起吊装置的使用过程如下:首先将燕尾榫穿入燕尾槽,并将定位孔与定位凹槽对齐,然后将套装了弹簧的定位销穿入该定位孔中,再使用拉扶手方便地将拉杆穿入燕尾榫凸部上的方形通孔中,对齐拉杆与定位销的顶靠面,使得拉杆的楔形部卡在定位销头部的楔形凹槽中,并使得弹簧压缩产生回复力,然后在拉杆上小通孔中穿入销子,最后在燕尾榫上端的吊环上穿入钢丝绳,可方便可靠地对挤压筒进行吊装[9,10]。吊装完成后,首先取下拉杆上的销子,再通过按压定位销将拉杆从燕尾榫的凸部的方形通孔中取出,放手后在弹簧回复力作用下,定位销弹出,此时方便快捷地取出定位销及弹簧,最后将燕尾榫沿燕尾槽延伸方向抽出燕尾槽,就完成了全部过程。再次进行吊装时重复上述过程即可,十分方便、可靠、快捷。
3 结束语
该挤压筒起吊装置的有益效果在于,采用对应的燕尾槽与燕尾榫,配合可靠,在燕尾榫上安装吊环,方便地实现吊装。燕尾槽上全部圆角过渡,不会产生应力集中,也不会破坏挤压筒整体结构功能,提高挤压筒使用寿命,从而客观上降低生产成本。该装置采用定位销定位,使得挤压筒吊装过程安全可靠,避免挤压筒吊装过程中事故的发生。同时本装置操作简便,减轻了工人的劳动强度,提高了生产工作效率。
为了保证挤压筒的加工质量,防止变形或裂纹,应采取以下措施:一是锻件不得有夹杂物、疏松、气泡、白点等缺陷;二是机械加工要保证各衬套的几何尺寸、形位公差和表面粗糙度;三是选取合适的挤压筒外套、中衬和内衬的过盈量;四是选择合适的热处理方式,要严格执行热处理工艺和操作规程;五是挤压筒起吊时防止野蛮操作,以避免碰撞导致挤压筒燕尾槽裂开。
参考文献
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[11]刘长勇,张人佶,颜永年,等.预应力钢丝缠绕剖分—组合大型挤压筒的热应力分析[J].工程力学,2011(5):207-211.
固定挤压垫与挤压筒内壁间隙分析 篇8
1 固定垫与挤压筒的结构形式
挤压垫是金属挤压生产过程中非常重要的一环, 其好用与否将直接影响制品的品质。一个有效的挤压垫应能达到以下功能:在高温下, 持续地把挤压力传递到坯料上;在一定挤压力下快速膨胀, 与挤压筒壁保持一个合适的密封间隙, 使得内衬上只留下一层薄薄的金属膜, 且不会因间隙过大而出现金属倒流的情况;挤压结束后, 能干净地与坯料压余分离;固定垫退回时外圈能及时收缩, 在不破坏内衬内壁上黏着的金属膜的情况下, 顺畅地穿过挤压筒回到原位;挤压过程中, 容许空气释放出来, 以减少制品缺陷或减轻挤压筒内壁与固定垫因此所受损伤;能弥补压机的轻微不对中问题;能快速、方便地在线更换。
通过对多种形式的固定垫进行分析总结, 并结合多年的设计使用经验, 一种结构先进的固定挤压垫开始广泛应用于市场, 见图1, 该固定垫主要由锥体、锥套、螺母等组成。
在挤压过程中, 挤压筒承受高温高压的作用, 是耐热工具钢制造的大型构件。在所有的挤压工具中, 挤压筒是最昂贵的。因此, 设计时其寿命与耐用性尤其重要。挤压力在筒的内壁将引起很高的尖峰应力, 一般采用图2多层组合挤压筒, 利用过盈装配产生的压应力来抵消由于挤压力而引起的拉应力, 在这种预应力组合的挤压筒中, 将允许采用比单层挤压筒高得多的工作应力。为防止挤压筒回程时内衬松动, 一般采用防窜结构。
2 影响间隙值的因素
2.1 初始间隙值的选取
固定挤压垫锥套外径在设计时, 一般需考虑保证上料时挤压垫能顺利进入挤压筒, 然后根据挤压筒内径及压机吨位, 按以往使用经验预先取一初始值ξ1, 然后经理论计算及有限元分析进行修正。
2.2 固定垫的膨胀量
为防止其他因素干扰, 并简化分析计算, 对挤压垫与挤压筒模型作出如下假设:不考虑工件断面上温度分布受热辐射、热对流和热传导的影响, 且与轴向坐标无关;各零件的弹性模量、泊松比、导热系数和热膨胀系数相同;不考虑工作压力对温度场及热应力的影响;将相关工件视为均质弹性体。
1) 挤压时, 锥体与螺纹套之间的预留间隙t消失所导致的锥套径向弹性变形量ξ2 (单边) 。由几何计算可知
2) 在挤压力作用下, 材料本身的压缩所导致的单边径向变形量ξ3
式中:ν为泊松比;F为挤压力;l为固定垫长度;E为弹性模量;D为固定垫外径。
3) 热影响的作用下, 锥套的径向膨胀量ξ4 (单边) 。锥套材料H13线膨胀系数13×10-6℃, 挤压时, 固定垫温度约为450℃, 挤压筒内径尺寸为D, 则
2.3 固定垫膨胀量的有限元分析
图3为利用solidworks软件建立的36 MN铝挤压机固定挤压垫的三维几何模型。由于固定垫的对称性, 只需建1/4模型, 并在其对称面上施加约束进行分析即可。
将以上三维模型导入I-DEAS软件进行网格划分、材料属性、边界条件等参数设置, 计算结果显示, 锥套单边径向胀量为0.574 mm。与由以上理论分析计算所得锥套径向变形量0.523 mm相差不大。
2.4 挤压筒的膨胀变形
挤压筒的变形受过盈量、热膨胀与挤压力所影响, 可以采用厚壁筒理论对组合筒的位移分布进行计算, 但计算十分复杂, 工作量大。可以借助有限元分析软件进行变形量计算。需要特别注意的是:由于挤压筒内径为过盈装配结束后加工而成, 有限元变形量分析难以将此因素纳入初始条件设置, 故在过盈、热膨胀与挤压力3种工况下得出的变形量数值小于实际值, 在结果处理时应加上单独过盈情况下的内衬内径变形量。
3 结束语
固定挤压垫外圈与挤压筒内壁间隙大小是挤压工艺的重要参数之一, 笔者通过对各影响因素进行分析, 为固定垫与挤压筒的设计计算提供了依据。但需注意的是, 在设计时还需折中考虑各零件的工作应力, 防止因应力过大而达不到预期使用寿命。
参考文献
[1]王学锋, 谢水生, 刘静安.扁挤压筒用固定挤压垫片的设计方案及受力分析[J].稀有金属, 2001, 25 (3) :191-194.
挤压生产 篇9
本厂于1995年从波兰ZAMET公司引进1250t PH—LR1250Cu型铜管棒油压挤压机1台,由于其挤压筒常年工作在高温、高压、大电流、大应力、大冲击、往返动作频繁的恶劣环境下,容易发生母排松动烧红、导电棒对地短路等故障,致使挤压筒无法预热保温,检修难度大、检修完升温时间长。故障频繁一方面要经常更换内部感应加热电路,维护成本上升,检修工作量加大;另一方面短路烧蚀也破坏挤压筒外衬结构,影响挤压筒的使用寿命,模具成本高;还有一点,挤压筒预热电路故障都是发生在生产过程中,严重影响生产进度和交货安排。为此,针对该挤压机挤压筒进行详细的检查分析,并提出改进措施,取得了较好效果。
1 挤压筒结构简介和预热工作原理
本机挤压筒为内衬、中衬、外衬三层过盈套装,如图1所示(挤压筒结构左右对称,为了便于理解和节约图幅,本文所画挤压筒图纸均为左半部安装电路),预热方式为感应加热。其外衬上下左右各有1个键槽、外壁中间还有1个环状键槽,用于挤压筒在挤压机上定位;外衬两端各有1个环形凹槽,凹槽内均布钻有12个导电棒安装孔,导电棒套上绝缘刚玉管插入其中,再用环接铜板在两头将导电棒依次铜焊连接,在挤压筒外衬内形成一个类似于鼠笼的感应电路;外衬上方靠近环状键槽钻有4个对称径向通孔(图1中未画出),用于插入热电偶;外衬端部下方有一开口,以便最下方两根导电棒各焊接一块接电铜板,用于外部电源的接入;整个感应电路各处均垫有石棉纸等耐热材料,使之与挤压筒本身绝缘。内衬、中衬均为圆筒状实体,结构简单。
挤压筒加热电路如图2所示,电源电压为AC380V,输入电压可通过可控硅平滑调节,一次侧有两个抽头,可以通过功率换档刀开关切换,一般控制输出电压在20V(P3显示)、一次侧电流约100A(P2显示),可测算二次侧电流为1 800～2 000A,通过电磁感应在挤压筒各层衬套上产生涡流,使其快速升温,达到工艺所需温度。
2 存在的问题及原因分析
经故障统计,造成设备停机的故障集中在.4个方面:挤压筒外衬烧损或破裂;接电铜板或软母排烧红;蛋形螺母、螺母孔及连接螺杆烧蚀;导电棒对地短路跳电。
调查研究发现,造成以上故障居高不下的主要原因是挤压筒原有的导电棒、软母排、蛋形螺母、绝缘刚玉管等构件在设计和安装上有很多不足:
(1)外衬结构薄弱点较多,容易烧蚀和开裂。如图1所示,为了安装感应电路和定位等需要,外衬上槽孔较多,尤其是上下方部位,上方多出4个径向的热电偶安装孔,下方多出若干轴向的螺孔和盲孔,与键槽、导电棒安装孔间隙很小,形成若干个绝缘薄弱点和压应力薄弱点。在使用中,短路和内外压应力最容易在以上这些部位造成烧蚀和裂缝,导致挤压筒报废。
(2)软母排与接电铜板接触面小,容易过热。挤压筒安装时,需要将电源由软母排过渡连接到接电铜板上,如图3所示。软母排由厚度为0.1mm的紫铜带叠成,总厚度为18mm,两头各包1块铜片焊接固定,并钻有安装孔,为了避开挤压筒下方键槽,接电铜板下方做成梯形,且软母排宽度也要控制不进入键槽的范围,这必然导致接电铜板与软母排连接时的接触面偏小,如图4所示。由于挤压筒加热时二次侧电流高达1 800A以上,接触面偏小必然导致结合部位发热严重,故障率高,使用寿命大大缩短。
(3)蛋形螺母松动打转,易造成电火花烧蚀。由于是大电流感应加热,对接触电阻极其敏感,安装紧度要求很高,每次拆装过程中蛋形螺母以及绝缘材料都要受到较大压力,一方面蛋形螺母容易变形打转,一旦打转螺栓将很难上紧;另一方面绝缘材料容易压碎,在挤压筒生产时的往复运动中还会逐渐脱落。因此使用时间稍长,蛋形螺母与挤压筒之间的绝缘就破坏掉了,二次侧就通过蛋形螺母与挤压筒间歇性短接(挤压筒安装在挤压机上,等于就是对地短路),短路电阻约在10-1Ω级数。由于二次侧电压不高(20V左右),短路电流一般不会造成电路跳闸,但是短路时的电火花会把蛋形螺母烧损,把挤压筒在蛋形螺母附近的结构烧蚀,导致挤压筒过早报废;此外,由于只有一个固定点,在挤压筒的往复运动中也容易出现松动,一旦松动,在大电流作用下蛋形螺母部位马上烧红,检修极为困难。
(4)绝缘刚玉管壁薄易碎,导电棒易对地短路。如图5所示,导电棒两头各有1个Φ18×30的接头,中间规格为Φ22,由于受到挤压筒外衬尺寸限制,导电棒安装孔只有Φ35,考虑到加工误差和盈余量配合,绝缘用刚玉管规格则为Φ33×3.5,这样壁厚的刚玉管在挤压筒使用过程中容易破碎,刚玉管破碎后,由于重力作用,导电棒下沉将刚玉管碎片挤开,直至导电棒碰到孔壁,这种情况下短路接触面比较大,短路电阻在10-2Ω级数甚至更低,短路电流将使保护电路跳闸,无法继续加热保温,必须立即停机检修。
3 对策实施
针对以上问题作出如下调整和改造:
(1)挤压筒结构调整。将挤压筒上下键槽取消,对应挤压机上的挤压筒上下键销拆除,这样挤压筒外衬在上下两个位置同比原来厚实,也为配合蛋形螺母和接电铜板的改造腾出空间,如图6所示。
(2)接电铜板连接部位由梯形改为矩形,软母排加宽,接触面积加大。将改造后挤压筒电源连接部位放大,如图7所示。挤压筒下键槽去除以后,底部多出了一部分空间,接电铜板由原梯形连接改为矩形,软母排适当加宽(基本与接电铜板等宽),将接电铜板和软母排连接部位做成双孔,以便用两个螺栓连接,增大了接触面积,且增强了接触的可靠性,如图8所示。
(3)蛋形螺母加长,做成双孔螺母。将原来的单孔蛋形螺母改成较长的腰子形并加工2个螺孔,如图7所示。这样增加了连接的可靠性,安装时两个螺栓交替旋紧,双孔螺母的旋转压力被另一个螺栓承受,双孔螺母和绝缘材料不再直接承受安装压力,彻底改观螺母变形和绝缘压碎的现象。
(4)导电棒和绝缘管规格调整。将导电棒整根改为Φ18,省掉了将导电棒两头车削接头的工作量;刚玉管规格改为Φ33×6.5,壁厚增加了3mm,大大加强了绝缘管的强度,如图9所示。另外,考虑到在导电棒安装孔与刚玉管、刚玉管与导电棒之间还略有间隙,因此安装时在刚玉管、导电棒上分别缠2～3层玻璃丝带再装配。玻璃丝带的存在,不仅缓冲了刚玉管直接碰撞破碎的几率,而且由于壁厚较厚,即使破碎,刚玉管碎片也不容易被导电棒挤开。经对导电棒及其绝缘刚玉管尺寸及装配方式进行改造后,导电棒短路故障率大幅下降。
4 改造效果