張聰

（太鋼不銹鋼股份有限公司臨汾分公司，山西 臨汾 041000）

某鋼廠中厚板不銹鋼熱處理線配備了貫通式拋丸機，其位置一般都是位于熱處理爐后。它利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪旋轉(zhuǎn)帶動彈丸，使彈丸撞擊鋼板表面達到清潔鋼板表面的目的。拋丸機的不穩(wěn)定性是一個嚴重影響生產(chǎn)效率的問題，設備的頻繁故障使得成品的質(zhì)量難以保證，增加了返工率以及廢品率，成為鋼板熱處理生產(chǎn)過程中的瓶頸。

1 設備結(jié)構(gòu)、參數(shù)及技術(shù)特點

拋丸機由機械設備系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成。核心部件由噴丸機組成，承擔著最主要的噴丸工作，包括拋丸裝置、清掃尾吹裝置、物料傳輸線體等。

拋丸器是拋丸機的核心部件。為了避免拋丸過程中拋丸料的互相干擾造成噴丸效率低下，多臺套拋丸電機交錯排列，這樣在避免互相干擾的同時也提高了噴丸效率。具有有效拋丸面積大等特點，是一種十分有效的表面處理設備。鋼材拋丸速度在2～7m/min范圍內(nèi)可調(diào)，通過改變速度可以有效控制噴丸的質(zhì)量。

2 拋丸器損壞原因分析及采取的措施

2.1 軸承故障分析

在生產(chǎn)過程中，拋丸器軸承的主要故障有安裝過程中造成的損壞、潤滑系統(tǒng)功能不足造成的故障、設備超過疲勞耐久值造成的磨損、設備受到外力沖擊超過規(guī)定的范圍值造成的損壞等。

相應措施：嚴密依據(jù)規(guī)范來開展安置操作，并按照標準填入適量的潤滑油，確保設備得到正確的潤滑。原裝拋頭電機軸承應該采用特殊的注油方式，具體方法需要參考廠家提供的使用手冊。8個頭加滿潤滑油需要3h，時間效率十分低下。現(xiàn)在拋頭的每個軸承部分都被改造、安裝了加油專用的軟管，通過軟管來實現(xiàn)加油工作，這樣可以實現(xiàn)自動化加油，在確保加油的頻率符合設計要求的同時，還能在一定的程度上提升加油的速度。通常加滿潤滑油僅需10min，安全高效。使用創(chuàng)新的磺基聚合物潤滑脂1615EN，可以有效改善設備軸承的工作狀態(tài)，延長使用壽命。拋頭本體增設通氣孔，自動潤滑。定期檢查和修理葉輪、葉片、護板，以解除外部所引發(fā)的機械設施共振問題，有效保證設備的正常運行。

2.2 葉片損壞分析

刀片是拋丸機中最脆弱的部分，因為其本身的結(jié)構(gòu)強度較差，這是由于其特殊的造型決定的，同時刀片又會受到彈丸的沖擊，增加了刀片的易損概率。

葉片的不均勻磨損使得高速旋轉(zhuǎn)的葉輪發(fā)生不對稱的偏磨現(xiàn)象，使得葉輪的振動加大，嚴重時會損傷葉輪，造成葉輪提前報廢。發(fā)現(xiàn)刀片有磨損情況應及時更換。另外，葉片的鑄造缺陷如孔洞、沙眼等也會導致不同葉片的重量不同，加快整個葉輪的磨損速度，造成葉輪快速磨損、快速報廢，因為葉片在運動時會使得彈丸彈跳，彈起的彈丸又會造成葉片沖刷，加劇磨損，這是十分嚴重的問題，如果不能及時解決，磨損的速度會越來越快，最終導致設備發(fā)生嚴重故障，進而導致停機，減少設備的正?？捎脮r間。

2.3 定向套損壞分析

定向套是用來改變彈丸的射出方向的裝置，因為其特殊的用途，也成為了易損件之一，應經(jīng)常注意檢查定向套的健康狀況。當定向套磨損約10mm時，應更換。定向套筒座與葉輪中心線的偏離角也是一個十分重要的參數(shù)，因為這關(guān)系到整個噴丸機的執(zhí)行效率，這個角度需要精心進行實驗得出，并且在工作中保持不變，需要經(jīng)常對設備進行檢查以確保角度的實際值與設定值一致。

2.3.1 葉輪損壞及更換

葉輪是一個轉(zhuǎn)動機構(gòu)，其對于噴丸機來說至關(guān)重要。為保證運行的穩(wěn)定性，嚴格按照說明書來對葉輪進行檢查是必不可少的，主要通過檢查葉輪盤的圓度和偏心度來判斷葉輪的健康狀況。大振動會損壞拋丸器箱體和襯板。另外，葉輪與聯(lián)軸器盤的結(jié)合面凹凸不平，容易引起較大的振動。

2.3.2 拋丸機密封材料

拋丸機的頂護板與側(cè)護板通常需要預留空隙，這樣可以防止共振破壞噴丸機。拋丸機外殼通常都會采用橡膠材料密封來保證噴丸機的整體密封性，這樣可以有效的阻止噴丸流出到系統(tǒng)之外，造成不必要的困擾。在設備的使用過程中，一些彈丸會撞擊橡膠。墊片經(jīng)常導致墊片穿透并溢出大量彈丸，必須及時更換墊片。

現(xiàn)在使用聚氨酯板代替橡膠板作為密封墊圈。聚氨酯板具有較高的彈性以及優(yōu)良的耐磨性、較強的抗疲勞性和抗振性，使用效果好。

2.3.3 端護板和側(cè)護板的檢查和更換

端護板和側(cè)護板固定在拋丸箱內(nèi)部，起到保護拋丸箱的作用。端蓋由4個梯形螺栓連接。這4個螺栓對于拋丸機的安全生產(chǎn)來說也十分關(guān)鍵，如果出現(xiàn)問題應該及時更換，否則設備有開裂的風險。端蓋因磨損出現(xiàn)裂紋或明顯凹槽應及時更換。

2.4 除塵系統(tǒng)存在的問題及采取的措施

運行過程中常見的故障有拋丸室粉塵逸出，對此應采取以下措施改進。

（1）將排風風扇地腳螺栓改為放松螺栓并增加阻尼措施。

（2）將除塵器反吹頻率加大，增加清灰次數(shù)。

（3）將清灰周期縮短至每班一清，并增設振蕩器。

（4）除塵器脈沖反吹系統(tǒng)控制回路因現(xiàn)場金屬粉塵環(huán)境導致短路、虛接，通過對線纜進行清灰并做防護處理，接線端子進行密封等措施實現(xiàn)零故障。氣動控制部分因壓空雜質(zhì)導致動作卡阻、失靈可通過增設氣動三聯(lián)件、增加壓縮空氣罐排污措施實現(xiàn)壓空清潔利用，降低故障率。

2.5 懸掛軸承相關(guān)問題及改進

2.5.1 懸掛軸承存在的問題

拋丸循環(huán)系統(tǒng)負責整個拋丸機的物料循環(huán)工作，將噴出的料丸進行收集與運輸，最終再次噴出，在拋丸機工作時為每個噴口提供持續(xù)穩(wěn)定的料丸。如果某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，輕則影響設備的稼動率，導致產(chǎn)線生產(chǎn)效率不足，重則造成停機的故障。懸掛軸承是拋丸循環(huán)系統(tǒng)核心裝置螺旋裝置的核心部件，是直接影響到產(chǎn)線效率的關(guān)鍵設備。隨著生產(chǎn)線的正常運行，在日常的巡檢過程中發(fā)生了一些現(xiàn)象，由于懸浮軸承結(jié)構(gòu)的問題，懸浮軸承在正常的噴丸使用期間經(jīng)常發(fā)生損壞（滾動體和保持架損壞），這給設備維護工作帶來了較大的負擔，同時也造成易損件等成本的上升，嚴重制約了拋丸機乃至整條熱處理線的正常生產(chǎn)。

懸浮軸承出現(xiàn)故障后，處理起來比較困難，主要體現(xiàn)在以下幾點：

（1）由于懸浮軸承的安裝位置不同，不同的軸承拆裝所需的工序也不相同，增加了維修人員維修的難度以及時間。

（2）由于設計時未能全面考慮維修時的人體工程學。更換軸承時，空間有限，需要人保持一定的姿勢進行維修，或者是維修時需要拆掉的零部件過多，費時費力。

2.5.2 懸掛軸承的改進措施

軸承損壞主要原因：整個螺桿軸由多個分段組成，而不是一體的。各段之間的同軸度較低，無法實現(xiàn)較好的同軸度。旋轉(zhuǎn)時，各節(jié)之間互相影響，造成磨損過大。在絲杠裝置的外殼上，軸承所承受的載荷過大，軸承在壓倒性的載荷下運行，使得軸承滾動體和保持架的磨損速度過快。

為此，經(jīng)過現(xiàn)場空間確認，對懸掛軸承進行了改進：對于安裝位置與方式進行了重新的設計，改變了原懸浮軸承的安裝方式。將原本的軸承在一根吊桿下的安裝方式改為雙吊桿結(jié)構(gòu)，將載荷由原本的一根分散到兩根吊桿上，提高了軸承的使用壽命。主要承受螺旋軸運行與過去相比，在平穩(wěn)性上有很大的提升。

改進后的懸浮軸承，使得懸浮軸承的使用壽命大大提高，有效的緩解了設備維修人員對于懸浮軸承頻繁維修的問題，并且也大幅減少了設備易損件的采購費用，有效提高了拋丸機設備稼動率，并保證鋼板熱處理線的平穩(wěn)運行，為整個產(chǎn)線的稼動率提高做出了貢獻。

2.6 清掃尾吹裝置存在的問題及改進措施

2.6.1 清掃尾吹裝置存在的問題

由于刷輥刷毛安裝設備自身的問題，在生產(chǎn)不同寬度的產(chǎn)品時，經(jīng)常出現(xiàn)刷毛刷動不夠均勻的情況，更有甚者會出現(xiàn)刷毛掉落的問題。鋼板上表面常有丸粒和粉塵殘留，嚴重影響產(chǎn)品的品質(zhì)，導致QC環(huán)節(jié)出現(xiàn)大量不合格件需要返工或者二次清潔，對于熱處理線的正常生產(chǎn)效率造成了影響。

2.6.2 清掃尾吹裝置及清掃室問題分析

通過對問題原因分析，對清掃吹尾裝置及清掃室做了如下改進。

刷輥刷毛的改進：刷毛組件由毛刷架子和毛刷組成，其中毛刷架子一般設計為金屬材質(zhì)，而金屬材質(zhì)的剛性較足，但是柔韌性較差。使用時間越長，刷毛與金屬材質(zhì)的刷毛架子間隙就會越大，造成刷毛脫落等問題的發(fā)生。鋼板在加工過程中，會承受很大的外力，使間隙產(chǎn)生越來越大，導致刷毛組脫落，而脫落的刷毛組又進一步的加大了縫隙。經(jīng)過分析，對刷毛部件的結(jié)構(gòu)進行了改進。通過使用一體式的刷毛組合可以減少刷毛脫落的發(fā)生。采用尼龍刷毛座，刷毛用特制膠水固定，使刷毛與刷毛座融為一體。刷毛座采用分體式安裝方式，這樣可以加快刷毛的更換速度，但是缺點是刷毛的耗材成本有一定的提升。實踐證明，刷毛使用壽命在一年以上，大大提高了拋丸機的設備稼動率，稼動率的提升可以抵消耗材成本上升帶來的綜合生產(chǎn)成本提升，減少了故障時間的同時增加了產(chǎn)線的單位時間產(chǎn)出。

針對上述問題及后果，在拋丸箱尾部增加了獨立的壓縮空氣吹尾裝置。裝置的吹掃介質(zhì)為壓縮空氣。通過將吹尾裝置主管與車間氣源進行分離。在管道上增加1個電磁閥，通過電磁閥來實現(xiàn)管道的連通與閉合。根據(jù)PLC中鋼板位置跟蹤信號，自動開啟和關(guān)閉截止閥，保證有產(chǎn)品需要吹掃時開啟吹氣結(jié)構(gòu)，沒有產(chǎn)品需要吹掃的時候則關(guān)閉吹掃裝置。為保證尾吹效果，節(jié)約能耗，尾吹管采用變徑管道，有效提升了壓縮空氣的利用率。

清理吹尾裝置在實現(xiàn)有針對性的科學調(diào)控之后，鋼板表面整體品質(zhì)會大幅度提升，設備運轉(zhuǎn)率提高，設備養(yǎng)護成本也會全面得到控制，這無疑也在很大程度上提升了相關(guān)企業(yè)日常運作的競爭力。

2.7 分離器系統(tǒng)存在的問題及采取的措施

如果分離器的風量與設定值之間產(chǎn)生一定的差異，則會不利于生產(chǎn)。當風量過大時，很容易使分離機的分離效果變差，無法有效的篩選不同大小的顆粒物，造成大小尺寸不同的顆粒物都被吹出。當風量不足時，又會使得應當被分離的粉塵無法被正常分離出去，使得機器的使用效果發(fā)生下降。當風量過大或者過小時，應通過調(diào)節(jié)手段來使得風量回歸到正常的區(qū)間，只有一個正常的風量才會使得噴丸機持續(xù)高效的運轉(zhuǎn)，提高整體設備的使用壽命。

2.8 拋丸機進出口存在的問題及采取的措施

根據(jù)生產(chǎn)的實際需要，當漂板通過拋丸機時，膠簾會與它發(fā)生一定程度的碰撞，影響生產(chǎn)。現(xiàn)在在拋丸機的入口處之前設計了限高裝置，當漂流板碰到限高裝置時滾道停止，鋼板不能進入室內(nèi)。

鋼板通過規(guī)范化的拋丸除銹操作之后，表層仍然存留有雜質(zhì)。如今其設備出口區(qū)域都特別加設了高壓吹氣系統(tǒng)，伴隨著鋼板厚度的調(diào)控，可第一時間將表層的雜質(zhì)進行有效清除，以達到標準的要求。

3 結(jié)語

拋丸機是鋼板熱處理線的核心設備。其特點使其具有部件使用周期長、制造效率優(yōu)異等優(yōu)點，是一種常見的表面處理設備?，F(xiàn)階段，針對拋丸機應用中因懸掛軸承導致的部分設備出現(xiàn)生產(chǎn)故障等具體問題展開相關(guān)原因探究，同時提出了有針對性的改善舉措，提高了設備的稼動率，減少故障時間，減少了耗材采購成本與維修班組的工作量，取得了良好的經(jīng)濟效益。