裴衛(wèi)民,朱龍龍,孫鳳翔,葉明強(qiáng),姚建英,姚志強(qiáng),何 佳
(1.浙江久立特材科技股份有限公司,浙江 湖州 313028;2.寧波市鄞州永格貿(mào)易有限公司,浙江 寧波315000)
不銹鋼管坯外表面局部修磨設(shè)備的研制
裴衛(wèi)民1,朱龍龍2,孫鳳翔2,葉明強(qiáng)1,姚建英1,姚志強(qiáng)1,何 佳1
(1.浙江久立特材科技股份有限公司,浙江 湖州 313028;2.寧波市鄞州永格貿(mào)易有限公司,浙江 寧波315000)
為了解決大規(guī)格不銹鋼坯料管由于穿孔機(jī)熱加工后造成管坯局部區(qū)域壁厚不均,需通過(guò)后續(xù)冷軋管機(jī)或冷拔管機(jī)進(jìn)行糾偏加工,生產(chǎn)加工道次增多,且效果不理想的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了單邊(局部)浮動(dòng)磨削加工修磨機(jī)。介紹了該修磨機(jī)的主要技術(shù)參數(shù),各設(shè)備單元的結(jié)構(gòu)組成及其主要功能。并采用該修磨機(jī)對(duì)某規(guī)格不銹鋼坯料管進(jìn)行了修磨,修磨后的產(chǎn)品光滑、接刀處圓弧過(guò)渡,實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求,滿足了生產(chǎn)需要。
不銹鋼管;修磨設(shè)備;浮動(dòng)磨削
Abstract:The part area wall thickness of large size stainless steel billet pipe was uneven,which caused by puncher after hot working,it should carried out correction processing by subsequent cold rolling mill or cold drawing mill,the production and processing pass increased,and the effect was not ideal.In order to solve the above problems,the unilateral(local)floating grinding machine was designed.In this article,it introduced the main technical parameters of the grinding machine,the structure composition and the main function of each unit.Adopting the grinding machine to grind a certain specification stainless steel billet pipe,the products were smooth after grinding,the grinding joint was circular arc transition.It achieved the design requirements,and met the production requirement.
Key words:stainless steel pipe;grinding device;floating grinding
對(duì)于大規(guī)格不銹鋼坯料管,由于穿孔機(jī)熱加工后造成管坯局部區(qū)域壁厚不均,需通過(guò)后續(xù)冷軋管機(jī)或冷拔管機(jī)進(jìn)行糾偏加工,不但增加了加工道次,效果也不理想。因此對(duì)這種不銹鋼坯料管采用局部修磨的辦法,使壁厚均勻性得到改善,從而滿足后續(xù)加工的要求。不銹鋼修磨分中間修磨和成品修磨(拋光)兩種。中間品修磨又稱粗磨,在熱穿孔、退火酸洗后或冷軋、冷拔成品管工序之前進(jìn)行,目的是清除熱穿孔和退火酸洗工序造成的表面缺陷,改善外觀質(zhì)量。成品修磨又稱精磨(拋光),在冷軋、冷拔成品退火、酸洗工序后進(jìn)行,以得到某種特定的表面質(zhì)量,滿足核電、石油、化工等管材的特殊要求。
不銹鋼原材料(坯料管)的修磨是非常重要的前道工序,其修磨量除與原料質(zhì)量有很大關(guān)系外,還與設(shè)備能力、工人操作水平等有關(guān)。
隨著產(chǎn)品質(zhì)量的提高和產(chǎn)品的升級(jí),不銹鋼管各道工序的精整尤其是修磨顯得越來(lái)越重要,不銹鋼管的每道工序后都要進(jìn)行修磨。傳統(tǒng)的修磨方式多為人工修磨,效率低,污染嚴(yán)重。本研究設(shè)計(jì)的不銹鋼管坯外表局部修磨設(shè)備用于解決管坯外表面的局部自動(dòng)修磨,并能根據(jù)產(chǎn)能進(jìn)行分類計(jì)算,做出基本修磨產(chǎn)能的匹配方案,同時(shí)還解決了環(huán)保除塵的問(wèn)題。
單邊(局部)浮動(dòng)磨削加工修磨機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。該修磨機(jī)主要由上料臺(tái)架、上料撥料裝置、修磨小車、修磨機(jī)組、下料臺(tái)架、鐵屑收裝置、修磨間、操作間、液壓系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)等組成,主要用于磨削不銹鋼鋼管外表面的缺陷,達(dá)到所需的表面質(zhì)量要求。該修磨機(jī)通過(guò)PLC控制,可實(shí)現(xiàn)鋼管表面點(diǎn)磨和局部縱向修磨,操作簡(jiǎn)單,維護(hù)方便。
圖1 單邊(局部)浮動(dòng)磨削加工修磨機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
適用鋼種:碳結(jié)鋼、合結(jié)鋼、模具鋼、軸承鋼、工具鋼、不銹鋼等;
鋼管外徑:Φ130~Φ360 mm;
鋼管長(zhǎng)度:2 500~10 000 mm;
單支鋼管最大質(zhì)量:4 000 kg;
鋼管彎曲度:局部≤20 mm/m;
鋼管狀態(tài):常溫;
表面磨削量(單邊):每道次≥0.2 mm,根據(jù)壓力及磨頭移動(dòng)速度進(jìn)行控制,磨頭移動(dòng)速度為0.8~10 m/min(變頻可調(diào));
修磨后表面粗糙度Ra:12.5~25 μm;
砂輪種類:砂輪塊或(切割片疊加形式);
砂輪規(guī)格:Φ500 mm×52 mm×30 mm;
砂輪使用最小直徑:Φ200 mm;
砂輪線速度:最高線速度為70 m/s;
修磨長(zhǎng)度:25~500 mm;
修磨時(shí)托輪旋轉(zhuǎn)線速度:1~2 m/min,工件旋轉(zhuǎn)由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng),轉(zhuǎn)速可調(diào),主動(dòng)輪上裝有編碼器可以檢測(cè)旋轉(zhuǎn)的角度;
磨頭的潤(rùn)滑方式:利用原油氣潤(rùn)滑站供磨頭潤(rùn)滑;
除塵方式:集中除塵。
2.2.1 上料臺(tái)架
圖2 上料臺(tái)架實(shí)物照片
上料臺(tái)架實(shí)物照片如圖2所示。上料臺(tái)架由固定臺(tái)架、取料擋料機(jī)構(gòu)等組成。上料臺(tái)架整體長(zhǎng)度約9 000 mm,寬約3 000 mm,布置在設(shè)備的左邊,可放直徑360 mm的鋼管5支。
工作時(shí),行車將坯料吊放在固定臺(tái)架上,鋼管沿臺(tái)架斜面滾動(dòng)至固定臺(tái)架前端的取料位置處。取料臂在油缸的驅(qū)動(dòng)下抬起將鋼管輸送到撥料位置,撥料臂抬起鋼管滾動(dòng)到撥料臂前端,撥料油缸緩慢落下將鋼管輕輕放在旋轉(zhuǎn)拖輪上。臺(tái)架表面為重軌,耐磨性能好。臺(tái)架內(nèi)設(shè)計(jì)有推料裝置,對(duì)于彎曲度較大的鋼管可協(xié)助其滾動(dòng),保證鋼管在臺(tái)架上順利運(yùn)行。
2.2.2 修磨小車
修磨小車實(shí)物照片如圖3所示。修磨小車由小車、拖輪、小車驅(qū)動(dòng)裝置、導(dǎo)軌、車載液壓站小車、車載液壓站等組成。修磨小車的電源通過(guò)滑輪導(dǎo)線架連接。
圖3 修磨小車實(shí)物照片
小車體由優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼、型鋼焊接后加工而成,用于安裝托輪系統(tǒng)和車輪等。修磨小車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由液壓馬達(dá)、卷筒、鋼絲繩、鋼絲繩張緊機(jī)構(gòu)等組成。通過(guò)比例閥實(shí)現(xiàn)液壓馬達(dá)的無(wú)級(jí)調(diào)速控制。修磨小車運(yùn)行速度控制在2~30 m/min內(nèi),可無(wú)級(jí)調(diào)速。液壓馬達(dá)絞車驅(qū)動(dòng)修磨小車在兩條鋼軌上運(yùn)行。液壓馬達(dá)絞車裝置滾筒上纏繞著Φ22 mm的鋼芯鋼絲繩,鋼絲繩的兩個(gè)端頭分別固定在小車兩端。張緊裝置為油缸驅(qū)動(dòng),驅(qū)動(dòng)一個(gè)滑輪,將鋼絲繩兩端張緊。張緊壓力可調(diào),張緊裝置附近設(shè)置手動(dòng)控制閥。拖輪傳動(dòng)采用液壓馬達(dá)集中傳動(dòng)形式。在拖輪中間設(shè)置兩套工件卡緊機(jī)構(gòu),配合拖輪間歇旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)工件的修磨。
2.2.3 砂輪機(jī)組
砂輪機(jī)組實(shí)物照片如圖4所示。砂輪機(jī)組由磨頭總成、橫移裝置等組成,用于實(shí)現(xiàn)恒功率強(qiáng)力浮動(dòng)磨削。砂輪機(jī)組要具備定點(diǎn)修磨、局部修磨和全修磨的功能,并實(shí)現(xiàn)修磨區(qū)域與非修磨區(qū)平滑過(guò)渡。
圖4 砂輪機(jī)組實(shí)物照片
高速磨頭由箱體、高強(qiáng)度主軸系統(tǒng)、皮帶變速系統(tǒng)、(哈、瓦、洛)高速軸承等組成,傳動(dòng)效率高。高速磨頭由7.5 kW交流電機(jī)驅(qū)動(dòng),電機(jī)皮帶張緊可調(diào)(電機(jī)座可調(diào))。上下升降的位置點(diǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)。連續(xù)往復(fù)的修磨,橫移裝置往復(fù)速度可用變頻器,通過(guò)電機(jī)齒輪、齒條實(shí)現(xiàn)可控調(diào)節(jié)。橫移速度的調(diào)節(jié)會(huì)影響磨削量的大小。磨頭加載系統(tǒng)由氣缸、氣動(dòng)比例閥控制。氣源來(lái)自于車間主壓縮空氣管線;閥架主要包括氣動(dòng)三聯(lián)件、電磁閥、氣動(dòng)比例閥、消聲器等元件。通過(guò)氣動(dòng)比例閥調(diào)節(jié)用氣量,實(shí)現(xiàn)氣缸壓力大小的調(diào)節(jié),從而實(shí)現(xiàn)磨削量的控制。但氣缸壓力不能過(guò)大,這是由于切割片薄、韌性大,過(guò)大的氣缸壓力會(huì)導(dǎo)致其變形,從而影響磨削效果。
2.2.4 下料臺(tái)架
下料臺(tái)架由固定臺(tái)架、撥料機(jī)構(gòu)、液壓油缸等組成。下料臺(tái)架整體長(zhǎng)度約10 000 mm,寬約2 100 mm,可放直徑360 mm的鋼管5支。
固定臺(tái)架是反向傾斜的斜臺(tái)架,表面為重軌,耐磨性好。修磨完畢的鋼管由撥料機(jī)構(gòu)輸送到下料區(qū)域,由撥料機(jī)構(gòu)將鋼管輸送到收集臺(tái)架。臺(tái)架內(nèi)設(shè)計(jì)有推料裝置,對(duì)于彎曲度較大的鋼管可協(xié)助其滾動(dòng),保證鋼管在臺(tái)架上順利運(yùn)行。
2.2.5 修磨室
修磨室起安全防護(hù)和除塵隔音作用。修磨室一側(cè)設(shè)計(jì)有檢修門供維修用。
2.2.6 操作間
操作間墻壁由夾芯板組成,內(nèi)芯為泡沫塑料,起隔音作用。玻璃窗戶由雙層玻璃密封組成,內(nèi)層采用防彈玻璃以確保操作者的安全,外層采用鋼化玻璃,更換方便。操作室的門框用橡膠密封條密封,修磨點(diǎn)到操作工觀察距離約1 200 mm。
2.2.7 除塵裝置
除塵裝置由除塵器及除塵管道組成。一個(gè)放散管(俗稱煙囪),帶安全爬梯,管道設(shè)計(jì)電動(dòng)蝶閥。電機(jī)功率30 kW(帶變頻器)。
2.2.8 液壓潤(rùn)滑系統(tǒng)
整套液壓、潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)有主機(jī)液壓站1臺(tái),小車液壓站1臺(tái),磨頭油氣潤(rùn)滑站1臺(tái)。
主機(jī)液壓站由油箱、泵源部分、循環(huán)冷卻過(guò)濾、蓄能器組等組成。采用增大型油箱,有利于散熱,降低油溫,提高工作可靠性。
油箱設(shè)有油溫檢測(cè)傳感器和溫度計(jì)。溫度<25℃,加熱器自動(dòng)加熱;溫度>35℃,加熱器自動(dòng)停止; 溫度<45℃, 關(guān)冷卻水; 溫度>55℃,開(kāi)冷卻水;溫度達(dá)到65℃時(shí),HMI報(bào)警,操作工通知設(shè)備維護(hù)人員及時(shí)處理;溫度達(dá)到70℃時(shí),液壓泵強(qiáng)制停車。
油箱設(shè)有液位檢測(cè)傳感器和液位計(jì)。共有4個(gè)液位報(bào)警點(diǎn),液位處于高位時(shí),HMI報(bào)警;液位處于中位時(shí),系統(tǒng)正常工作;液位處于低位時(shí),HMI報(bào)警,操作工通知設(shè)備維護(hù)人員及時(shí)處理;液位處于超低位時(shí),液壓泵強(qiáng)制停車。
液壓泵采用恒壓變量泵,節(jié)約能源、噪音小。液壓泵共兩個(gè),一用一備。采用彈性聯(lián)軸器,油泵同閥臺(tái)之間采用軟連接,以減少震動(dòng)沖擊。液壓油通過(guò)循環(huán)泵循環(huán),通過(guò)熱交換器冷卻,降低油溫,保證液壓系統(tǒng)正常工作。該液壓系統(tǒng)設(shè)有循環(huán)過(guò)濾和回油過(guò)濾,過(guò)濾精度10 μm。過(guò)濾系統(tǒng)采用雙聯(lián)過(guò)濾器,過(guò)濾器選用國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,可以在線手動(dòng)切換,減少熱停時(shí)間。液壓泵出口設(shè)有壓力繼電器和目測(cè)壓力表,可以實(shí)時(shí)監(jiān)控和觀察液壓泵的工作情況。
小車液壓站用于實(shí)現(xiàn)小車坯料夾緊、拖輪驅(qū)動(dòng),系統(tǒng)工作壓力10 MPa。液壓站由油箱、泵源部分、循環(huán)電動(dòng)冷卻器、過(guò)濾器等組成。油箱設(shè)有油溫檢測(cè)傳感器、溫度計(jì)、壓力繼電器。油箱設(shè)有液位檢測(cè)傳感器和液位計(jì),有3個(gè)液位報(bào)警點(diǎn),中位(正常工作)、低位(報(bào)警)、超低位(強(qiáng)制停車位)。
2.2.9 電控系統(tǒng)部分
電氣自動(dòng)化由PLC、HMI、遠(yuǎn)程I/O、檢測(cè)元件等組成;完成時(shí)序控制、閉環(huán)控制、聯(lián)鎖、故障和警報(bào)檢測(cè)、信號(hào)檢測(cè)及通訊等功能。PLC柜內(nèi)裝設(shè)西門子S7300系列PLC及其輸入輸出模塊等裝置,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)全過(guò)程的自動(dòng)控制及與其他設(shè)備的銜接。操作臺(tái)采用人性化設(shè)計(jì),舒適方便,配有操作開(kāi)關(guān)。變頻調(diào)速系統(tǒng)控制變頻器起動(dòng)、停止、保護(hù)及調(diào)速。MCC系統(tǒng)控制各電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止以及保護(hù),并提供控制電源。檢測(cè)傳感器等監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供設(shè)備自動(dòng)化需要的各種檢測(cè)信號(hào)。
(1) 整體控制。 過(guò)程控制采用西門子S7300系列,并帶EEPROM存儲(chǔ)卡,采用 PC編程。采用 PROFIBUS-DP工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線將HMI、PLC、遠(yuǎn)程I/O、調(diào)速裝置及檢測(cè)設(shè)備連接起來(lái),兩者之間通過(guò)PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)連接,工控機(jī)DP口與PLC相連,使整個(gè)系統(tǒng)組成一個(gè)有機(jī)的整體。
(2)PLC基本功能。①修磨機(jī)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)操作臺(tái)面板上各設(shè)有選擇開(kāi)關(guān),可根據(jù)需要選擇 “手動(dòng)”或“自動(dòng)”;②當(dāng)選擇“手動(dòng)”時(shí),各設(shè)備之間無(wú)聯(lián)鎖功能,此功能僅作為調(diào)試或檢修用;③正常生產(chǎn)時(shí)自動(dòng)控制,以減少人工操作,當(dāng)選擇“自動(dòng)”時(shí), 各設(shè)備之間聯(lián)鎖,按下“自動(dòng)啟動(dòng)”按鈕時(shí),各單元設(shè)備按一定間隔時(shí)間分別啟動(dòng)。同樣,按下“自動(dòng)停止”按鈕時(shí),各單元設(shè)備按一定間隔時(shí)間順序停止運(yùn)行;④按下單體設(shè)備任何一處的 “緊停”按鈕,該設(shè)備立即轉(zhuǎn)入停止?fàn)顟B(tài),而不再是順序停機(jī)。當(dāng)人身及設(shè)備或人員安全受到嚴(yán)重威脅時(shí)才使用該功能;⑤如設(shè)備出現(xiàn)故障,操作箱面板上的故障指示器就會(huì)發(fā)出聲、光報(bào)警,同時(shí),代表該設(shè)備相應(yīng)的故障指示燈亮,工控機(jī)上也有相應(yīng)的故障文字提示,便于檢查和維修。
(3)HMI操作站基本功能。①鋼管修磨機(jī)HMI操作站負(fù)責(zé)工藝過(guò)程及設(shè)備管理的監(jiān)控,包括設(shè)備、工藝參數(shù)的設(shè)定,生產(chǎn)過(guò)程中各設(shè)備狀態(tài)和電氣參數(shù)的動(dòng)態(tài)顯示及工藝參數(shù)的人工調(diào)整,電氣設(shè)備的一般功能性及方式性操作,故障報(bào)警與記錄等;②鋼管修磨線主要工控機(jī)界面有工藝主界面、設(shè)備功能界面、手動(dòng)操作界面、操作說(shuō)明、故障報(bào)警界面等。
采用該單邊(局部)浮動(dòng)磨削加工修磨機(jī)對(duì)某規(guī)格不銹鋼坯料管進(jìn)行修磨。首先待磨削坯料管通過(guò)上料臺(tái)架撥到修磨小車上,然后小車運(yùn)行至砂輪機(jī)組磨頭下方停住,等待修磨。選擇相關(guān)的技術(shù)參數(shù):磨頭主電機(jī)功率為7.5 kW;表面磨削量每道次≥0.2 mm,根據(jù)氣壓及磨頭移動(dòng)速度進(jìn)行控制;磨頭移動(dòng)速度為0.8~10 m/min(變頻可調(diào));修磨后表面粗糙度 Ra為12.5~25 μm。修磨后的實(shí)物照片如圖5所示。由圖5可見(jiàn),單邊(局部)修磨加工出來(lái)的產(chǎn)品比較光滑,接刀處圓弧過(guò)渡,可以滿足生產(chǎn)要求。
圖5 修磨后的實(shí)物照片
采用單邊(局部)浮動(dòng)磨削加工修磨機(jī)修磨不銹鋼坯料管,可以解決大規(guī)格不銹鋼管坯由于穿孔機(jī)熱加工后造成管坯局部區(qū)域壁厚不均,需通過(guò)后續(xù)冷軋管機(jī)或冷拔管機(jī)進(jìn)行糾偏加工,生產(chǎn)加工道次增多,且效果也不理想的問(wèn)題。采用該修磨機(jī)對(duì)某規(guī)格的不銹鋼坯料管進(jìn)行了修磨,修磨后的產(chǎn)品比較光滑、接刀處圓弧過(guò)渡,實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求,滿足了生產(chǎn)需要。
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編輯:謝淑霞
國(guó)家發(fā)改委正式核準(zhǔn)西氣東輸三線閩粵支干線天然氣管道建設(shè)項(xiàng)目
近日,國(guó)家發(fā)改委正式核準(zhǔn)西氣東輸三線閩粵支干線天然氣管道建設(shè)項(xiàng)目。該項(xiàng)目起于福建漳州市的漳州分輸清管站,與西氣東輸三線東段相連,終于廣州增城的增城分輸清管站,與西氣東輸二線廣州—深圳支干線相連,途經(jīng)福建漳州和廣東潮州、揭陽(yáng)、梅州、河源、惠州和廣州等7個(gè)地市,線路全長(zhǎng)約575 km,設(shè)計(jì)輸量58億m3/a,項(xiàng)目估算總投資60.53億元,建設(shè)工期計(jì)劃為4年。
項(xiàng)目的建成,將加快完善閩粵兩省的能源保障體系,促進(jìn)地方產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)和能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化,進(jìn)一步緩解區(qū)域天然氣供應(yīng)不足問(wèn)題,填補(bǔ)天然氣市場(chǎng)缺口,提高沿線地區(qū)企業(yè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排,造福人民群眾。
(李 超摘自中國(guó)管道商務(wù)網(wǎng))
Appearance Partial Grinding Equipment of Stainless Steel Tube Billet
PEI Weimin1,ZHU Longlong2,SUN Fengxiang2,YE Mingqiang1, YAO Jianying1,YAO Zhiqiang1,HE Jia1
(1.Zhejiang JIULI Hi-tech Metals Co.,Ltd.,Huzhou 313028,Zhejiang,China; 2.Ningbo Yinzhou Yongge Trade Co.,Ltd.,Ningbo 315000,Zhejiang,China)
TE973
B
10.19291/j.cnki.1001-3938.2017.03.012
2016-12-21
裴衛(wèi)民(1959—)男,漢族,浙江吳興人,高級(jí)工程師,主要研究方向?yàn)闄C(jī)電一體化。