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新型喂線球化站的開發(fā)與應(yīng)用

作者:

新型喂線球化站的開發(fā)與應(yīng)用


廖志金，朱福生，楊 清，鐘偉昌


（龍南龍釔重稀土科技股份有限公司，江西贛州 341700）


摘要：開發(fā)的新型喂線球化站是由包芯線及包芯線架、進(jìn)線籠、喂線機(jī)、出線導(dǎo)管、喂線平臺(tái)、環(huán)保包蓋及其控制系統(tǒng)組成。通過精心設(shè)計(jì)與制作的喂線球化站，能有效實(shí)現(xiàn)包芯線的傳送與喂線，使得整個(gè)喂線過程更順暢；作業(yè)現(xiàn)場安裝喂線平臺(tái)方便，操作性高且工藝適用性好；通過環(huán)保包蓋與除塵器系統(tǒng)的聯(lián)合使用，可有效排除球化時(shí)產(chǎn)生的煙塵，提升環(huán)保效率。
關(guān)鍵詞：新型喂線球化站；包芯線；喂線平臺(tái)；環(huán)保包蓋；除塵系統(tǒng)

 

國外在1975年將鋼包喂線技術(shù)投入應(yīng)用，我國是在20世紀(jì)90年代研發(fā)成功喂線技術(shù)并納入精煉工藝。喂線技術(shù)是將各種冶煉用添加劑（脫氧劑、脫硫劑、變質(zhì)劑、合金等）破碎成一定粒度的顆粒（通常為2 mm以下），用冷軋低碳鋼帶將其包復(fù)成包芯線，借助喂線機(jī)將預(yù)定長度的包芯線以一定的速度穿過渣層，隨著包芯線外層鋼帶不斷熔化，被其包裹的添加劑迅速熔化后進(jìn)入鋼液[1]。由于所加入的冶煉用添加劑與金屬液之間的反應(yīng)是在熔液內(nèi)部進(jìn)行，因而可以避免合金元素被空氣和熔渣氧化燒損；又由于這一反應(yīng)是在具有一定靜壓頭的熔液深處進(jìn)行，因而能使添加劑或其蒸氣與被處理金屬之間有較大的接觸面積和較長的反應(yīng)時(shí)間，所以金屬液內(nèi)部的各種反應(yīng)進(jìn)行得更加充分。與其他精煉處理方法相比，喂線技術(shù)具有如下一些
優(yōu)點(diǎn)：①合金收得率高，添加劑用量少；②加入合金量精確，結(jié)果重現(xiàn)性好；③容易實(shí)現(xiàn)處理作業(yè)的機(jī)械化或自動(dòng)化[2]；④從環(huán)境改善角度，采用喂線技術(shù)處理鐵液時(shí)，產(chǎn)生的煙氣量比采用老工藝要少，這對(duì)改善工作環(huán)境是有利的[3]；⑤從勞動(dòng)強(qiáng)度角度，使用喂線法，可減少工人領(lǐng)、稱添加劑的勞動(dòng)強(qiáng)度[4]。 1 喂線球化站喂線球化站主要由包芯線及包芯線架、進(jìn)線籠、喂線機(jī)、出線導(dǎo)管、喂線平臺(tái)、包蓋部分及其控制系統(tǒng)組成（見圖1），其現(xiàn)場使用情況見圖2。 2 各組成部分設(shè)計(jì)制作及功能
2.1 包芯線及包芯線架
包芯線使用時(shí)，主要的抽線方式是從內(nèi)圈起，因此拆開外包裝后，為防止包芯線松散和抽線時(shí)包芯線折斷、混亂、抽出多圈的情形發(fā)生，需將包芯線放置在包芯線架子內(nèi)，并設(shè)置好包芯線架。如圖3所示，主要由弧形頂架，多個(gè)支撐桿，調(diào)節(jié)螺母，底架邊框和基腳構(gòu)成。底架的作用是起支撐和運(yùn)輸時(shí)叉運(yùn)，支撐桿的作用是防止包芯線松散和支撐頂架，頂架的內(nèi)圈呈圓弧狀分布、且短軸比包芯線內(nèi)圈小、長軸不小于包芯線的外圈，抽出包芯線時(shí)，包芯線沿出線孔滑動(dòng)，不會(huì)折斷包芯線，且進(jìn)線順暢。
2.2 進(jìn)線籠
進(jìn)線籠主要作用是將各包芯線分隔開、導(dǎo)入喂線機(jī)內(nèi)、將彎曲狀的包芯線理直，并防止折斷。如圖4所示，進(jìn)線籠由圓弧形圓管、 圓環(huán)、加強(qiáng)筋、支撐桿、多個(gè)直徑遞減的圓環(huán)組成， 使用時(shí)包芯線從直徑大的一端進(jìn)入，從直徑小的一端 出來，順暢地進(jìn)入喂線機(jī)。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，弧形圓管 半徑r介于760～1 200 mm之間，生產(chǎn)使用中最為方便。 若r小于700 mm，包芯線拆線易損傷；r大于1 200 mm，比較占位置且穿線不方便。

2.3 喂線機(jī)
喂線機(jī)為喂線站的主要部分。因鑄造車間現(xiàn)場通 常粉塵大、溫度高，因此選擇喂線機(jī)既要考慮穿線等 操作使用的方便性，又要考慮便于維護(hù)保養(yǎng)和適用現(xiàn) 場環(huán)境。如圖5所示的喂線機(jī)，主要由機(jī)箱、驅(qū)動(dòng)裝 置、夾緊裝置和進(jìn)線管、出線管組成[5]；驅(qū)動(dòng)裝置由 二套相同的帶電機(jī)的減速電機(jī)組成，喂線主動(dòng)輪安裝 在減速機(jī)輸出軸上，夾緊裝置由氣缸、兩套“L”型壓 板和兩個(gè)從動(dòng)輪組成。工作時(shí)，先把包芯線從進(jìn)線導(dǎo) 管穿入機(jī)箱內(nèi)，并經(jīng)喂線主動(dòng)輪與從動(dòng)齒輪間穿至出 線彎導(dǎo)管內(nèi)。啟動(dòng)電機(jī)帶減速機(jī)并對(duì)氣缸正向通氣， 氣缸帶動(dòng)“L”型壓板以支軸為中心旋轉(zhuǎn)、張開，從 而使從動(dòng)齒輪靠近主動(dòng)輪，將包芯線卡緊，使包芯線 發(fā)生齒形形變，主動(dòng)輪、包芯線、從動(dòng)輪間形成嚙合 運(yùn)動(dòng)，往前傳送包芯線，實(shí)現(xiàn)喂線。若反向?qū)飧淄?氣，使“L”型壓板以固定銷為中心收縮，從動(dòng)輪離開 主動(dòng)輪[6]。
2.4 出線導(dǎo)管
出線導(dǎo)管的作用是將包芯線導(dǎo)向并垂直進(jìn)入球化 包中心處。包芯線通過喂線機(jī)后，通常會(huì)被拉直并壓 扁，因此出線導(dǎo)管需設(shè)計(jì)成弧形，使包芯線的運(yùn)動(dòng)軌 跡沒有明顯的拐角，從而使整個(gè)喂線過程順暢，能有 效地減少卡線、折線的故障發(fā)生?；⌒纬鼍€導(dǎo)管半徑 介于1 500～2 300 mm之間，出線最為順暢，若半徑小于1 000 mm容易產(chǎn)生折線現(xiàn)象，同時(shí)使包芯線的入射角度在喂線開始時(shí)盡可能保持垂直[7]。
 
 
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2.5 環(huán)保包蓋
由于球化反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生廢氣煙塵，為了滿足國家對(duì)環(huán)保的要求以及改善工人作業(yè)環(huán)境，設(shè)計(jì)了環(huán)保包蓋，由包蓋、箱式煙塵收集罩、排煙管組成，均采用鋼板焊接而成。包蓋下面用耐火材料打筑而成，且中間有通煙塵的孔；包蓋上部開有透氣孔，便于耐火材料里的水分排出，避免耐火材料開裂（見圖7）。環(huán)保包蓋通過索鏈懸掛在喂線平臺(tái)下方，排煙管一端安裝在箱式煙塵收集罩上，且排煙管的安裝方向可以根據(jù)現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)整；另一端套主除塵風(fēng)管內(nèi)，因此可作一定幅度的擺動(dòng)，從而當(dāng)球化包進(jìn)入喂線站時(shí)，若與環(huán)保包蓋發(fā)生碰撞，可起到緩沖的作用。喂線時(shí)，球化包與環(huán)保包蓋緊密閉合，喂線時(shí)所產(chǎn)生的煙塵能有效地收集，且收集煙塵的能耗小。
 
2.6 喂線平臺(tái)
喂線平臺(tái)既起安裝喂線機(jī)、進(jìn)線籠、出線導(dǎo)管、 環(huán)保包蓋的作用，又起防止球化反應(yīng)時(shí)鐵液飛濺的作 用，因此設(shè)計(jì)制作需考慮其強(qiáng)度與安全性。制作好后 需按GB 4053.3—2009《固定式鋼梯及平臺(tái)安全要求 第 3部分：工業(yè)防護(hù)欄桿及鋼平臺(tái)》的要求制作欄桿和踢 腳板，按GB 4053.1—2009《固定式鋼梯及平臺(tái)安全要 求 第1部分：鋼直梯》或GB 4053.2—2009《固定式鋼 梯及平臺(tái)安全要求 第2部分：鋼斜梯》要求制作樓。
 
2.7 控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)主要由配電柜箱體、觸摸屏、PLC、變 頻器、按鈕、計(jì)數(shù)裝置組成。考慮使用環(huán)境粉塵相對(duì) 比較大、實(shí)際使用工作時(shí)間短，配電柜箱體需防塵較 好。計(jì)數(shù)裝置安裝在喂線機(jī)內(nèi)、從動(dòng)輪側(cè)，起計(jì)量喂 線長度的作用。觸摸屏、PLC、變頻器、按鍵均安裝在 配電柜箱體中，而且觸摸屏有讀取、設(shè)置喂線參數(shù)以 及存儲(chǔ)生產(chǎn)記錄的功能；PLC為整個(gè)控制系統(tǒng)的核心 部分，主要起運(yùn)算及控制功能；根據(jù)設(shè)定的參數(shù)，與輸入的鐵液重量，計(jì)算喂線長度、退線長度、喂線速 度；接收計(jì)數(shù)裝置反饋的信號(hào)，與計(jì)算出來的理論長 度進(jìn)行比較，確定運(yùn)行喂線、退線；通過控制變頻器 和氣缸的電磁閥，進(jìn)而控制喂線機(jī)的電機(jī)起停以及正 反轉(zhuǎn)、氣缸的正向通氣或反向通氣，從而實(shí)現(xiàn)喂線與 退線功能。

 

3 除塵系統(tǒng)
3.1 除塵器的選擇
喂線球化處理時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的煙塵，它的主要成分是氧化鎂、氧化鐵、氧化硅，其分散度大（粒徑既有大于10 μm的，也有數(shù)微米以下的），溫度高。為防止二次污染，采用旋風(fēng)除塵器組合布袋除塵器的方式進(jìn)行干式處理，采用旋風(fēng)除塵器進(jìn)行一級(jí)除塵，將大顆粒的粉塵除下來，然后再進(jìn)布袋除塵器處理粒徑為數(shù)微米以下的粉塵。布袋除塵器的布袋需采用耐 高溫覆膜布袋。

3.2 處理風(fēng)量
因環(huán)保包蓋與球化包緊密閉合，所需的風(fēng)量小， 但考慮布袋除塵器的布袋最高溫度小于300 ℃，因此需 引入大量的冷風(fēng)，降溫后進(jìn)入布袋除塵器。
 
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一般抽風(fēng)口設(shè)在密閉罩上部的風(fēng)量，按式（1）[8] 計(jì)算：
Q=3 600 f·VJ （1）
=3 600 f×0.5 =1 800 f
按引入4倍的冷風(fēng)計(jì)量，總的風(fēng)量為：
Q=5×1 800 f =9 000 f （2）
傳統(tǒng)的沖入法現(xiàn)場，為提高吸塵效果，通常會(huì)做 成通風(fēng)柜形式的吸塵罩，風(fēng)量按式（2）[8]計(jì)算：
Q=22 745F' （3）
式（1）-（3）中：Q為抽風(fēng)量，m3 /h；f為密閉罩截面 面積，m2；VJ為垂直于密閉罩的平均風(fēng)速，m/s，一般 按VJ=0.25～0.5 m/s；F'為框門面積，m2 。式（2）的值 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于式（3）的值，由此可知，喂線技術(shù)所需的吸 塵風(fēng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的沖入法的吸塵風(fēng)量
 
4 結(jié)束語
新型喂線球化站由包芯線及包芯線架、進(jìn)線籠、喂線機(jī)、出線導(dǎo)管、喂線平臺(tái)、包蓋部分及其控制系統(tǒng)組成。內(nèi)圈抽取式包芯線架可有效避免拆開外包裝后，包芯線松散和抽線時(shí)包芯線折斷、混亂、抽出多圈的情形發(fā)生。進(jìn)線籠由圓弧形圓管、圓環(huán)、加強(qiáng)筋、支撐桿、多個(gè)直徑遞減的圓環(huán)組成，使用時(shí)包芯線從直徑大的一端進(jìn)入，從直徑小的一端出來，順暢地進(jìn)入喂線機(jī)。錯(cuò)層式喂線機(jī)使包芯線從進(jìn)線導(dǎo)管穿入機(jī)箱內(nèi)，并經(jīng)喂線主動(dòng)輪與從動(dòng)齒輪間穿至出線彎導(dǎo)管內(nèi)，使包芯線發(fā)生齒形形變，主動(dòng)輪、包芯線、從動(dòng)輪間形成嚙合運(yùn)動(dòng)，往前傳送包芯線，實(shí)現(xiàn)喂線。出線導(dǎo)管需設(shè)計(jì)成弧形，使包芯線的運(yùn)動(dòng)軌跡沒有明顯的拐角，從而使整個(gè)喂線過程順暢，能有效地減少卡線、折線的故障發(fā)生。喂線平臺(tái)按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制作，視作業(yè)現(xiàn)場方便裝，適用性好，能保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。通過環(huán)保包蓋與除塵器系統(tǒng)的聯(lián)合使用，使球化處理時(shí)產(chǎn)生的煙塵能有效地收集排除，且收集煙塵的能耗較小。
 
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