至德鋼業(yè)不銹鋼管外壁除銹裝置的設計與研究

  浙江至德鋼業(yè)有限公司介紹了一種不銹鋼管外壁除銹裝置，主要用于除去不銹鋼管外壁鐵銹等雜質。該設備主要由移動裝置、升降機構、傳動裝置、主軸裝置、噴水環(huán)、吹氣環(huán)組成，通過電氣系統(tǒng)的控制實現(xiàn)不銹鋼管外壁的除銹任務。在環(huán)境和時間的影響下，不銹鋼管外壁會產生鐵銹及雜質，嚴重影響不銹鋼管的使用性能。隨著市場對不銹鋼管外壁質量要求的提高，對不銹鋼管在線除銹設備的需求量日益增加。浙江至德鋼業(yè)有限公司承攬了集團公司不銹鋼管外壁除銹裝置機械及電氣系統(tǒng)的設計、制作及相關技術服務，主要用于鋼管在線除銹任務。本文介紹了一種不銹鋼管外壁除銹裝置，以其設備簡單、易于維護的優(yōu)點迅速占領市場。

  不銹鋼管外壁除銹裝置是通過電機帶動皮帶輪將動力傳給主軸，主軸上裝有多個鋼絲刷，鋼絲刷的末端配有重錘，主軸在電機驅動下高速旋轉，旋轉時產生離心力，重錘在離心力的作用下可以將鋼絲刷壓向鋼管，從而使鋼絲刷在旋轉過程中，能將鐵銹及雜質從鋼管表面除去。在不除銹的情況下，移動小車帶動整體設備移出，離線檢修。

一、技術參數(shù)

主軸電機：5.5 kW；

主軸轉速：150～450 r/min，變頻調速；

不銹鋼管外徑：Φ139.7～Φ273 mm；

不銹鋼管長度：6000～15 000 mm；

不銹鋼管最大單重：2000 kg；

不銹鋼管全長彎曲度：≤全長的0.2%；

不銹鋼管表面狀態(tài)：熱處理或熱軋后鋼管。

二、基本結構

  除銹裝置包括機械設備、水路系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)。

1.機械設備

  除銹裝置機械結構如圖所示，包括移動裝置、升降機構、傳動裝置、主軸裝置、噴水環(huán)及吹氣環(huán)等。

2.移動裝置

  移動裝置由移動小車、軌道、小車壓緊裝置組成。設備工作時，兩個氣缸將整套裝置壓緊，避免震動；在不除銹的情況下，移動小車帶動整體設備移出，離線檢修。

3.升降裝置

   升降機構由升降基座及氣缸組成，更換鋼管規(guī)格時，氣缸工作帶動升降基座，拖動整套設備上下調整，對準鋼管中心。

4.傳動裝置

 傳動裝置由電機、皮帶輪及皮帶組成。皮帶輪安裝在主軸上，通過電機驅動，使主軸旋轉完成除銹任務。

5.主軸裝置

  主軸裝置結構如圖所示。主軸支撐在支撐裝置上，支撐裝置內裝有滾動軸承，主軸可以高速旋轉。主軸由3個分段軸連接而成，主軸二段安裝滾動軸承，主軸一段和三段安裝鋼絲刷及擺桿等部件。由于在除銹過程中，水、銹等雜質比較多，長時間在這樣的環(huán)境下運轉必然影響除銹效果與使用壽命，因此主軸兩端的一段和三段設計為錐形，并在主軸內筒壁上開長孔，這樣在離心力的作用下，水、銹等雜物便會順錐形孔甩出或者直接從內筒壁的長孔流出，減少雜質在主軸內側的沉積，從而延長使用壽命和減少清洗難度。皮帶輪固定在主軸二段上，電機帶動皮帶輪使主軸旋轉。旋轉過程中，擺桿裝置控制鋼絲刷移動并壓緊鋼管，停止旋轉后，鋼絲刷裝配會借助鋼絲刷桿上的彈簧進行復位。

6.潤濕噴水環(huán)

  噴水環(huán)由底座和圓環(huán)組成，圓環(huán)上設有一圈噴嘴，鋼管進入除銹機前，檢測鋼管來料時，閥自動打開，噴水環(huán)噴水，潤濕鋼管。

7.清洗噴水環(huán)

  清洗噴水環(huán)結構和潤濕噴水環(huán)相同，鋼管完成除銹后，傳感器檢測到鋼管，閥自動打開，噴水環(huán)噴水，將鋼管外壁雜質進沖洗干凈。

8.吹氣環(huán)

  吹氣環(huán)設有三排噴嘴，噴嘴與鋼管成一定角度。傳感器檢測到鋼管，閥自動打開，吹氣環(huán)吹氣，將水吹干。

9.水路系統(tǒng)

   水路系統(tǒng)包括接水池、沉淀池、凈水池，一臺泵、球閥、止回閥及管路附件等。設備底部設有接水池，接水池中的水自動流入沉淀池內，經過沉淀流入凈水池，凈水池底設有一臺自吸泵，將水供給噴水環(huán)，循環(huán)利用。

10.氣路系統(tǒng)

   用氣裝置為吹氣環(huán)、鎖緊氣缸及升降機構氣缸，氣動管路接廠房壓縮空氣，并在管路上設有球閥。

11.潤滑系統(tǒng)

  軸承均為干油點潤滑，做機上配管將潤滑點引到設備外。

  12.電氣系統(tǒng)

   電氣系統(tǒng)包括電機傳動系統(tǒng)、PLC和現(xiàn)場操作臺及光電開關。除銹電機由1臺變頻器驅動，采用ABB ACS800系列變頻器，根據鋼管外徑設定旋轉速度；1臺傳動柜，安裝于就近電氣室；潤濕噴水環(huán)前設有鋼管檢測開關，當檢測到鋼管時，潤濕噴水環(huán)噴水，除銹機出口設有不銹鋼管檢測開關，當檢測到鋼管管端時，除銹機電機啟動進行除銹，同時清洗噴水環(huán)、吹氣環(huán)依次延時開啟、關閉，自動完成鋼管除銹工作；現(xiàn)場操作臺主要控制氣缸壓緊小車和檢修時手動操作，并通過除銹機電機速度選擇開關設定轉速。

三、設計特點

1.擺桿裝置

   擺桿裝置見圖，擺桿裝置由支架、擺桿一、擺桿二、套筒、彈簧、磁鐵、鋼絲刷及重錘等組成。兩個擺桿用于限制鋼絲刷運動，主要通過主軸的旋轉，使重錘產生離心力，并通過彈簧將鋼絲刷壓在鋼管外壁上，從而達到除銹的效果。另外，鋼絲刷在不工作時，彈簧能夠及時復位，避免鋼絲刷頭由于復位不及時而造成損壞，從而減少成本。擺桿一和套筒為螺紋連接，可以根據不銹鋼管規(guī)格調整鋼絲刷的起始位置；末端內部裝有磁鐵，刷頭直接吸到磁鐵上，可以比較方便地更換刷頭。擺桿二上設置長孔，可以有效防止離心力過大而使鋼絲刷對鋼管產生過大的壓力，并通過計算分析，設置了可以變化的重錘重量，從而使其能夠根據鋼管直徑來進行變化，達到更好的除銹效果。鋼絲刷分布于傳動軸的兩側，每一側分為兩層，交錯分布，如此布局不僅可以增強不銹鋼管外壁的除銹效果，更換刷子時也能夠更加方便快捷，從而進一步節(jié)省人力，提高效率。

2.升降機構

   不銹鋼管除銹過程中，由于鋼管外徑規(guī)格不同，在輥道上的中心高度不同，故不銹鋼管管體除銹裝置要具備除銹機主機中心位置可調的性能。升降機構包括調節(jié)用的螺栓螺母及標尺，4個升降用的氣缸及相應的節(jié)流閥，導向裝置及行走機構。除銹機的主體上升靠4個氣缸舉起，下降靠自重及氣缸的拉力，用標尺及螺母的調整來確定對于不同外徑規(guī)格的鋼管進行除銹的主機的中心位置。不銹鋼管外壁除銹裝置可以根據現(xiàn)場使用情況整機移動，避免設備檢修時因空間狹小而無法操作等問題。主軸結構可以根據鋼管規(guī)格進行升降調節(jié)，增大使用產品范圍。主軸結構的設計可以通過鋼絲刷除去鋼管外壁鐵銹及雜質，提高不銹鋼管外壁質量。