国产轧制高锰钢板在抛丸设备上的应用



洛阳某公司是生产拖拉机发动机缸体、缸盖和各种箱体的专业生产厂家,主要配套各系列大中型拖拉机。另外还配套国内外多个厂家的缸体、箱体类铸件,年生产10万t铸件。随着近几年客户对产品质量的要求提升,甚至对表面质量的要求近乎苛刻,公司对抛丸设备进行了多次改进,在提高抛丸机易损件的使用寿命上也作了很多的尝试,尤其是在国产轧制高锰钢板的使用上取得了一些进步。


1抛丸设备的现状


我公司现使用机械手抛丸机(DISA)、连续式抛丸室、积放式585抛丸机、15GN、28GN履带抛丸滚筒及吊钩式抛丸机等多种抛丸清理设备,年清理铸件近10万t。由于各种设备制造厂家水平差异,在使用过程中的维护投入差别也很大,如表1所示。
磨耗件在抛丸设备的维护费用中占用了绝大部分的比例,根据我们的经验这一比例接近80%。国产抛丸设备在使用中后期时清理室的飞砂现象较严重,这包括室壁护板的破损带来的漏洞,连续式抛丸机的轨道间隙也是钢丸外漏的主要原因,维护的工作量很大,维修费用也很高,所以提高抛丸设备磨耗件的寿命是非常重要的。

表1抛丸设备的维护成本

2抛丸设备磨耗件改进的方向和措施


在2002年引进机械手抛丸机(DISA)后,生产效率得到了大幅度的提升,维护费用也得到了有效的控制。针对这一现象经分析,得出如下结论:

1)在清理室内部全部采用轧制高锰钢护板,可以有效提升防护等*;

2)室壁采用压嵌式结构,减少接缝部位出现漏洞的几率,提高了使用寿命;

3)在局部比如分离器、斗式提升机的抛砂处等部位必须采用轧制高锰钢材料,提高抗冲击和耐磨能力;

4)核心部件如机械手采用优质高锰钢,寿命在7a以上。


近几年国产轧制高锰钢板在生产工艺和控制水平上有了较好的发展,在机械性能方面有了明显的提高如表2。基本接近进口优质高锰钢板的水平。
表2国产轧制高锰钢板机械性能
Mn13耐磨高锰钢板特别适用于冲击磨料磨损、挤压、和高应力碾碎磨料磨损等恶劣工况,常用于制造球磨机衬板,锤式破碎机锤头等,破坏形式以磨损消耗为主,部分会断裂、变形。磨损分为三种:金属构件表面间相互接触并运动的摩擦磨损;其他金属或非金属物料打击金属表面的磨料磨损和流动气体或液体与金属接触导致的冲蚀磨损。耐磨钢板的耐磨性能取决于材料本身,而抗磨钢则在不同的工况条件下表现出不同的耐磨性,材料本身和工况条件两者才能决定其耐磨性能。近年来Mn13轧制钢板在外资、合资企业中得到广泛应用,由于国产轧制钢板在价格上的优势,我们决定在国产抛丸设备中进行取代铸造护板的尝试,并取得了一定效果。


3国产高锰轧制钢板在抛丸设备中的应用

3.1履带抛丸滚筒的侧壁和顶棚护板

改造前:履带抛丸滚筒内壁护板采用特种铸铁护板,护板依靠螺栓连接固定,为增加耐用程度在清理室内部使用包铸螺母,由于在工作中护板受到工件的强烈冲击,造成螺母固定不可靠,护板经常脱落、破损或造成履带的运转不正常影响生产效率,带来的维修工作量也很大,同时维护成本也很高。
改造后:侧壁护板采用轧制高锰钢护板,整体制作安装,采用螺栓连接形式固定在基础原板上;在抛射方向一侧的护板背面增加防变形筋,降低整块护板的变形度;改造后的照片见图1、图2。改造后侧壁护板已经使用4a,两班工作制计算,在20000h左右,故障停机基本为零,防护程度大大提高;顶棚由于不直接受钢丸击打,寿命在5a左右。每年可以节约大量的维修资金
图1内壁护板

图2侧壁护板

图3吊钩
3.2吊钩式抛丸机的吊具


改造前:原装吊具采用Q235材料圆钢制作,每钩可以吊挂4个零件进行抛丸处理,生产效率不能满足要求;另外由于吊具材料的选用不合适,使用时间往往在一个月左右,需要制作备用的吊具作备件,占用了大量的资金。
改造后:使用轧制高锰钢板作吊钩材料,整体为焊接结构,吊具中心采用十字拉筋结构,外圆采用16mm厚高锰钢板滚制而成,圆周均匀分布6个高锰钢板割制而成的吊钩,根据清理不同的铸件可以更换相应的吊钩如图3所示。生产效率提升50%,使用寿命在3a以上。按照两班工作制计算,寿命在15000h左右。在使用过程中发现割制的吊钩旋转角度受到一定的限制,影响抛丸效果,和钢材供应商商量后,决定后续的吊具选用φ30高锰钢棒材制作,效果更好。

3.3机械手抛丸机(DV2-450)机械手的国产化

机械手是机械手抛丸机的核心部件,主要用来夹持铸件进行抛丸清理。工作时4台抛丸器同时射砂,每分钟抛丸量在1.8t,工作环境相当恶劣。进口机械手使用已经接近8a,局部变形严重,需要更换。由于进口备件价格相当高,我们决定继续走国产化的尝试。按照三步走的思路:
1)上夹爪结构相对简单,先采用国产高锰钢制作,在使用期间按照月、季度进行变形的测量和数据分析。在一个季度内如果变形量不超过2%,继续下夹爪的尝试;
2)下夹爪制作安装,同样测量变形量,如果在2%以内,可以进行机械手臂的制作安装;
3)机械手手臂的制作安装,同样进行变形量的测量和分析。
3.4抛丸室室体及局部材料的改造
在抛丸机室体内部正对抛丸器的壁上,采用铸造护板压嵌式结构,在接缝中间室体的壁上加焊50mm宽,12mm厚的高锰钢进行二次防护,主要防止护板边缘破损后仍然可以正常防护,减少丸砂对室体造成的损坏。斗式提升机和螺旋分离器连接部位采用高锰钢板,可以有效防止钢丸对螺旋分离器的冲击,提高局部的寿命,减少维修的工作量。丸砂分离器也可以在风口部位采用轧制高锰钢板,减少钢丸分离时对局部造成的冲击,达到提高使用寿命的目的。

4使用国产轧制高锰钢板的体会

1)国产轧制高锰钢板可以替代进口高锰钢板在抛丸机上的应用;

2)在非正对抛丸器抛射方向上可以有效代替铸造护板,降低维修工作量,节约使用成本;

3)对关键的部件可以进行国产化轧制高锰钢板的尝试工作,已达到降低成本的目的。