过盈热转配
工业设备中有许多重要零部件是用厚壁圆筒过盈热装配后加工而成的,一般都由心轴、闷头、厚壁圆筒体采用高温过盈热装配工艺,将圆筒两头加热到500～600℃ ,镀锌铁丝生产设备把闷头热装配在滚筒内,按照热胀冷缩原理,待圆筒自然冷却后将闷头抱合成一体;机械加工时,为了尽可能减小动平衡误差,以圆筒外径为定心基准加工两头心轴外圆。这样,一方面降低了圆筒零件的加工成本,减小了心轴与圆筒的不同轴度误差,还减轻了零件自重,节省了材料。因此是机械加工行业最常采用的制造工艺。 在上述制造工艺中,厚壁圆筒两端加热是实现热装配工艺的关键,许多工厂采用烧焦碳地炉的落后工艺,浪费了能源,影响了环保,工人劳动强度大,生产效率低,安全条件差,特别是一些直径较大的圆筒,因焦碳埋不住筒体,造成加热不均匀、过烧等问题,常需多次返工才能勉强装配,严重影响了产品质量,是亟待解决的工艺难题。为此,笔者在郑州纺织机械厂参与了厚壁圆筒过盈热装配炉的工艺方案研讨与设备设计。
2 相对落后的热装配加热工艺
在调研中,看到有些厂家采用开放式煤气(或天然气)地炉的加热方案,经实地考察,虽然此方案满足了流水线作业的要求,但大气式烧咀发热量低,多用于铸工造型烘干,用在地炉上效果极差,经常是贴近火焰的零件表面温度高,一旦转到上面,温度严重下降,加热极不均匀;加上保温措施不利,只能勉强用于小直径的圆筒加热,且零件表面氧化严重,加热温度不够高,现场工人反映不如原有的焦碳地炉好用。
另外,也看到一些厂家采用的专用台车式炉加热方案,此方案加热温度比较均匀、到位,但不符合流水线作业要求,台车一次加热辊筒太少,工作效率太低;加热辊筒多了,装到最后温度下降太多,影响装配效果;工人高温操作环境恶劣,劳动强度大,卸车工作条件危险;装料较多或加热大直径圆筒时,炉膛透热面积较大,热损失较多,加热效率上不去。此方案因工作效率低,工人劳动强度大,尽管在许多工厂使用,也不受现场工人欢迎。
3 热装配专用设备的工艺方案及结构设计
根据上述方案的调查比较,按照流水线作业的工艺要求,提出了新的设计方案如图2所示。采用炉底、后墙、炉顶3面固定,炉前面、两侧面共3个活动炉门随机调整密封的炉型结构。炉底地沟采用耐火砖砌制;地沟以上后墙、炉顶采用硅酸铝耐火纤维轻型结构。具体作法是:
先用槽钢、角钢型材焊成炉体钢架,在钢架上焊接固定钢板网(也可以是粗铁丝网,但镀锌铁丝不太好焊接),用细铁丝把耐火纤维压缩块临时捆扎在钢板网上,再用专用的耐火泥粘接剂外敷在炉后墙和炉顶表面,透过钢板网孔粘接固定硅酸铝耐火纤维,形成严密的隔火炉墙,待耐火泥粘接剂干结后形成坚硬的墙皮壳体,既保护了硅酸铝耐火纤维使之免于风化和受潮,又密封了炉墙炉顶,形成可靠的轻型炉顶(此外,采用传统耐火砖炉型,很难作成单墙体悬空吊顶)。从而实现了炉底、炉顶、炉后墙3面固定的设计要求。炉体两侧及前面有3扇吊装活动炉门,根据炉膛进料出料要求随机启动两侧活动炉门,而后随时封闭;再根据圆筒直径调整前门开启高度,最大限度地减少炉膛热量损失,提高加热效率。炉膛采用上3下4共7个烧咀供热,最大耗气量为700 m3 h。在加热小直径圆筒时,可只采用地沟里的4个烧咀供热;加热大直径圆筒时,上下7个烧咀同时供热,提高了炉体适应能力,增加了圆筒与火焰的接触面积与时间,有效提高了加热速度。此炉汇集了流水线地炉与台车式炉窑的优势,在炉型设计上有所创新。
1993年4月,该设计项目按图纸施工就绪后,一次试炉成功,经10 a的实际使用,充分显示了各方面的优越性,具体表现为以下几点:
(1)与原焦碳地炉相比,生产效率提高3倍左右。
(2)该热装配专用炉的设计成功,可从根本上彻底结束热装配工艺直接烧煤的落后作业方式,改善了现场操作工人的劳动条件,大大降低了操作工人的劳动强度,改善了周围的工作环境,消除了粉尘污染。
(3)经初步测定,该热装配专用炉热效率在15%以上。
图2 过盈热装配专用加热炉
4 进一步改进意见
(1)以前采用烧咀仍是20世纪50、60年代使用的低压煤气烧咀。如能选用新型节能型燃烧装置,定可进一步提高热效率,降低能耗。
(2)基于热装配流水作业的特点,决定了该炉型只能开放性燃烧,不论炉体是否设计烟道,烟气都会通过圆筒出现在炉前,造成高温;在炎热的夏天,炉前工况仍不十分理想,仍需要进一步强化炉前的通风配套设施。
(3)虽然该炉型一次试炉成功,但期间风险重大,如烧咀阀门不严或炉前通风不良,形成炉前煤
气淤积,贸然点火就会造成严重的人身伤亡事故。故笔者建议,一定要特别重视炉前配套通风设施的完善、可靠性。
(4)为防止炉顶、后墙透火,硅酸铝耐火纤维的施工可靠性至关重要,所以,必须由有经验的人来施工,避免炉体工作时透火,造成电线、煤气管道受热,形成难以想象的重大工伤事故和损失。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议