ＬＧＺ－１５００Ｙ型鋁桿連鑄連軋生產(chǎn)線收線系統(tǒng)和抽排煙裝置的改造

摘要：利用數(shù)學(xué)模型重新設(shè)計(jì)了收線系統(tǒng)，減小了鋁桿在收線管內(nèi)的摩擦力，改進(jìn)后的收線系統(tǒng)，故障率大幅降低，基本上杜絕因斷頭引發(fā)的堵管停車事故，由于摩擦阻力的減小，節(jié)約了潤滑油脂。通過改進(jìn)抽排煙裝置，高效能的排油煙系統(tǒng)大大改善了生產(chǎn)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：鋁桿；連鑄連軋；摩擦阻力；曳物線公式；收線系統(tǒng)；油煙搜集器

LGZ-1500Y型鋁桿連鑄連軋生產(chǎn)線收線系統(tǒng)采用搖頭甩線自由跌落式成圈裝置，該裝置設(shè)計(jì)簡單，制作容易，成本低，操作方便，唯一缺點(diǎn)是容易發(fā)生斷頭“堵管”事故。每次事故處理必須用人工拉出殘留在收線管內(nèi)的斷頭鋁桿，每處理一次堵管事故會影響約500多公斤的產(chǎn)量，而且造成大量的廢桿需回爐重熔，浪費(fèi)了資源，加大了鋁桿的生產(chǎn)成本。同時(shí)LGZ-1500Y型鋁桿連鑄連軋生產(chǎn)線的抽排煙裝置采用了敞開式方式，排油煙效果很差。

通過多年的生產(chǎn)實(shí)踐，組織專業(yè)人員進(jìn)行分析、研究、試驗(yàn)，經(jīng)過多次改進(jìn)，重新設(shè)計(jì)一套收線系統(tǒng)和抽排煙裝置，取得了很好的效果。

1 LGZ-1500Y型鋁桿連鑄連軋生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)缺陷

原設(shè)計(jì)從軋機(jī)最后一道次鋁桿出口至收線筐中心線水平距離約10m，其中前端2.5 m呈水平狀態(tài)，圓弧過渡后以直線的形式與上端圓弧連接，仰角約30°，收線管用φ75mmX4.5mm鋼管制作，為了處理斷頭和安裝方便分為三段制造，鋪設(shè)在8號槽鋼內(nèi)。搖頭減速機(jī)采用鏈條傳動，收線筐移位采用電機(jī)減速裝置。從外觀和整體設(shè)計(jì)分析，該系統(tǒng)的主要核心部分收線管的形狀不符合生產(chǎn)實(shí)際，鋁桿在收線管內(nèi)運(yùn)動摩擦阻力大，距離長，爬坡高差大。收線管內(nèi)徑和減速機(jī)主軸孔徑為φ66mm，由于內(nèi)徑偏大，運(yùn)動的鋁桿在管內(nèi)波動幅度大。在高溫狀態(tài)下極易發(fā)生彎曲變形而形成“堵管”事故。

在鋁桿生產(chǎn)過程中，斷續(xù)加入收線管內(nèi)的高溫潤滑油脂（二硫化鉬）與約300℃高溫狀態(tài)下的鋁桿接觸，發(fā)生大量的油煙氣體。原設(shè)計(jì)在鋁桿出口端安裝了一個約1.1m2的敝開式抽油煙罩，通過引風(fēng)機(jī)抽吸，把油煙氣體排放于室外，該裝置效果很差，大約有50%的油煙氣體散發(fā)于生產(chǎn)車間內(nèi)，嚴(yán)重影響環(huán)境和損害操作人員身體健康，而且嚴(yán)重污染設(shè)備，容易造成電氣設(shè)備短路。兆豐公司就曾經(jīng)因灰塵短路燒毀250KW直流電機(jī)，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。

2 收線系統(tǒng)裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)

針對原設(shè)計(jì)存在的缺陷，我們采取縮短距離，降低高度，縮小管徑，曲線連接，減小阻力的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

2．1 縮短距離

在能完成繞桿成圈的原則下，盡量選擇最短的距離，把鋁桿出口至收線筐中心線的距離10m縮短為8m，節(jié)約了占地面積。

2．2 降低高度

采用半地坑式方案，收線筐設(shè)在室內(nèi)地平以下1.2m，即把收線管爬坡高度由4.4m降低至3.285m甩線管平臺至收線筐的高度保持約3 m左右。其繞桿成圈性能不受影響，而且可以充分利用鋁桿本身的自重作用和慣性作用，在斷頭現(xiàn)象發(fā)生后，使鋁桿能繼續(xù)向前運(yùn)動。實(shí)踐證明：在正常生產(chǎn)中，斷頭鋁桿在離開軋機(jī)失去前進(jìn)的動力后，依靠上述作用能繼續(xù)向前運(yùn)動4m以上。

2.3 縮小管徑

經(jīng)實(shí)踐試驗(yàn)優(yōu)選引線管內(nèi)徑為φ32mm；收線管內(nèi)徑為φ47-48mm，減速機(jī)主軸孔內(nèi)徑為φ35mm，甩線管內(nèi)徑為φ40mm。由于收線管內(nèi)徑縮小后減小了鋁桿在管內(nèi)的波動幅度，使鋁桿在收線管內(nèi)的彎曲變形量相對下降，當(dāng)斷頭發(fā)生后，后續(xù)鋁桿可以順利通過，維持正常生產(chǎn)。同時(shí)，由于收線管內(nèi)徑縮小后鋁桿運(yùn)動空間減小，依靠運(yùn)動中的鋁桿與斷頭鋁桿之間的摩擦力和斷頭鋁桿的慣性運(yùn)動，可以把殘留在管內(nèi)的斷頭鋁桿被“拖、帶”出管外，從而達(dá)到不堵管的目的。

2.4 曲線連接

這是優(yōu)化設(shè)計(jì)的核心。運(yùn)動中的鋁桿從出口A點(diǎn)到達(dá)與上段弧形相切的C點(diǎn)時(shí)，由于鋁桿的自重怍用，在A、C兩點(diǎn)之間的鋁桿絕對不是直線，它是自然下垂而形成的-條弧形曲線，假設(shè)鋁桿在A、C兩點(diǎn)之間的長度為一定值時(shí)，則A、C兩點(diǎn)之間是一條固定不變的曲線（見圖1)。如果收線管的形狀完全符合上述曲線，在理想狀態(tài)下，當(dāng)鋁桿處于收線管中心時(shí)，鋁桿在A、C段應(yīng)與收線管內(nèi)壁沒有接觸點(diǎn)，也就是說鋁桿與收線管沒有摩擦阻力。實(shí)際上由于搖頭機(jī)使鋁桿作回轉(zhuǎn)運(yùn)動，鋁桿在收線管內(nèi)的運(yùn)動阻力是呈周期性變化的。甩線管的出口方向與鋁桿運(yùn)動方向相同，并且處于同一平面時(shí)，阻力較小；方向相反處于同一平面時(shí)，阻力較大。當(dāng)鋁桿甩大圈時(shí)，阻力減??；甩小圈時(shí)，阻力增加。另外，鋁桿的自然弧垂形狀與鋁桿的軋制工藝和鋁桿的力學(xué)性能有關(guān)，軋制溫度高，鋁桿抗拉強(qiáng)度較低時(shí)，曲線形狀下垂幅度較大，反之較小。我們以A4、A6型鋁桿的生產(chǎn)工藝為基礎(chǔ)，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)選擇了一條阻力最小的曲線，并引用數(shù)學(xué)二次曲線曳物線公式于以規(guī)范化計(jì)算，其計(jì)算過程如下。曳物線公式：

設(shè)定：a=3 600(計(jì)算單位均以mm計(jì))。

鋁桿出口A點(diǎn)坐標(biāo)為：xA=-7 194；

y坐標(biāo)每隔100～200取一個計(jì)算點(diǎn)，運(yùn)用上述公式依次計(jì)算出對應(yīng)x的坐標(biāo)。其結(jié)果見表1。

按上述坐標(biāo)作圖(圖1)。

選取A、C段為應(yīng)用曲線，A、B段為引線管近視為直線段，仰角約6°30′，C、D段為半徑1 000mm，圓心角為129°16′的弧形曲線，在C點(diǎn)與曳物線相切連接，為了制作安裝方便在C點(diǎn)可用法蘭對接。整條曲線過渡圓滑勻稱。

2．5 減少阻力

鋁桿在收線管內(nèi)運(yùn)動阻力最大的部分在C、D弧形段，為了減少阻力，我們在C、D弧形段設(shè)計(jì)安裝五個弧形滾動導(dǎo)輪，呈月牙形嵌入管內(nèi)壁，嵌入管內(nèi)的最大高度約2.5 mm，切入弧度約130°。鋁桿在此段由滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，最大限度地減小了鋁桿在收線管內(nèi)的摩擦阻力，為斷頭鋁桿能夠被自動排出創(chuàng)造了最有利的條件。應(yīng)當(dāng)注意的是：滾動導(dǎo)輪的外形與收線管的切口形狀制作要求很嚴(yán)格，不能出現(xiàn)迎向鋁桿運(yùn)動方向的突出棱邊。否則反而會增加鋁桿的出線阻力，效果會適得其反。

3 抽排煙裝置改造和其它輔助裝置改進(jìn)

3.1 為了提高油煙氣體的排放效果，用密封式油煙搜集器取代敞開式抽油煙氣罩。安裝在收線管和減速機(jī)主軸的相鄰處用φ133mm鋼管通過空心立柱，地下管道與5.5 kW引風(fēng)機(jī)進(jìn)口連接后，以全封閉的形式把油煙氣體排出室外。該裝置投入使用后，除去添加潤滑油脂的瞬間，有少量的煙氣被鋁桿帶出之外，其余收線管內(nèi)的煙氣均被排放室外，效果很好。

3.2 在收線管B、C段套裝φ108mm的無縫鋼管，在兩層管中間通以冷卻水(與鑄機(jī)冷卻水系統(tǒng)連接)，降低了出線管溫度，減少了潤滑油脂消耗量，同時(shí)也減少了油煙氣體，而且潤滑性能增加，出線阻力減小。

3.3 用螺旋傘齒輪傳動封閉式減速機(jī)取代原鏈條式傳動裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，故障率極小。為節(jié)約制造成本，可以采用國內(nèi)長安、昌河等小型汽車的后橋傳動螺旋傘齒輪。減速機(jī)殼體做成雙層結(jié)構(gòu)連接循環(huán)冷卻水降溫，效果更佳。

4 改造后情況

優(yōu)化設(shè)計(jì)改進(jìn)后的收線系統(tǒng)，使用效果很好。在正常生產(chǎn)中，連續(xù)發(fā)生了三個斷頭現(xiàn)象時(shí)，不用采取任何措施，完全可以自動排出管外，而不會形成堵管事故。潤滑油脂消耗量降低50％，約90％的油煙氣體排放室外，車間環(huán)境大為改善。搖頭減速機(jī)操作靈活，成圈大小可隨意調(diào)節(jié)，無需人工排線，每筐鋁桿的重量可以達(dá)到2.5 t～3 t。設(shè)備運(yùn)行生產(chǎn)鋁桿累計(jì)達(dá)3萬t以上，該系統(tǒng)除去更換滾動導(dǎo)輪之外，各裝置均正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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