提高海綿鈦破碎包裝工序合格率的探討

金 旭

（遵義鈦業(yè)股份有限公司，貴州 遵義 563004）

鈦合金是金屬材料領(lǐng)域中一種性能優(yōu)良的金屬材料，鈦合金自身的密度比較低，但同時(shí)具有很高的強(qiáng)度和比模量，具有熔點(diǎn)溫度高、有較強(qiáng)大的耐腐蝕性和抗高溫性，還有非常好的抗蠕變性能與抗氧化性能，是非常有潛力的新一代高溫合金結(jié)構(gòu)材料，被稱之為“太空金屬”與“海洋金屬”和“戰(zhàn)略金屬”，所以在航空航天和核工業(yè)等領(lǐng)域非常重要，并被廣泛使用，是非常重要的戰(zhàn)略物資［1］。

1 存在的問題

工業(yè)生產(chǎn)海綿鈦全流程工藝主要包括氯化、鎂電解、海綿鈦還原蒸餾、海綿鈦破碎包裝。海綿鈦產(chǎn)品的包裝非常嚴(yán)格，產(chǎn)品里面不能有任何的鐵釘、棉線、膠皮、焊渣等非鈦產(chǎn)品的混雜物，所以在破碎包裝時(shí)，在整過生產(chǎn)車間均是金屬設(shè)備、金屬管道。海綿鈦經(jīng)過粗碎設(shè)備破碎后，要經(jīng)過不銹鋼溜槽輸送到中破設(shè)備破碎再到細(xì)碎設(shè)備，再經(jīng)不銹鋼溜槽輸送到包裝工序。經(jīng)破碎的產(chǎn)品與不銹鋼溜槽接觸時(shí)，金屬與金屬之間的碰撞震動(dòng)發(fā)出刺耳的聲音，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)噪聲在115 dB左右，嚴(yán)重高于常人的身體承受范圍，給操作工人的聽力造成嚴(yán)重影響，工作年限長(zhǎng)了會(huì)患上職業(yè)病。在成品破碎包裝工序噪聲對(duì)人體產(chǎn)生的主要影響：長(zhǎng)時(shí)間職業(yè)性可引起耳痛和鼓膜傷害等；噪聲可使操作工人產(chǎn)生言語聽力損傷，此外，還可引起植物神經(jīng)紊亂如睡眠不良，頭痛耳鳴以及心血管功能障礙，心情煩躁等；海綿鈦在經(jīng)過粗破碎機(jī)破碎后，有一部分產(chǎn)品粒度已達(dá)到了國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)要求，再經(jīng)過傳送帶輸送到細(xì)破碎機(jī)破碎后，原來合格粒度的產(chǎn)品再一次被破碎，粒度就變小達(dá)不到客戶要求的標(biāo)準(zhǔn)粒度，這部分不合格粒度產(chǎn)品被作為廢鈦處理，造成產(chǎn)品合格率低下，生產(chǎn)成本的增加。綜合上述存在的問題，其一是合格粒度產(chǎn)品被二次破碎，有部分成為粒度不合格產(chǎn)品，其二是生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)噪音問題。對(duì)存在的問題進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集分析，對(duì)破碎連續(xù)生產(chǎn)10爐次數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)品經(jīng)過二次破碎后不合格粒度的細(xì)顆粒鈦的重量統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 產(chǎn)品經(jīng)破碎后合格粒度與不合格粒度表

從表1中可看出，產(chǎn)品連續(xù)生產(chǎn)10爐次，經(jīng)過二次破碎后，最高爐次不合格品占總重量的百分比高達(dá)8.78%，最低爐次不合格品占總重量5.01%，平均爐次有6.98%的是粒度不合格品，產(chǎn)品粒度不合格判定產(chǎn)品不合格，該部分細(xì)顆粒鈦不能作為產(chǎn)品正品銷售。

破碎生產(chǎn)時(shí)海綿鈦金屬與不銹鋼溜槽之間撞擊發(fā)出的噪音，連續(xù)檢測(cè)的數(shù)值見表2。

表2 改造前檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)噪音值 dB

從表2中可看出，檢測(cè)噪音最高達(dá)116.6 dB，最低值為112.5 dB，平均值為114.6 dB，最低值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于正常人耳朵的承受能力。

2 解決方案

為了解決海綿鈦破碎生產(chǎn)過程中的海綿鈦產(chǎn)品與不銹鋼溜槽發(fā)生刺耳聲音和海綿鈦粒度合格產(chǎn)品被二次破碎成為不合格品的生產(chǎn)技術(shù)問題，采用如下技術(shù)方案和工藝路線：

1.為了便于合格粒度的海綿鈦顆粒不被二次破碎，在不銹鋼溜槽底部開設(shè)有多個(gè)海綿鈦標(biāo)準(zhǔn)粒度的孔洞。

2.開發(fā)一種海綿鈦破碎生產(chǎn)過程中的消音溜槽裝置及生產(chǎn)工藝，該溜槽裝置包括有防護(hù)層、消音材料、不銹鋼鋼管、減震裝置和密封環(huán)。溜槽裝置的具體設(shè)計(jì)思路是不銹鋼鋼管通過減震裝置連接于不銹鋼溜槽外側(cè)，在不銹鋼鋼管外側(cè)設(shè)有防護(hù)層，在防護(hù)層與不銹鋼鋼管之間填充有消音材料（消音棉），在防護(hù)層與不銹鋼溜槽之間的頂端和底端各設(shè)置有一密封環(huán)，從而組成一個(gè)密閉體。

2.1 解決合格粒度海綿鈦被二次破碎的技術(shù)問題

海綿鈦破碎工藝開始經(jīng)過粗破碎、中破碎、細(xì)破碎，中間的輸送方式采用溜槽進(jìn)行輸送，當(dāng)經(jīng)破碎的海綿鈦進(jìn)入不銹鋼溜槽，與設(shè)于其底部的多個(gè)海綿鈦標(biāo)準(zhǔn)粒度孔洞接觸時(shí)，合格的海綿鈦標(biāo)準(zhǔn)粒度產(chǎn)品隨即被分離，合格的粒度產(chǎn)品通過孔洞進(jìn)入皮帶輸送到料倉進(jìn)行收集，不合格的大粒度產(chǎn)品再經(jīng)過下一破碎機(jī)進(jìn)行破碎，如此解決了海綿鈦合格粒度產(chǎn)品被二次破碎后變成粒度不合格產(chǎn)品。

2.2 對(duì)降低噪聲的控制措施

在未對(duì)破碎工藝現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備、設(shè)施、工藝以及個(gè)人防護(hù)用品進(jìn)行改進(jìn)前，現(xiàn)場(chǎng)噪聲的平均值在114.6 dB左右。一般通過設(shè)備改進(jìn)及工藝制度優(yōu)化，以無聲或產(chǎn)生低聲的設(shè)備和工藝代替高聲設(shè)備，對(duì)局部噪聲源采取防噪聲措施［2］。本試驗(yàn)方案采用消聲裝置以隔離和封閉噪聲源；并采用減震裝置以防止噪聲通過固體向外傳播。其工藝流程：當(dāng)海綿鈦進(jìn)入不銹鋼溜槽的瞬間，因減震裝置的作用，減少海綿鈦產(chǎn)品撞擊金屬溜槽的作用力，降低了噪音的強(qiáng)度，再經(jīng)過消音棉的消音作用，更大限度降低了噪聲向外層傳播的強(qiáng)度。因此，經(jīng)過二次降噪音的措施，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)噪音得到進(jìn)一步緩解。

3 試驗(yàn)結(jié)果

3.1 解決海綿鈦被二次破碎的生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果

破碎系統(tǒng)經(jīng)過改造后，統(tǒng)計(jì)連續(xù)生產(chǎn)10爐次的數(shù)據(jù)見表3。

表3 產(chǎn)品經(jīng)破碎系統(tǒng)改造后合格粒度與不合格粒度表

從表3中可看出，產(chǎn)品連續(xù)生產(chǎn)10爐次，經(jīng)過二次破碎后，粒度不合格品占總重量最高爐次才3.38%，粒度不合格重量占比最低2.15%，平均每爐粒度不合格重量占比3%。

破碎系統(tǒng)經(jīng)過技術(shù)和工藝改進(jìn)后，產(chǎn)品合格率明顯提高，產(chǎn)品破碎系統(tǒng)改造前后的對(duì)比見表4（統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)取平均值）。

表4 改造前后數(shù)據(jù)對(duì)比表

從表4可以看出：經(jīng)改造后，產(chǎn)品的合格率提高3.98%。

3.2 降低噪音試驗(yàn)方案的檢測(cè)結(jié)果

改造后，對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)在不同時(shí)間段噪音取10次的檢測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)果見表5。

生產(chǎn)改造前后，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的噪音平均值的對(duì)比圖如圖1所示。

表5 系統(tǒng)改造后噪音值dB

圖1 改造前后生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)噪音平均值對(duì)比圖

對(duì)比圖1可知，生產(chǎn)試驗(yàn)后，噪音降低29.8 dB，降低26%，試驗(yàn)效果明顯。但是由于技術(shù)上的原因限制，破碎時(shí)噪音不可能完全消除，必須加強(qiáng)個(gè)體防護(hù)用品的使用，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)必須采用個(gè)人佩戴耳塞、耳罩或頭盔來保護(hù)聽力。

4 結(jié)束語

經(jīng)過連續(xù)的生產(chǎn)試驗(yàn)，設(shè)計(jì)的海綿鈦防二次破碎裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且實(shí)用，投入制造費(fèi)用不高，優(yōu)化了破碎生產(chǎn)工藝及制度，采用技術(shù)方案改造后的效果很明顯：

1.該試驗(yàn)克服了合格粒度產(chǎn)品被二次破碎后成為粒度不合格產(chǎn)品的技術(shù)問題，增加了3.98%產(chǎn)品合格率，提高了海綿鈦的經(jīng)濟(jì)效益。

2.該試驗(yàn)降低了生產(chǎn)車間的噪音分貝，保護(hù)操作工的聽力，減少了職業(yè)病的發(fā)生，有益于操作工人的身心健康。

3.在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，操作人員戴上一般性的防護(hù)用品，不會(huì)感到不適，消除心理障礙。