一種並行式水磨料射流除鱗設備的製作方法
2023-07-19 05:43:56 1
本發明屬於金屬表面處理技術領域，具體涉及一種水磨料射流除鱗設備。
背景技術：
磨料水射流技術已用於軋鋼帶材及棒材的冷態除鱗，用於替代傳統冷態鋼材表面酸洗，具有環保無汙染的優點。當前冷態除鱗速度約15-30m/min，由於中小線材直徑規格小，通常利用磨料水射流技術對單根線材表面除鱗存在除鱗產量小，噴嘴利用率不高的問題。由於單個水磨料射流噴嘴的壓力和流量都比較大，噴嘴利用率低勢必造成除鱗機組能量消耗大。
因此有必要提出一種新的技術方案解決以上問題。
技術實現要素：
發明目的：本發明提出一種並行式水磨料射流除鱗設備，實現成組的線材卷自動上料、開卷進入除鱗機組，經表面除鱗處理後自動成卷收集，以解決單線生產除鱗產量低，噴嘴利用率不高的問題。
為達到上述目的，本發明可採用如下技術方案：
一種並行式水磨料射流除鱗設備，其特徵在於：包括若干自動開卷機、與自動開卷機一一對應使用的若干入口側轉向夾送輥、並行式水磨料射流除鱗裝置、設置於並行式水磨料射流除鱗裝置出口處的若干出口側轉向夾送輥、與出口側轉向夾送輥一一對應使用的若干成卷收集機；
其中，所述若干入口側轉向夾送輥至少包括一個第一入口側轉向夾送輥及一個第二入口側轉向夾送輥；所述第一入口側轉向夾送輥包括一個進口及一個出口，且進口中心線和出口中心線成一個鈍角的夾角；所述第二入口側轉向夾送輥包括至少兩個進口及至少兩個出口，且至少一個進口中心線及對應的出口中心線成一個鈍角的夾角；且第一入口側轉向夾送輥的出口對應配合第二入口側轉向夾送輥的一個進口；
所述出口側轉向夾送輥包括一個第一出口側轉向夾送輥及一個第二出口側轉向夾送輥；所述第一出口側轉向夾送輥包括至少兩個進口及至少兩個出口，且至少一個進口中心線和對應的出口中心線成一個鈍角的夾角；所述第二入口側轉向夾送輥包括一個進口及一個出口，且進口中心線及出口中心線成一個鈍角的夾角；且第二入口側轉向夾送輥的進口對應配合第一入口側轉向夾送輥的一個出口。
有益效果：本發明除磷設備可實現同時對多個線材卷自動上料，經開卷後進入並行式水磨料除鱗機組進行除鱗，可以提高噴嘴利用效率，減少噴嘴設置數量，降低水磨料除鱗系統的功耗。由於上料機組和出料機組採用並聯布置，集中設置一臺並行式水磨料射流除鱗裝置和烘乾機，可同時處理多根線材，整個生產線布局緊湊，生產率高。
進一步的，還包括第三入口側轉向夾送輥及第三出口側轉向夾送輥；
所述第三入口側轉向夾送輥包括至少三個進口及對應的至少三個出口，其中至少一個進口中心線及出口中心線成一個鈍角的夾角，且第二入口側轉向夾送輥的兩個出口對應配合第三入口側轉向夾送輥的二個進口；
所述第三出口側轉向夾送輥包括至少三個進口及對應的至少三個出口，其中至少一個進口中心線及出口中心線成一個鈍角的夾角，且第三入口側轉向夾送輥的兩個進口對應配合第二入口側轉向夾送輥的兩個出口。
進一步的，所述第一入口側轉向夾送輥中設有第一主動輥及第一從動輥，第二入口側轉向夾送輥中設有第二主動輥及第二從動輥，且第二主動輥及第二從動輥只用於驅動與第二入口側轉向夾送輥對應的自動開卷機中輸出的線材。
進一步的，所述第三入口側轉向夾送輥中設有第三主動輥及第三從動輥，且第三主動輥及第三從動輥只用於驅動與第三入口側轉向夾送輥對應的自動開卷機中輸出的線材。
進一步的，所述第一出口側轉向夾送輥設有第四主動輥及第四從動輥，所述第二出口側轉向夾送輥設有第五主動輥及第五從動輥；且第四主動輥及第四從動輥只用於驅動進入與第一出口側轉向夾送輥對應的成卷收集機內的線材；第五主動輥及第五從動輥只用於驅動進入與第二出口側轉向夾送輥對應的成卷收集機內的線材。
進一步的，所述第三出口側轉向夾送輥設有第六主動輥及第六從動輥，且第六主動輥及第六從動輥只用於驅動進入與第三出口側轉向夾送輥對應的成卷收集機內的線材。
進一步的，並行式水磨料射流除鱗裝置包括箱體、入口側夾送輥、傾翻槽、數個噴嘴、出口側夾送輥；所述傾翻槽內部設有數條自前向後貫穿傾翻槽且並排布置的線材通道；所述入口側夾送輥位於線材通道的入口處，出口側夾送輥位於線材通道的出口處；設所述數條線材通道的數個並排入口沿入口延伸線排列、所述數條線材通道的數個並排出口沿出口延伸線排列；且入口延伸線與出口延伸線之間成一個傾翻角θ；所述數個噴嘴分別沿線材通過的軸線方向上布置。
進一步的，所述入口側夾送輥包括數個並排設置的入口側主動輪及對應每個入口側主動輪設置的數個並排的入口側從動輪；所述出口側夾送輥包括數個並排設置的出口側主動輪及對應每個出口側主動輪設置的數個並排的入口側從動輪；所述每條線材的前端對應夾在一對入口側主動輪與入口側從動輪之間，所述每條線材的後端對應夾在一對出口側主動輪與出口側從動輪之間；所述入口側主動輪的轉動軸線與出口側主動輪的轉動軸線之間形成的夾角角度即為傾翻角θ的角度。
進一步的，所述入口側主動輪及入口側從動輪分別設為三個，對應的，出口側主動輪及出口側從動輪同樣分別為三個；位於中間的入口側主動輪的直徑大於位於兩側的入口側主動輪的直徑；三個入口側從動輪的直徑相同且共用同一個轉軸轉動；
同樣的，所述入口側主動輪及入口側從動輪分別設為三個，對應的，出口側主動輪及出口側從動輪同樣分別為三個；位於中間的入口側主動輪的直徑大於位於兩側的入口側主動輪的直徑；三個入口側從動輪的直徑相同且共用同一個轉軸轉動。
進一步的，自動開卷機包含橫移上料裝置、引線機械手、開卷機本體；開卷機本體上設有張緊卷芯、穿線導向槽、位於穿線導向槽出口處的穿線夾送輥；張緊卷芯上設置了沿張緊卷芯徑向移動的張緊板；穿線導向槽入口處與張緊卷芯之間配置有線頭導向板；引線機械手用以將線材卷的線頭夾緊後，牽引至穿線夾送輥出口，並將線頭放入穿線導向槽和穿線夾送輥中間的穿線通道中。
附圖說明
圖1為一種並行式水磨料射流除鱗生產工藝及設備布局示意圖；
圖2為自動開卷機結構示意圖；
圖3為自動開卷機結構示意圖a-a剖面圖；
圖4為自動開卷機結構示意圖b-b剖面圖；
圖5為各個入口側導向槽結構示意圖，其中：5a為入口側導向槽一示意圖，5b為入口側導向槽二示意圖，5c為入口側導向槽三示意圖。
圖6為各個出口側導向槽結構示意圖；
圖7為各個出口側導向槽結構示意圖c-c處剖面圖，其中：7a為出口側導向槽一的剖面圖，7b為出口側導向槽二的剖面圖，7c為出口側導向槽三的剖面圖
圖8為並行式水磨料射流除鱗裝置結構示意圖；
圖9為入口側夾送輥剖視圖；
圖10為出口側夾送輥剖視圖；
圖11為各斷面上噴嘴布置示意圖。
其中：1、線材卷，2、自動開卷機，3、拉伸矯直機，4、入口側轉向夾送輥，5、入口側導向槽一，6、入口側導向槽二，7、入口側導向槽三，8、並行式水磨料射流除鱗裝置，9、烘乾機，10、出口側導向槽一，11、出口側轉向夾送輥，12、成卷收集機，13、出口側導向槽二，14、出口側導向槽三，15、橫移上料裝置，16、引線機械手，17、開卷機本體，18、橫移液壓缸，19、橫移小車，20、張緊卷芯，21、車輪，22、軌道，23、張緊板，24、線頭導向板，25、穿線導向槽，26、穿線夾送輥，27、入口側導向槽斜通道，28、入口側導向槽主動輥，29、入口側導向槽從動輥，30、入口側導向槽直通道，31、出口側導向槽主動輥，32、出口側導向槽從動輥，33、出口側導向槽斜通道，34、出口側導向槽直通道，1』、線材，2』、箱體，3』、入口側夾送輥，4』、傾翻槽，5』、噴嘴，6』、出口側夾送輥，7』、從動輪組，8』、夾緊缸一，9』、電機減速機裝置一，10』、主動輪一，11』、主動輪二，12』、夾緊缸三，13』、夾緊缸二，14』、電機減速機裝置二，15』、電機減速機裝置三，16』、主動輪三。
具體實施方式
根據產量及實際情況，實施方式可採用2隻以上的線材卷並行通過生產線。作為優選實施方式，下面以供3條線材卷通過的並行式水磨料射流除鱗生產工藝及設備為對象，就本發明可實現方式作進一步說明。
如圖1所示，一種並行式水磨料射流除鱗生產設備，包括在生產線上依次設有自動開卷機2，拉伸矯直機3，入口側轉向夾送輥4，並行式水磨料射流除鱗裝置8，烘乾機9，出口側轉向夾送輥11，成卷收集機12。
並行式水磨料射流除鱗裝置8的入口前，依次布置的自動開卷機2，拉伸矯直機3，入口側轉向夾送輥4構成一條上料機組，多條上料機組並聯布置。烘乾機9出口後，依次布置的出口側轉向夾送輥11，成卷收集機12構成一條出料機組，多條出料機組並聯布置。在多條上料機組和多條出料機組的中間，布置共用的一臺並行式水磨料射流除鱗裝置8和一臺烘乾機9設備。布置上料機組和出料機組的數量，取決於並行通過並行式水磨料射流除鱗裝置8的線材根數。
在各條上料機組的入口側轉向夾送輥4的出口，沿線材運動方向上，分別設置入口側導向槽一5，入口側導向槽二6，入口側導向槽三7，它們的功能為匯總各上料機組出口的線材，使各根線材並行進入並行式水磨料射流除鱗裝置8，並提供動力。在各條出料機組的出口側轉向夾送輥11的入口，沿線材運動方向上，分別設置出口側導向槽一10，出口側導向槽二13，出口側導向槽三14，它們的功能為將烘乾機9出口的線材分配到各條出料機組的出口側轉向夾送輥11的入口，並提供動力。
為縮小整個生產線在長度方向上的尺寸，入口側轉向夾送輥4的進口和出口中心線成α夾角，入口側夾送輥4為線材運動轉向並提供動力。為縮小整個生產線在長度方向上的尺寸，出口側轉向夾送輥11的進口和出口中心線成δ夾角，出口側夾送輥11為線材運動轉向並提供動力。
如圖2所示，自動開卷機包含：橫移上料裝置15，引線機械手16，開卷機本體17。
如圖3所示，橫移上料裝置15包含橫移液壓缸18，橫移小車19。橫移液壓缸18驅動橫移小車19通過車輪21在軌道22上移動。
如圖4所示，開卷機本體17上設有張緊卷芯20，穿線導向槽25，穿線夾送輥26。張緊卷芯上設置了沿張緊卷芯徑向移動的張緊板23，當線材由橫移上料裝置15推入到張緊卷芯20上後，張緊板23沿張緊卷芯外徑方向移動，使線材卷1內圈與張緊板23貼緊，當張緊卷芯20沿迴轉中心旋轉時帶動線材卷1一起旋轉。在穿線導向槽25入口處與張緊卷芯20之間配置了線頭導向板24，當張緊卷芯20帶動線材卷1旋轉時，線頭與線頭導向板24接觸被挑出。引線機械手16將線材卷線頭夾緊後，牽引至穿線夾送輥26出口，將線頭放入穿線導向槽25和穿線夾送輥26中間的穿線通道中。當穿線夾送輥26夾住線頭後，引線機械手16鬆開線頭，由穿線夾送輥26驅動線材向拉伸矯直機4放線。
如圖5中所示，入口側導向槽一5，入口側導向槽二6和入口側導向槽三7上都設置了入口側導向槽主動輥28和入口側導向槽從動輥29，入口側導向槽主動輥28為線材通過提供動力。
如圖5中5a所示，入口側導向槽一5上設有入口側導向槽斜通道27，入口側導向槽斜通道27的入口中心線與出口中心線成夾角角度為β，當線材通過入口側導向槽斜通道27時，運動發生轉向，並在入口側導向槽主動輥28和入口側導向槽從動輥29牽引作用下，順利穿過入口側導向槽斜通道27。
如圖5中5b所示，入口側導向槽二6上設有入口側導向槽斜通道27和一條入口側導向槽直通道30。入口側導向槽斜通道27的入口中心線與出口中心線成夾角角度為β，當線材通過入口側導向槽斜通道27時，運動發生轉向，並在入口側導向槽主動輥28和入口側導向槽從動輥29牽引作用下，順利穿過入口側導向槽斜通道27。入口側導向槽直通道30供從入口側導向槽一5出來的線材通過。
如圖5中5c所示，入口側導向槽三7上設有入口側導向槽斜通道27和兩條入口側導向槽直通道30。入口側導向槽斜通道27的入口中心線與出口中心線成夾角角度為β，當線材通過入口側導向槽斜通道27時，運動發生轉向，並在入口側導向槽主動輥28和入口側導向槽從動輥29牽引作用下，順利穿過入口側導向槽斜通道27。其餘兩條入口側導向槽直通道30供從入口側導向槽一5和入口側導向槽二6出來的兩根線材通過。
如圖6中所示，出口側導向槽一10，出口側導向槽二13和出口側導向槽三14上都設置了出口側導向槽主動輥31和出口側導向槽從動輥32，出口側導向槽主動輥31為線材通過提供動力。
如圖7中7a所示，出口側導向槽一10上設有出口側導向槽斜通道33和兩條出口側導向槽直通道34。出口側導向槽斜通道33的入口中心線與出口中心線成夾角角度為θ，當線材通過出口側導向槽斜通道33時，運動發生轉向，並在出口側導向槽主動輥31和出口側導向槽從動輥32牽引作用下，順利穿過出口側導向槽斜通道33，從並行線中分離。兩條出口側導向槽直通道34供從烘乾機9出來的其餘兩根線材直線通過。
如圖7中7b所示，出口側導向槽二13上設有出口側導向槽斜通道33和一條出口側導向槽直通道34。出口側導向槽斜通道33的入口中心線與出口中心線成夾角角度為θ，當線材通過出口側導向槽斜通道33時，運動發生轉向，並在出口側導向槽主動輥31和出口側導向槽從動輥32牽引作用下，順利穿過出口側導向槽斜通道33，從並行線中分離。出口側導向槽直通道34供從烘乾機9出來的剩餘的一根線材直線通過。
如圖7中7c所示，出口側導向槽二14上設有出口側導向槽斜通道33。出口側導向槽斜通道33的入口中心線與出口中心線成夾角角度為θ，當線材通過出口側導向槽斜通道33時，運動發生轉向，並在出口側導向槽主動輥31和出口側導向槽從動輥32牽引作用下，順利穿過出口側導向槽斜通道33，完成轉向進入末臺成卷收集機12。
具體的並行式水磨料射流除鱗生產工藝如下：
本實施例所述的工藝參數為：線材直徑：除鱗速度：15-30m/min；除鱗壓力：30-40mpa。優選實例採用3卷線材卷同時除鱗的生產線。
如圖1所示，線材卷1在自動開卷機2處完成上料、開卷和穿線，再進入拉伸矯直機3拉伸矯直和破鱗處理。拉伸矯直機3出口的線材經入口側轉向夾送輥4改向並提供動力。自動開卷機2，拉伸矯直機3，入口側轉向夾送輥4組成上料機組。上述3組上料機組並行布置，通過上料機組出口處布置的入口側導向槽一5，入口側導向槽二6和入口側導向槽三7，將3根線材進一步轉向後並行進入並行式水磨料射流除鱗裝置8。在並行式水磨料射流除鱗裝置8內，對3根線材同時進行水磨料射流除鱗，去除表面雜質和提高表面質量。完成除鱗後的線材組並行通過烘乾機9去除表面水分。在烘乾機9出口後，通過出口側導向槽一10，出口側導向槽二13和出口側導向槽三14對3根線材轉向分離至各個出料機組。依次布置的出口側轉向夾送輥11，成卷收集機12構成一條出料機組，多條出料機組並聯布置。出口側轉向夾送輥11為線材進一步轉向並提供動力進入成卷收集機12，線材在成卷收集機12內收線成卷，並通過軌道從成卷工位移至出料工位。
本發明生產工藝及設備可實現同時對多卷線材卷自動上料，並同時對多根線材同時進行水磨料射流除鱗，可提高噴嘴利用效率，降低機組功耗。採取了多組上料機組和出料機組採用並聯布置，併集中設置一臺並行式水磨料射流除鱗裝置和烘乾機。整個生產線布局緊湊，生產率高。
請結合圖8至圖11所示，本發明中採用的並行式水磨料射流除鱗裝置，包含：箱體2』、位於箱體2』內的入口側夾送輥3』、傾翻槽4』、數個噴嘴5』、出口側夾送輥6』。箱體2』上設有入口及出口，從入口至出口位置箱體2』上依次設置入口側夾送輥3』，傾翻槽4』及出口側夾送輥6』。傾翻槽4』內部設有多條並排布置的線材通道。傾翻槽4』的入口至出口方向上設置多個噴嘴5』，噴嘴5』沿線材通過軸線方向空間布置。
如圖9和圖10所示，在傾翻槽4』入口處與出口處，線材通道布置中心線之間設置傾翻角θ；具體的為，設所述數條線材通道的數個並排入口17』沿入口延伸線18』排列、所述數條線材通道的數個並排出口19』沿出口延伸線20』排列；且入口延伸線與出口延伸線之間成一個傾翻角θ。在本實施方式中，通過入口側主動輪與出口側主動輪之間的角度調整以實現該傾翻角θ的設置，具體的為，所述入口側主動輪的轉動軸線與出口側主動輪的轉動軸線之間形成的夾角角度即為傾翻角θ的角度。如圖4所示，噴嘴5』沿線材通過的軸線方向上空間布置。在a-a，b-b斷面上，噴嘴分別布置在線材通道的下方和上方，這兩處斷面上線材通道布置中心線與水平線基本重合。c-c斷面線材通道布置中心線與水平線成角度α，d-d斷面線材通道布置中心線與水平線成角度β。以上傾翻槽4』中的線材通道布置中心線與水平線夾角在是平滑過渡的，角度0<α<β<θ，θ大小為45～90°。
如圖9，入口側夾送輥3』設有從動輪組7』，該從動輪由3』只可繞共用軸線獨立旋轉的從動輪並排布置，分別對應三組主動輪，即：主動輪一10』，主動輪二11』，主動輪三16』。主動輪一10』由電機減速機裝置一9』驅動，主動輪二11』由電機減速機裝置二14』驅動，主動輪三16』由電機減速機裝置三15』驅動，以上三組電機減速機裝置的輸出轉速可調節。夾緊缸一8』，夾緊缸二13』，夾緊缸三12』分別與電機減速機裝置一9』，電機減速機裝置二14』，電機減速機裝置三15』安裝連接，當夾緊缸縮回動作時驅動主動輪一10』，主動輪二11』和主動輪三16』向各自對應的從動輪靠近夾緊。由於三組電機減速機裝置的輸出轉速都可調節，可實現對各線材通道內的線材運行速度可調且一致。由於三組主動輪並排傳動，為使各主動輪傳動軸合理緊湊布置，作為優選，設置主動輪一10』和主動輪三16』的直徑尺寸小於主動輪二11』，以方便主動輪二11』傳動軸連接安裝。
圖10中，出口側夾送輥6』的優選實施方式與入口側夾送輥3』類似，同樣包括三個出口側主動輪及三個出口側從動輪，以及對應的電機減速機裝置和夾緊缸裝置，所達到的驅動效果也與入口側夾送輥3相同，在此不再贅述。出口側夾送輥6』的線速度大於入口側夾送輥3』的線速度，保證線材1』在傾翻槽4』中保持一定張力，以便於噴嘴噴射。
並行式水磨料射流除鱗方法如下：
本實施例所述的工藝參數為：線材直徑：除鱗速度：15-30m/min；除鱗壓力：30-40mpa。作為優選，採用3根線材並行通過除鱗裝置，為提高除鱗質量設置4個噴嘴。噴嘴數量設置視線材除鱗後效果而定，根據實際情況，優選方案最少可設置3隻噴嘴即能保證線材圓周面上無噴射死角。
如圖8所示，成組的線材1』並行進入箱體2』的入口，經入口側夾送輥3』送入傾翻槽4』中的線材通道，線材1』依次通過傾翻槽4的a-a，b-b，c-c，d-d斷面處。如圖4所示，由於傾翻槽4』入口處與出口處的線材通道布置中心線之間設置傾翻角θ，線材通道布置中心線與水平線夾角在是平滑過渡的，當線材1』通過各斷面布置的噴嘴5』時，噴射出的高壓水磨料射流對線材1』進行表面噴射處理，依次除去線材圓周面的下、上、右上方及左下方處的氧化皮及雜質，可避免噴射除鱗死角，提高表面處理質量。經除鱗處理後的線材1』從傾翻槽4』出來，進入出口側夾送輥6』，經夾送離開箱體2』的出口。
除鱗過程中，成組的線材1』在入口側夾送輥3』和出口側夾送輥6』傳送作用下，除鱗速度可調，且各根線材之間的線速度可保持相同；由於設置出口側夾送輥6』線速度大於入口側夾送輥3』線速度，線材1』在除鱗過程中保持了一定的張力，便於噴嘴5』噴射。
由於本方法可對成組的線材進行除鱗，處理效率高，結構緊湊。如上述，對3根線材完成除鱗只需設置4隻除鱗噴嘴便可完成對線材所有圓周面的除鱗。因此，可以提高噴嘴利用效率，減少噴嘴設置數量，降低水磨料除鱗系統的功耗。
本發明生產工藝及設備可實現同時對多卷線材卷自動上料，並同時對多根線材同時進行水磨料射流除鱗，可提高噴嘴利用效率，降低機組功耗。採取了多組上料機組和出料機組採用並聯布置，併集中設置一臺並行式水磨料射流除鱗裝置和烘乾機。整個生產線布局緊湊，生產率高。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出在不脫離本發明的構思的前提下，還可以做出若干推演或替代，這些推演或替代都應視為本發明的保護範圍。