玻璃粉自動添加裝置的設計

沈曉軍，杜興吉，柴東京

(1.浙江久立特材科技股份有限公司，浙江湖州313028;2.浙江省特種設備檢驗研究院，浙江杭州310020)

在鋼管熱擠壓生產工藝過程中，在鋼管坯料—經加熱的棒料進入擠壓機前，通常需在棒料表面涂敷一層玻璃粉作為潤滑劑。其涂敷方法是: 當從退火爐出來的高于1 000 ℃的棒料運行到涂粉臺前時，在行走小車的推動下棒料從涂粉臺上滾過，從而使棒料的外表面涂上均勻的玻璃粉，然后再進入下面的工序。

目前，涂粉臺上玻璃粉的添加是人工操作，因添加頻繁，比較費時、費力，勞動效率低; 而且人工添加不易保證鋪設在涂粉臺上的玻璃粉厚度均勻，從而影響棒料表面玻璃粉的均勻附著; 另外，涂粉臺環境溫度高，工人勞動強度大。

自動加料過程通常采用垂直落料、水平輸送和斜坡輸送方式［1］。垂直落料方式往往用在儲料倉斗底部開口，靠重力或其他外力作用，使物料沿垂直方向排出。玻璃粉由于其顆粒極小、外形不規則、堆密度與緊實密度差異較大，造成其內摩擦因數較大、堆錐角和吸附力較小，使加料過程變得比較困難。

玻璃粉末為無定型硬質顆粒，其物理特性為: 比重為2.7 g/mL，平均粒徑為(2.5 ±0.5) μm，吸油量為(28 ±2.5) g/100 g，外觀為白色粉末，白度不不小于93，PH 值為6 ～7，莫氏硬度為7.8，化學成分為硅酸鹽類。

1 總體方案設計

玻璃粉自動添加裝置主要由傳動機構、行走小車、加粉裝置和涂粉臺等組成，如圖1 所示。

圖1 坯料加粉總體結構示意圖

加粉裝置主要包括加粉料斗組件、擋板、轉筒和振動器等，如圖2 所示。加粉料斗組件用于完成儲料、垂直落料等功能。

圖2 自動添加裝置示意圖

料斗的落料方式主要有自然落料、攪動、吹氣、振動等方式。自然落料方式只能用于流動性好、不會產生起拱阻流的物料。攪動、吹氣方式因攪動物或空氣直接與物料接觸，對于封閉加料，其結構要求比較復雜，且容易產生靜電，而僅適于開放式落料及不會產生飛揚的物料。振動加料方式具有破拱阻流作用強、相對運動構件不與物料直接接觸、結構簡單、工作可靠、全密封等優點。綜合玻璃粉的特性和使用工況的要求，采用在自然落料基礎上加振動的落料方式，選取了噪聲相對較低的氣動轉輪式振動。

2 加料斗設計

加料斗的設計需要考慮一次存放量等因素，作者將加粉料斗直接安裝在原有的推動捧料在涂粉臺上滾動的行走小車的后面，借助行走小車的運動帶動加粉料斗進行下料布粉，結構簡單，節約動力。

加粉料斗內設置了撥料轉筒，并在料斗下部沿倉高1/4 處裝有振動器。在倉內鋪設有振動板，振動器固定在振動板上，并一起堅固在料倉上。振動板上裝有二個振動器，二個振動器不是對稱安裝，而是交叉安裝，邊下料邊振動，不至于玻璃粉堵住下料口，使下料順暢、均勻。

3 振動器選擇

確定用什么振動器需要考慮噪聲以及初裝成本和長期運行成本，通常要考慮以下幾個因素: 空氣消耗量、噪聲、安裝空間、頻率、振幅/振動能、成本/維護成本、空氣供給/潤滑情況等［2］。

氣動振動器包含氣動轉輪振動器、氣動滾珠式振動器、氣動活塞式振動器等，是解決堵料、架橋和破拱的最有效方式，同時對設備的器壁不會產生任何損傷。

選擇振動器時，需綜合考慮物料特性，如密度、安息角，以及料倉板厚、斜度等參數。根據實際情況選擇氣動振動器的數量、振動力的大小，而振動力在使用過程中可以調節，具體可通過調節壓縮空氣的壓力大小來改變小鋼珠的轉動頻率及離心力，從而達到使用要求。

首先根據料倉的金屬板的厚度選用，金屬壁厚的選用振動力大的或規格大的振動器，金屬壁薄的選用振動小的或規格小的振動器。若要求無油工作則不要選擇T-型振動器、DAR-型轉子振動器和FP-型氣動活塞振動器。若要求耗氣量小，則不要選擇K-型球式、R-型滾子式和DAR-型轉子振動器。GT-型轉輪振動器可以完成兩個球式振動器的工作，長期來講GT-型轉輪振動器的成本低。通常情況下，最好是使用兩個小振動器而非一個大的。兩個振動器應在料斗上相對安裝，這樣可以防止一點上受力過大。此裝置中兩臺振動器安裝于同一加強筋上，這樣可以使它們很快進入共振狀態，并使力加以放大。

作者選用了GT-型轉輪振動器中的GT-8，因為這種振動器可以在無潤滑的情況下工作，而且它們的球軸承帶有防護圈。這樣可以防止玻璃粉進入對軸承產生損害。啟動振動器需要較高壓力。

4 工作過程

開始對第一根棒料進行鋪粉前，行走小車在傳動機構的帶動下，先從涂粉臺前端空運行到涂粉臺后端。

然后行走小車開始后退，并帶動行走小車后部加粉料斗上安裝的鏈輪在涂粉臺一側支架上的固定鏈條上轉動，與鏈輪同軸的主動齒輪也就隨之轉動，此時，氣缸壓下，使活動齒輪座上的過渡齒輪與主動齒輪和被動齒輪緊密配合，從而使與被動齒輪處在同一被動軸上的撥料轉筒轉動，同時氣缸驅動左右推板使圓弧擋板縮回，于是加粉料斗底部的下料控制口便被開啟，加粉料斗內的玻璃粉在轉筒上的葉片及振動器的作用下，從長條形出料口排出，通過下料控制口均勻落到涂粉臺上，同時在后退過程中行走小車后部下端的水平刮粉板還會將多余的玻璃粉推入到涂粉臺后端的長槽孔中，從而落入集粉斗內加以回收利用。

當行走小車回到涂粉臺起始端，氣缸縮回，并在連接于活動支座與加粉料斗外壁上的彈簧的作用下，過渡齒輪與主動齒輪、被動齒輪脫開，同時氣缸驅動左右推板使圓弧擋板關閉加粉料斗底部的下料控制口，然后在涂粉臺起始端等待第一根棒料。

當從退火爐出來的高于1 000 ℃的棒料運行到涂粉臺前時，行走小車在傳動機構的帶動下，推動棒料在涂粉臺上向前滾動，從而使棒料表面均勻地涂上玻璃粉，行走小車運行到涂粉臺前端后，棒料進入下一工序。

5 結論

振動加粉料斗直接安裝在原有的推動捧料在涂粉臺上滾動的行走小車上，借助行走小車的運動帶動加粉料斗下料布粉，結構簡單，節約動力; 加粉料斗內設置了撥料轉筒及轉輪振動器，使下料順暢、均勻;還設有對涂粉臺上的粉料自動刮平并可控制粉層厚度的水平刮粉板，保證了不同直徑棒料表面都能敷粉均勻; 整體裝置工作穩定可靠，自動化程度高; 降低勞動強度，有效地提高了生產效率和熱擠壓鋼管的質量。

［1］易傳云，熊烽，杜潤生．輕質微細物料自動加料裝置的設計［J］．起重運輸機械，2002(1) :13－16．

［2］胡俊，朱景輝．粉末物料自動加料裝置的設計［J］．上海化工，2011，36(9) :23－25．

［3］楊昌炎，姚建中，林偉剛，等．粘性粉料定量連續加料裝置:中國，CN200420115359．5［P］．2004－11－23．

［4］楊昌炎，姚建中，林偉剛．生物質細粉加料技術的改進［J］．化學工程，2006，34(7) :42－45．

［5］楊雄．凈液工序鋅粉連續加料自動計量［J］．冶金自動化，2007(2) :65－67．