氣刀缺陷分析及改進(jìn)措施

楊智超

摘要：分析了熱鍍鋅線氣刀工作時(shí)及維護(hù)過(guò)程中的不足，通過(guò)改進(jìn)刀唇的結(jié)構(gòu)形式、優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)、提高裝配精度、改善表面處理方式等措施，使氣刀在使用過(guò)程中，氣刀痕與鋅液結(jié)渣等缺陷有了明顯的遏制，降本增效的同時(shí)，保證了帶鋼表面質(zhì)量，從而使生產(chǎn)可以連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：氣刀;表面處理;鍍鋅;帶鋼

引言

氣刀是現(xiàn)代帶鋼連續(xù)熱鍍鋅產(chǎn)線控制鍍層質(zhì)量的重要設(shè)備。氣刀的結(jié)構(gòu)優(yōu)良與否，對(duì)取得好的鍍層的質(zhì)量有重要的意義。提及改善鍍層的均勻性，必須強(qiáng)調(diào)的是高質(zhì)量的鍍鋅板和一般企業(yè)生產(chǎn)的鍍鋅板在鋅層控制上有根本區(qū)別，一般企業(yè)鋅層控制在標(biāo)準(zhǔn)上下一定范圍內(nèi)，而高質(zhì)量的鍍鋅板鋅層要求板面上所有點(diǎn)的數(shù)值都必須大于標(biāo)準(zhǔn)要求，從這一點(diǎn)來(lái)看，為了降低生產(chǎn)成本，提高鍍層的均勻性，縮小其波動(dòng)范圍就有十分重要的意義。

天津軋一冷軋薄板有限公司鍍鋅機(jī)組氣刀設(shè)備有DANIELI設(shè)計(jì)制造，與目前國(guó)內(nèi)主流氣刀結(jié)構(gòu)大體一致。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)節(jié)維護(hù)困難證、在生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生結(jié)渣的情況、以及刀唇硬度低易損壞等缺陷。經(jīng)常導(dǎo)致帶鋼鍍層質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，產(chǎn)線被迫停車(chē)檢修，這對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)的產(chǎn)線來(lái)說(shuō)打擊是致命的。不僅造成了設(shè)備維修費(fèi)用的增加，影響了產(chǎn)量及能源的浪費(fèi)，為公司帶來(lái)了很大的經(jīng)濟(jì)損失，針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題，本文分析了氣刀的幾處不足的地方，并提出了一些改進(jìn)措施。

氣刀的主要結(jié)構(gòu)缺陷分析

氣刀的結(jié)構(gòu)

天津軋一鍍鋅線氣刀采用單側(cè)進(jìn)氣，由兩個(gè)進(jìn)氣孔分流，向氣刀腔進(jìn)氣，然后流向刀唇縫隙處，形成壓力均勻的高壓氣流，從而達(dá)到控制帶鋼表面鋅層的目的，氣刀有上、下板面之分，但其除了框架朝向不同之外，其余所有備件都可以通用，保證備件的互換性。

氣刀的主要失效形式

刀唇結(jié)渣 刀唇表面為電鍍鉻處理，生產(chǎn)過(guò)程中，刀唇處噴出高壓的氣流，吹在帶鋼上的同時(shí)使鋅液四處飛濺，當(dāng)鋅液濺到刀唇上冷卻后，就會(huì)粘在刀唇上形成結(jié)渣，結(jié)渣會(huì)隨時(shí)間變得越來(lái)越大，最終堵塞刀唇縫隙，形成氣刀痕缺陷。

風(fēng)壓不穩(wěn)定 DANIELI氣刀由于采用刀唇兩端進(jìn)氣，通過(guò)管道進(jìn)入單一氣腔，然后直接從刀唇縫隙吹出，這樣的進(jìn)氣方式，會(huì)在氣腔內(nèi)產(chǎn)生對(duì)流，導(dǎo)致氣腔內(nèi)風(fēng)壓的不穩(wěn)定，直接導(dǎo)致的帶鋼鋅層厚度在長(zhǎng)度方向無(wú)法保證。

刀唇的導(dǎo)流效應(yīng)差 鋅層在寬度方向上厚度不均勻，表現(xiàn)為調(diào)節(jié)完畢的氣刀在投入生產(chǎn)時(shí)，容易出現(xiàn)厚邊或中間鼓起等缺陷。

缺陷原因分析

刀唇工藝處理分析

連續(xù)熱鍍鋅氣刀在理想狀態(tài)下工作時(shí)，可以認(rèn)為刀唇不受外界影響，但實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，氣刀與帶鋼的距離較近，通常在8mm左右，其主要功能就是保證將從鋅鍋內(nèi)出來(lái)的鋅液吹掃下去。當(dāng)帶鋼的板型不良時(shí)，即存在邊浪或C行缺陷時(shí)，兩者之間容易產(chǎn)生剮蹭，由于刀唇材質(zhì)較軟，極易將刀唇刮傷，影響帶鋼鋅層質(zhì)量。并且刀唇表面粗糙度較高，鋅液容易黏連在刀唇上形成結(jié)渣，產(chǎn)生氣刀痕缺陷。

氣腔結(jié)構(gòu)形式分析

生產(chǎn)過(guò)程中，風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的高壓氣體，經(jīng)過(guò)氣刀兩端的一次分流，進(jìn)入腔體后直接從刀唇的縫隙吹掃出去，帶鋼表面的鋅層厚度在長(zhǎng)度方向上一直在波動(dòng)，很難在訂單的范圍內(nèi)穩(wěn)定下來(lái)，經(jīng)技術(shù)人員深入的研究，根據(jù)系統(tǒng)反饋的氣腔內(nèi)壓力，分別多次對(duì)氣刀相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化測(cè)試，但效果差強(qiáng)人意。

當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入腔體后沒(méi)有穩(wěn)流過(guò)程，這也是鋅層厚度難以控制的原因之一。

上下刀唇結(jié)構(gòu)分析

帶鋼表面鍍層質(zhì)量的好壞，主要取決于刀唇處高壓氣流是否均勻，而這與上、下刀唇的配合方式密不可分，當(dāng)?shù)洞娇p隙為0時(shí)，兩者在長(zhǎng)度方向上為線接觸，氣體經(jīng)由刀唇處無(wú)任何穩(wěn)定過(guò)程，繼而造成帶鋼鋅層在寬度方向上不均勻，在卷取機(jī)收卷時(shí)易出現(xiàn)鼓起缺陷。

調(diào)節(jié)方式分析

氣刀刀唇在調(diào)節(jié)縫隙時(shí)，下刀唇為水平方向移動(dòng)，上刀唇為與水平呈45°角方向運(yùn)動(dòng)。調(diào)節(jié)時(shí)，上刀唇不僅有豎直方向上的運(yùn)動(dòng)，還有水平方向的移動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)增加了調(diào)節(jié)難度，且精度難以保證，無(wú)法達(dá)到工藝要求，導(dǎo)致帶鋼表面質(zhì)量的下降，甚至無(wú)法滿(mǎn)足客戶(hù)要求。

改進(jìn)措施與效果

根據(jù)以上幾點(diǎn)分析，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，從氣刀的氣腔結(jié)構(gòu)、刀唇的表面處理、刀唇的結(jié)構(gòu)以及調(diào)節(jié)方式等角度出發(fā)，為氣刀的不足提出以下改進(jìn)措施。

改進(jìn)刀唇的材質(zhì)及表面處理工藝

經(jīng)過(guò)研究與實(shí)踐，對(duì)刀唇的材質(zhì)進(jìn)行了改進(jìn)，將其表面進(jìn)行淬火工藝，提高其表面硬度，這樣的設(shè)計(jì)就可以避免帶鋼與刀唇刮蹭時(shí)損傷刀唇的情況發(fā)生。同時(shí)刀唇表面用碳化鎢噴涂工藝替代原有的電鍍鉻工藝，經(jīng)過(guò)碳化鎢噴涂處理后，可以降低鋅液的附著力，這樣的設(shè)計(jì)可以很大程度上的減少結(jié)渣缺陷的發(fā)生。

優(yōu)化氣刀腔體結(jié)構(gòu)

新氣刀改變了氣刀的進(jìn)氣方式，在結(jié)構(gòu)上采用多點(diǎn)進(jìn)氣，將進(jìn)氣孔的數(shù)量由原來(lái)的2個(gè)增加至7個(gè)，氣流進(jìn)入第一個(gè)氣腔之后，再通過(guò)一道配氣孔板穩(wěn)流后，再流向刀唇，這樣的設(shè)計(jì)極大程度的降低了空氣對(duì)流效應(yīng)，使氣刀腔內(nèi)形成一個(gè)穩(wěn)定的壓力環(huán)境，解決了帶鋼鍍層在長(zhǎng)度方向上不均勻的問(wèn)題。

刀唇結(jié)構(gòu)的改善

進(jìn)過(guò)實(shí)踐我們發(fā)現(xiàn)，氣刀刀唇各處氣流的穩(wěn)定對(duì)帶鋼鋅層厚度均勻性有著重要的影響，所以在設(shè)計(jì)與試驗(yàn)過(guò)程中十分注重氣流的層流效應(yīng)。與原刀唇最大的區(qū)別在于其下刀唇是平底的，而且上刀唇的平直段也較長(zhǎng)。這對(duì)氣流有很好的導(dǎo)向作用，使其能均勻地以層流的形式噴出，所以，氣流對(duì)帶鋼的沖擊力和刮鋅效果較好，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)論證，帶鋼寬度方向的鋅層均勻性非常穩(wěn)定，對(duì)防止帶鋼表面縱向吹痕和橫向鋅層鼓起最有利，也能較好地防止邊部過(guò)鍍鋅。

刀唇調(diào)節(jié)方式的改進(jìn)

在氣刀維護(hù)時(shí)，主要的工作就是清理刀唇上的結(jié)渣與對(duì)刀唇縫隙的重新校驗(yàn)。新式氣刀的上刀唇與刀架為豎直方向上的配合，這樣的設(shè)計(jì)你消除了上刀唇在水平方向上的移動(dòng)，即在調(diào)節(jié)時(shí)，上刀唇只會(huì)有豎直方向上的運(yùn)動(dòng)，縮減了工作量，提高了工作效率的同時(shí)又可以很好的控制調(diào)節(jié)精度，是產(chǎn)品的鋅層質(zhì)量有了更好的保障。

參考文獻(xiàn)

秦大偉，劉宏民，王軍生，等.帶鋼連續(xù)熱鍍鋅鍍層厚度控制[J].鋼鐵，2018，53（8）：62–67.

劉超.連續(xù)熱鍍鋅帶鋼表面缺陷原因分析及解決措施[J].鞍鋼技術(shù)，2017（6）：62–65.

秦大偉，張棟，費(fèi)靜，曹忠華，李志鋒.基于WinAC的帶鋼連續(xù)熱鍍鋅鍍層厚度控制系統(tǒng)研究[J].鞍鋼技術(shù)，2017（03）：28–31.