Гидроимпульсный метод очистки в сравнении с другими способами

Медведь М.В.
Донецкий национальный технический университет

Источник: Материалы научно-технической конференции студентов. - Донецьк, ДонНТУ - 2010.

В современных экономических условиях возросшей конкуренции на рынке металлопродукции решающим фактором является качество проката. Одним из направлений, обеспечивающим выпуск качественной прокатной продукции, является эффективное удаление окалины с поверхности заготовок и готового проката при прокатке.

Окалина образуется на литых заготовках, а также в процессе прокатки, в результате взаимодействия при нагреве поверхности продукции,в основном,с кислородом из воздуха окружающей среды [1]. Наличие окалины на заготовке и на прокатываемом листе влечет за собой серьезные проблемы, помимо снижения сортности, вызывает значимые дополнительные затраты труда, что повышает себестоимость продукции.

На данный момент существует много различных способов удаления окалины и конструкции механизмов для их осуществления, но они обладают довольно существенными недостатками [2]. Таким образом на сегодняшний день особенно актуальна тема исследования и разработки новых методов удаления окалины, которые позволят увеличить их эффективность очистки и существенно снизить энергозатраты.

Удаление окалины производится химическим, механическим, гидравлическим и другими способами. К механическим относятся: пескоструйный, дробепескоструйный, дробеметный, гидроабразивный, абразивный и другие.

Очистка пескоструйными и дробеструйными аппаратами сопровождается образованием металлической пыли ( экологически вредный процесс), поэтому осуществляют очистку в специальных кабинах, камерах, металло-пескоструйных и дробеструйных барабанах или используются установки, оснащенные этими аппаратами [3]. Так же недостатком данного метода является высокая стоимость оборудования и большой расход сжатого воздуха.

Гидроабразивный способ очистки состоит в том, что из резервуара установки на очищаемую поверхность изделия через сопло под давлением сжатого воздуха направляется струя смеси кварцевого песка и воды (пульпа) [4]. Одним из основных недостатков метода – это необходимость сжатого воздуха 240 м3/час, давления 0,6 МПа, то есть необходимость компрессора или цеховой сети.

Эффективным способом удаления окалины является гидравлический. Гидравлическое удаление окалины - удаление окалины с поверхности металла при горячей прокатке водой под высоким давлением [5]. Источником напорной воды является высоконапорная насосная станция, которая подает воду по трубопроводной трассе к месту гидросбива. Потребляемая мощность насосных агрегатов 1100-1750 кВт, а это свидетельствует о большом потреблении электороэнергии.

Значительное преимущество гидроимпульсного метода очистки проката в экономическом отношении по сравнению с другими выше упомянутыми методами очистки – меньший расход энергии.

Результатом многолетней работы сотрудников Донецкого национального технического университета в области разработки гидроимпульсных устройств стало создание генератора импульсных струй (ГИС)[6].

Гидравлическая схема ГИС приведена на рисунке 1, на котором представлены условные диаметральные разрезы узлов устройства, дополненные схемой гидравлических соединений.

Рисунок 1. Гидравлическая схема ГИС

Рабочий гидропневмоаккумулятор 1 имеет внутри поршень 6, разделяющий внутреннее пространство на две камеры: газовую 7 и жидкостную 8.

Внутренний объем накопителя 2 поршнем 9 также разделен на две камеры: рабочую 10 и подпорную 11.

Ствол 13 исполнительного органа с рабочим насадком 14 присоединен к главному клапану 3. Прижатием поршня – клапана 12 к седлу 17 обеспечивается прекращение доступа жидкости к стволу 13 и рабочему насадку 14.

Внутри управляющего клапана 4 размещен поршень – клапан 18, образующий ряд камер.

Герметизация и коммутация камер управляющего клапана 4 осуществляется путем прижатия конических поверхностей наконечников к сбросному 24 или напорному 25 седлам.

Рабочая жидкость подается по подводящей магистрали и ставу подачи 29. далее жидкость через зарядный дроссель 30 поступает в рабочую камеру 10 накопителя 2 и к исполнительному органу. Зарядный дроссель 30 служит для создания нагрузки на насосе в момент импульса, а также уменьшения времени срабатывания управляющего 4 и главного клапана 3. На входе в ГИС установлен балластный гидропневмоаккумулятор 5.

Генератор импульсных струй обеспечивает преобразование малорасходного (до 0,0015 м3/с) стационарного потока рабочей жидкости высокого давления (до 12,0 МПа) в импульсный повышенных мгновенных расходов ( до 0,025м3/с) того же давления. Мощность потока в период выстрела воды составляет около 500 -700кВт, при том что потребляемая мощность насоса 50 кВт. Большая мощность потока обеспечивает значительную разрушающую способность струи.

Следует отметить такие преимущества гидроимпульсного метода как:

1) универсальность (возможность обрабатывать поверхности сложных геометрических форм) , удаление загрязнений из микропор и микротрещин;

2) сохранение формы и шероховатости обрабатываемой поверхности, т. е. отсутствие съема основного металла;

3) низкие энергозатраты,

4) экологичность метода (работа по замкнутому циклу),

5) пожаро и взрывобезопасность.

Литература

1. Роспасиенко В.И. Средства для зачистки проката/ В.И. Роспасиенко, – М: Машиностроение, 1973 г., – 272 с.
2. Горшков Б. Т. Эффективность способов зачистки стали/ Б.Т. Горшков, Г.К.Ноников, И. А. Татин, – М:
   Металлургия, 1979 г., – 224 с.
3. Аксенов Н.П. Оборудование литейных цехов/ Н.П. Аксенов, – М: Машиностроение, 1968 г., – 458 с.
4. Санков И.И. Механизация и автоматизация абразивной обработки отливок/ И.И. Санков, – М:
   Машиностроение, 1972 г., – 208 с.
5. Михеев В.А., Павлов А.М. Гидросбив в прокатных цехах/ В.А. Михеев, А.М. Павлов, – М: Металлургия, 1964 г., – 107 с.
6. Гидроимпульсное устройство / Г.М. Тимошенко, В.В. Гулин, В.Г. Тимошенко, С.А. Селивра / Патент Украины № 6173. Приоритет от 20.02.91 г. МКИ Е21 С 45/00.