2. Подготовка металла перед запуском в производство
В состав участков подготовки металлопроката входят правильные средства, агрегаты очистки металла и нанесения защитных покрытий, места хранения.
На участке подготовки листового проката БЦСМК Уралмашзавода установлены листоправильные многовалковые машины, оснащенные средствами механизации для правки листов толщиной 4—10 мм и до 32 мм. Подготовка проката на складе металла характеризуется большим числом транспортных операций. Поэтому при организации участка большое внимание было уделено комплексной механизации. Механизация позволила уменьшить число крановых операций, облегчить труд работающих и повысить производительность труда.
На рис. 18 показана комплексная механизация листоправильной многовалковой машины для, правки листов толщиной до 32 мм. Около листоправильной машины 5 установлены приводные реверсивные рольганги 3 и 6 для подачи листов во время правки и два перегрузочных моста 1 и 4 с траверсами 2 для укладки листов на рольганг и снятия их с укладкой на складские площадки. Эти средства механизации позволяют подавать прокат, находящийся в первом и втором пролетах склада металла. Общая длина рольгангов у вальцев составляет 46,7 м. По рольгангу можно подавать листы массой до 5 т (32x2500x8000 мм). Рабочая скорость рольганга равна скорости правки листа на вальцах и составляет 0,138 м/с, маршевая скорость рольганга 0,422 м/с. Управление работой рольганга производится с пульта.
Подготовленный для правки металл цеховым мостовым краном подается пакетом на стеллажи 9. Со стеллажей перегрузочные мосты подают листы на рольганги. Перегрузочные мосты представляют собой подъемно-транспортную машину, выполняющую подъем-опускание и перемещение груза вдоль пролета цеха. Мосты перемещаются по рельсовым путям, расположенным на эстакадах 7 и 8. Грузоподъемность моста 5 т, скорость перемещения 21 м/мин. Листы поднимаются с помощью траверсы 2 с магнитными захватами грузоподъемностью 5 т.
Механизация листоправильной машины для правки листа толщиной 4—10 мм аналогична описанной выше. Наибольшая масса листа, подаваемого рольгангами на этих машинах, 1250 кг, скорость движения листа по рольгангу 11 м/мин. На перегрузочных мостах установлены магнитные траверсы грузоподъемностью 2 т.
Для удаления окалины и ржавчины с поверхности металла существуют механические и химические способы.
Химическим способом является травление в кислотах, которое может производиться окунанием в ваннах или распылением в проходных струйных камерах.
На заводе «Сибтяжмаш» исходный листовой и профильный прокат очищают травлением в ваннах в 15—20%-ном растворе серной или соляной кислоты, а затем подвергают пассивации для защиты поверхности на период хранения и изготовления металлоконструкций.
Травление в струйных камерах является более совершенным по сравнению с обработкой в ваннах. При струйном травлении в 2—5 раз увеличивается скорость очистки, и оборудование может быть герметизировано и включено в автоматизированные линии. Недостатком травления окунанием и распылением является необходимость тщательной отмывки поверхнссти от остатков травильных растворов, для чего требуется большое количество промывочной воды и специальные очистные сооружения для нейтрализации и регенерации травильных растворов. Поэтому химические методы очистки весьма ограничено применяют на машиностроительных заводах.
Наиболее распространенными методами механической очистки поверхности металла являются дробеметная и дробеструйная очистки. Сущность этих методов состоит в том, что на поверхность изделия направляется струя металлической дроби, в результате ударного действия которой поверхность очищается от окалины и ржавчины. Для очистки применяют дробь из ковкого или отбеленного чугуна, стальную дробь и рубленую стальную проволоку.
При дробеметной очистке дробь приобретает необходимую скорость в установках роторного типа, при дробеструйной — в установках, использующих энергию сжатого воздуха. Очистка металлопроката и труб с помощью дробеметных установок находит широкое применение на заводах нашей страны и за рубежом, часто эти установки входят в автоматизированные линии очистки и нанесения защитных покрытий. Поточные линии дробеметной очистки листового и профильного проката высокопроизводительны, стабильны в работе и хорошо вписываются в технологический поток складов металлопроката.
На рис. 19 показаны пять вариантов поточных линий очистки и грунтовки листового и профильного проката, применяемых в зависимости от сроков хранения металла и требуемой производительности. Вариант I поточной линии предназначен для обработки металлопроката при межоперационном периоде хранения три месяца, производительность линии при работе в две смены 300 тыс. м проката в год; II — при межоперационном периоде хранения восемь—десять месяцев, производительность линии при работе в две смены ',300 тыс. м; III — при межоперационном периоде хранения три месяца, производительность линии при работе в две смены 150 тыс. м; IV — при межоперационном периоде хранения восемь—девять месяцев, производительность при работе в две смены 150 тыс. м; V — при межоперационном периоде хранения менее трех месяцев, производительность при работе в две смены 150 тыс. м.
Механизмы и камеры поточных линий пяти вариантов унифицированы.
В поточные линии очистки листового проката входят следующие основные элементы: кантователь входной, дробеметная камера, камера пассивирования, фосфатирования или грунтовки, камера сушки, транспортирующие устройства и кантователь на выходе. Кантователь на входе предназначен для поворота листа из горизонтального положения в вертикальное и подачи его в дробеметную камеру для двусторонней очистки от ржавчины и окалины. Привод кантователя — механический. Конструкция кантователя позволяет сократить вспомогательное время на подачу листа в камеру, так как очередной лист может быть подан на горизонтальный рольганг кантователя одновременно с движением предшествующего листа к дробеметной камере. Кантователь на выходе предназначен для поворота листа из вертикального положения в горизонтальное и конструктивно выполнен так же, как и на входе.
Дробеметная камера линии в зависимости от ширины обрабатываемого листа может иметь четыре или шесть дробеметных аппаратов. Конструкция дробеметной камеры на линии очистки и фосфатирования стального листа показана на рис. 20, а схема расположения дробеметных аппаратов в камерах очистки листового и фасонного проката — на рис. 21. В зависимости от требуемой производительности в поточной линии предусматривают одну или две дробеметные камеры.
После дробеметной обработки лист подвергают обдувке сжатым воздухом, а затем по промежуточному рольгангу подают в камеру пассивирования-фосфатирования, где его струйным способом обрабатывают цинкофосфатным раствором или раствором соли «Мажеф». Под камерой пассивирования-фосфатирования помещены емкости для растворов. Насосом раствор подается в камеру через коллекторы с форсунками для обработки листа с двух сторон. В основании камеры расположен сборник с трубой для слива раствора в бак. На рис. 22 показана камера пассивирования-фосфатирования фасонного проката.
В зависимости от технических условий после пассивирования-фосфатирования листы могут быть поданы в камеру для пропитки олифой. Конструкция этой камеры аналогична конструкции камеры фосфатирования-пассивирования. Далее листы подают в терморадиационную камеру для сушки.
Для консервации грунтами ВЛ-02 и ВЛ-023 вместо камер пассивирования-фосфатирования и пропитки олифой устанавливают камеры окраски в электростатическом поле (рис. 23) или пневматическим распылением. Защита поверхностей для хранения на открытом воздухе на 8—10 месяцев производится грунтом ВЛ-02 или ВЛ-08 (один слой) и грунтом ВЛ-023 (один слой), либо грунтом ВЛ-023 в два слоя; на 5—6 месяцев — грунтом ВЛ-023 в один слой; а для хранения в помещении на неограниченный срок — грунтами ВЛ-023, ВЛ-02 или ВЛ-08 в один слой.
При окраске пневматическим распылением образуется туман из частиц краски, не попавшей на окрашиваемую поверхность, при этом потери краски достигают 40—50%. Для отсоса летучих частичек краски и паров растворителя необходимы мощные вентиляционные системы. Эти недостатки исключаются при окраске листов в электростатическом поле высокого напряжения. Кроме того, такой способ позволяет автоматизировать процесс и улучшить санитарно-гигиенические условия работы. При окраске в электростатическом поле распыляемые частицы краски заряжаются отрицательно, а положительным полюсом является окрашиваемый стальной лист, притягивающий к себе распыленные частицы краски. Потери краски при этом минимальны. Камера электростатической окраски состоит из корпуса, двенадцати распылителей, краскоподающего устройства, высоковольтной установки, вентиляционной системы, электрооборудования управления.
Камера сушки собрана из металлических щитовых секций, внутренняя часть заполнена теплоизоляционным материалом. Внутри камеры на кронштейнах подвешены четыре секции (по две с каждой стороны), на которых закреплены шесть электронагревательных плит мощностью по 2 кВт каждая. Плиты выполнены из чугуна с заложенными внутрь электроспиралями. При прохождении листа между секциями излучателей фосфатированная (или грунтовая) поверхность подвергается воздействию инфракрасных лучей, обеспечивающих интенсивную сушку.
Транспортирующее устройство обеспечивает подачу листа в вертикальном положении вдоль поточной линии со скоростями 0,5; 1,0; 1,5; 3 м/мин. Скорость регулируется с пульта линии. Установки фирмы «Гутман» можно встраивать в поточные автоматизированные линии.
Фирма «Тилмэн» (Англия) выпускает установки для дробеметной очистки фасонного проката, труб, полосы, ленты, проволоки. Эти установки занимают небольшую площадь цеха и легко встраиваются в линии грунтовки и сушки. В установках для очистки труб скорость очистки в пределах 3—6 м/мин. Установки снабжены автоматизированными механизмами подачи и сбрасывания труб, для передачи их на последующие операции (грунтовка, металлизация). Установки для очистки профильного проката фирма «Тилмэн» выпускает различных размеров со скоростью очистки 1,8—4 м/мин. Они имеют 1—4 дробеметных аппаратов в зависимости от типа очищаемой продукции. Установки встраиваются в линии грунтовки и сушки. Иглофрезерная очистка металла является перспективным методом. Сущность процесса очистки с помощью иглофрез заключается в снятии с поверхности металла микростружки толщиной от сотых долей миллиметра до 1 мм. При очистке иглофрезами легко удаляется не только разрыхленный слой ржавчины, но и значительно более твердый слой окалины. Иглофреза представляет собой проволочную щетку специальной конструкции. Особенностью иглофрез является высокая плотность ворсовой части. В связи с этим при работе ворсинки отклоняются на небольшой угол, образуя своеобразный микрорезец. Иглофрезы отличаются долговечностью и самозатачиваемостью. В производственных условиях правильно подобранные иглофрезы работают до 2000 ч. Диаметр используемых на практике иглофрез колеблется в пределах 25— 600 мм. Ширина рабочей поверхности иглофрез практически не ограничена, поэтому полосы, ленты и листы целесообразно очищать сразу на всю ширину и со всех сторон.
В расчете на 1 см ширины рабочей поверхности иглофрезы могут срезать с обрабатываемой поверхности низкоуглеродистых сталей ~60 г металла в минуту, потребляя при этом 0,6—1,0 кВт-ч на 1 кг срезанной стружки.
Об экономической эффективности этого способа можно судить по стоимости очистки металла различными способами при производительности зачистных агрегатов 100 м2/ч (табл. 15).
Разработчиком метода очистки иглофрезерованием является Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов (ВНИИСТ), г. Москва.
Преимуществами процесса иглофрезерования являются универсальность, экономичность и малая энергоемкость, стабильность процесса, простота и легкость управления оборудованием. Однако метод имеет следующие существенные недостатки: низкую стойкость иглофрез по сравнению с теоретическим сроком и сложность создания конструкций поточных линий для очистки листов большой ширины.