玻璃粉自动添加装置的设计

沈晓军，杜兴吉，柴东京

(1.浙江久立特材科技股份有限公司，浙江湖州313028;2.浙江省特种设备检验研究院，浙江杭州310020)

在钢管热挤压生产工艺过程中，在钢管坯料—经加热的棒料进入挤压机前，通常需在棒料表面涂敷一层玻璃粉作为润滑剂。其涂敷方法是: 当从退火炉出来的高于1 000 ℃的棒料运行到涂粉台前时，在行走小车的推动下棒料从涂粉台上滚过，从而使棒料的外表面涂上均匀的玻璃粉，然后再进入下面的工序。

目前，涂粉台上玻璃粉的添加是人工操作，因添加频繁，比较费时、费力，劳动效率低; 而且人工添加不易保证铺设在涂粉台上的玻璃粉厚度均匀，从而影响棒料表面玻璃粉的均匀附着; 另外，涂粉台环境温度高，工人劳动强度大。

自动加料过程通常采用垂直落料、水平输送和斜坡输送方式［1］。垂直落料方式往往用在储料仓斗底部开口，靠重力或其他外力作用，使物料沿垂直方向排出。玻璃粉由于其颗粒极小、外形不规则、堆密度与紧实密度差异较大，造成其内摩擦因数较大、堆锥角和吸附力较小，使加料过程变得比较困难。

玻璃粉末为无定型硬质颗粒，其物理特性为: 比重为2.7 g/mL，平均粒径为(2.5 ±0.5) μm，吸油量为(28 ±2.5) g/100 g，外观为白色粉末，白度不不小于93，PH 值为6 ～7，莫氏硬度为7.8，化学成分为硅酸盐类。

1 总体方案设计

玻璃粉自动添加装置主要由传动机构、行走小车、加粉装置和涂粉台等组成，如图1 所示。

图1 坯料加粉总体结构示意图

加粉装置主要包括加粉料斗组件、挡板、转筒和振动器等，如图2 所示。加粉料斗组件用于完成储料、垂直落料等功能。

图2 自动添加装置示意图

料斗的落料方式主要有自然落料、搅动、吹气、振动等方式。自然落料方式只能用于流动性好、不会产生起拱阻流的物料。搅动、吹气方式因搅动物或空气直接与物料接触，对于封闭加料，其结构要求比较复杂，且容易产生静电，而仅适于开放式落料及不会产生飞扬的物料。振动加料方式具有破拱阻流作用强、相对运动构件不与物料直接接触、结构简单、工作可靠、全密封等优点。综合玻璃粉的特性和使用工况的要求，采用在自然落料基础上加振动的落料方式，选取了噪声相对较低的气动转轮式振动。

2 加料斗设计

加料斗的设计需要考虑一次存放量等因素，作者将加粉料斗直接安装在原有的推动捧料在涂粉台上滚动的行走小车的后面，借助行走小车的运动带动加粉料斗进行下料布粉，结构简单，节约动力。

加粉料斗内设置了拨料转筒，并在料斗下部沿仓高1/4 处装有振动器。在仓内铺设有振动板，振动器固定在振动板上，并一起坚固在料仓上。振动板上装有二个振动器，二个振动器不是对称安装，而是交叉安装，边下料边振动，不至于玻璃粉堵住下料口，使下料顺畅、均匀。

3 振动器选择

确定用什么振动器需要考虑噪声以及初装成本和长期运行成本，通常要考虑以下几个因素: 空气消耗量、噪声、安装空间、频率、振幅/振动能、成本/维护成本、空气供给/润滑情况等［2］。

气动振动器包含气动转轮振动器、气动滚珠式振动器、气动活塞式振动器等，是解决堵料、架桥和破拱的最有效方式，同时对设备的器壁不会产生任何损伤。

选择振动器时，需综合考虑物料特性，如密度、安息角，以及料仓板厚、斜度等参数。根据实际情况选择气动振动器的数量、振动力的大小，而振动力在使用过程中可以调节，具体可通过调节压缩空气的压力大小来改变小钢珠的转动频率及离心力，从而达到使用要求。

首先根据料仓的金属板的厚度选用，金属壁厚的选用振动力大的或规格大的振动器，金属壁薄的选用振动小的或规格小的振动器。若要求无油工作则不要选择T-型振动器、DAR-型转子振动器和FP-型气动活塞振动器。若要求耗气量小，则不要选择K-型球式、R-型滚子式和DAR-型转子振动器。GT-型转轮振动器可以完成两个球式振动器的工作，长期来讲GT-型转轮振动器的成本低。通常情况下，最好是使用两个小振动器而非一个大的。两个振动器应在料斗上相对安装，这样可以防止一点上受力过大。此装置中两台振动器安装于同一加强筋上，这样可以使它们很快进入共振状态，并使力加以放大。

作者选用了GT-型转轮振动器中的GT-8，因为这种振动器可以在无润滑的情况下工作，而且它们的球轴承带有防护圈。这样可以防止玻璃粉进入对轴承产生损害。启动振动器需要较高压力。

4 工作过程

开始对第一根棒料进行铺粉前，行走小车在传动机构的带动下，先从涂粉台前端空运行到涂粉台后端。

然后行走小车开始后退，并带动行走小车后部加粉料斗上安装的链轮在涂粉台一侧支架上的固定链条上转动，与链轮同轴的主动齿轮也就随之转动，此时，气缸压下，使活动齿轮座上的过渡齿轮与主动齿轮和被动齿轮紧密配合，从而使与被动齿轮处在同一被动轴上的拨料转筒转动，同时气缸驱动左右推板使圆弧挡板缩回，于是加粉料斗底部的下料控制口便被开启，加粉料斗内的玻璃粉在转筒上的叶片及振动器的作用下，从长条形出料口排出，通过下料控制口均匀落到涂粉台上，同时在后退过程中行走小车后部下端的水平刮粉板还会将多余的玻璃粉推入到涂粉台后端的长槽孔中，从而落入集粉斗内加以回收利用。

当行走小车回到涂粉台起始端，气缸缩回，并在连接于活动支座与加粉料斗外壁上的弹簧的作用下，过渡齿轮与主动齿轮、被动齿轮脱开，同时气缸驱动左右推板使圆弧挡板关闭加粉料斗底部的下料控制口，然后在涂粉台起始端等待第一根棒料。

当从退火炉出来的高于1 000 ℃的棒料运行到涂粉台前时，行走小车在传动机构的带动下，推动棒料在涂粉台上向前滚动，从而使棒料表面均匀地涂上玻璃粉，行走小车运行到涂粉台前端后，棒料进入下一工序。

5 结论

振动加粉料斗直接安装在原有的推动捧料在涂粉台上滚动的行走小车上，借助行走小车的运动带动加粉料斗下料布粉，结构简单，节约动力; 加粉料斗内设置了拨料转筒及转轮振动器，使下料顺畅、均匀;还设有对涂粉台上的粉料自动刮平并可控制粉层厚度的水平刮粉板，保证了不同直径棒料表面都能敷粉均匀; 整体装置工作稳定可靠，自动化程度高; 降低劳动强度，有效地提高了生产效率和热挤压钢管的质量。

［1］易传云，熊烽，杜润生．轻质微细物料自动加料装置的设计［J］．起重运输机械，2002(1) :13－16．

［2］胡俊，朱景辉．粉末物料自动加料装置的设计［J］．上海化工，2011，36(9) :23－25．

［3］杨昌炎，姚建中，林伟刚，等．粘性粉料定量连续加料装置:中国，CN200420115359．5［P］．2004－11－23．

［4］杨昌炎，姚建中，林伟刚．生物质细粉加料技术的改进［J］．化学工程，2006，34(7) :42－45．

［5］杨雄．净液工序锌粉连续加料自动计量［J］．冶金自动化，2007(2) :65－67．