69久久夜色精品国产69小说用钢砂液力输送试验钢板防腐除锈方案

由于喷射泵内部流体【bù liú tǐ】流动【liú dòng】属于高雷诺数的强湍流【qiáng tuān liú】流动【liú dòng】，当雷诺数很大【shù hěn dà】时，容易在流场中【liú chǎng zhōng】形成不规则运动【dòng】，而且在【ér qiě zài】理论研究和数值模拟【zhí mó nǐ】过程中，并未对【bìng wèi duì】流场中【liú chǎng zhōng】的漩涡等情况加以考【jiā yǐ kǎo】虑。而且在【ér qiě zài】数值模拟【zhí mó nǐ】时为了方便【le fāng biàn】计算【jì suàn】、对许多【duì xǔ duō】实际条件加以约束，在喷射泵的制造加工过程，还存在制造误差等问题，所以很有可能数值仿真得到【zhēn dé dào】结果与【jié guǒ yǔ】实际试【shí jì shì】验的结果【jié guǒ】存在一定的差异。为了验证上一章节数值仿真得到【zhēn dé dào】的部分结【bù fèn jié】构参数对喷射泵工作效率以【xiào lǜ yǐ】及钢砂吸入量【xī rù liàng】的影响结果【jié guǒ】，所以需要进行相关的【xiàng guān de】试验研究。

1、试验装置与方法：

1.1、钢丸液力输运试验：

1.2、试验装置：

其中为【qí zhōng wéi】喷射泵【pēn shè bèng】提供工作液体的水泵其性能【qí xìng néng】参数如表5.1所示。

表5. 1水泵性能参数

2、试验方法：

在试验刚开始【gāng kāi shǐ】，*先将存砂桶中【shā tǒng zhōng】清理干净，并关紧【bìng guān jǐn】存砂桶底部的管夹阀【guǎn jiá fá】，然后往【rán hòu wǎng】存砂桶中【shā tǒng zhōng】加入定量的钢砂和【gāng shā hé】水。同时将供砂桶清理干净，并关紧【bìng guān jǐn】供砂桶底部的三个管夹阀【guǎn jiá fá】。较后打开水泵【kāi shuǐ bèng】为喷射【wéi pēn shè】泵提供工作液【gōng zuò yè】体【tǐ】。

快速地将存砂桶底部【tǒng dǐ bù】的管夹【de guǎn jiá】阀完全打开，然后开【rán hòu kāi】始计时【shí】，当供砂【dāng gòng shā】桶中钢砂与水【shuǐ】的混合物达到【wù dá dào】设定的【shè dìng de】体积之后【hòu】，停止计时【shí】，并计算一共使用的时【yòng de shí】间。在这个过程中，需要向存砂桶中加入钢砂和水【shuǐ】，来使得喷射泵吸入口的条件基本不发生变【fā shēng biàn】化。

3、抛丸试验：

3.1.试验装置：

如下图所示【suǒ shì】，此次抛丸试验【wán shì yàn】所涉及到的装置主要有供砂桶、管夹阀、抛丸器【pāo wán qì】、抛丸室【pāo wán shì】、带钢移动系统、喷射泵【pēn shè bèng】、水泵、螺旋输送机、钢砂输【gāng shā shū】送管路【sòng guǎn lù】、电气控制系统。

图5. 3抛丸试验装置

在试验开始时【kāi shǐ shí】，先关紧【xiān guān jǐn】供砂桶底部的管夹阀，然后打开水泵和喷射泵，将钢砂输送到供砂桶中【zhōng】，在工作一段时间以后【jiān yǐ hòu】，打开抛【dǎ kāi pāo】丸器【wán qì】。当抛丸器【wán qì】达到设定转速之后，打开供【dǎ kāi gòng】砂桶底部的管夹阀，使得钢砂与水的混合物以一定流速进入抛【jìn rù pāo】丸器【wán qì】。当流速均匀时，打开带钢移动【gāng yí dòng】小车【xiǎo chē】，带钢以【dài gāng yǐ】0.2m/s的速度【de sù dù】运动至抛丸室【pāo wán shì】，触碰到行程开关后，在抛丸【zài pāo wán】室中停【shì zhōng tíng】留约10s中【zhōng】后返回到起点。在抛丸【zài pāo wán】室底部【shì dǐ bù】堆积的钢砂、水、氧化皮等混合物受到重力的【chóng lì de】作用，逐渐流入螺旋输送【xuán shū sòng】机中【zhōng】，打开螺【dǎ kāi luó】旋输送【xuán shū sòng】机之后【jī zhī hòu】，使得整个试验系统能【xì tǒng néng】够往复循环，不间断【bú jiān duàn】的工作。

3.2、试验钢砂及带【shā jí dài】钢样板【gāng yàng bǎn】的选择：

一般钢【yī bān gāng】板抛丸使用的磨料有三种，分别是【fèn bié shì】钢丝切【gāng sī qiē】丸、铸钢丸和钢砂【hé gāng shā】，具体形貌区别如下图所示【suǒ shì】。

根据实际工况要求，本文选【běn wén xuǎn】用钢砂【yòng gāng shā】作为抛【zuò wéi pāo】丸器磨料，其主要【qí zhǔ yào】加工工艺有下面几部分，*先是将废钢或者废合【zhě fèi hé】金钢放【jīn gāng fàng】入到中频炉熔【pín lú róng】融，之后离心入水造粒，待钢粒【dài gāng lì】形成之后进行干燥处【gàn zào chù】理【lǐ】，之后再进行【zài jìn háng】大小筛分，将大小合格的钢粒筛选出之后再进行【zài jìn háng】淬火，淬火完成后将钢粒压【gāng lì yā】碎，再进行【zài jìn háng】筛选，筛选后【shāi xuǎn hòu】直接包【zhí jiē bāo】装出厂的为【de wéi】GH钢砂，筛选后【shāi xuǎn hòu】再进行【zài jìn háng】回火处理后包【lǐ hòu bāo】装出厂的为【de wéi】GP, GL钢砂。

不同种【bú tóng zhǒng】类的钢砂硬【gāng shā yìng】度也有一定的差异，GP钢砂硬【gāng shā yìng】度(HRC)一般为【yī bān wéi】4250, GL钢砂硬【gāng shā yìng】度(HRC)一般为【yī bān wéi】5660, GH钢砂硬【gāng shā yìng】度(HRC)一般为【yī bān wéi】6065。弹丸选择主要考虑以【kǎo lǜ yǐ】下几点:

(1)由于钢砂属于【shā shǔ yú】易耗品，在选择时要选用价格【yòng jià gé】较低且【jiào dī qiě】寿命较长。

(2)由于叶片属于【piàn shǔ yú】易损件，而对叶【ér duì yè】片影响较大的是钢砂，故选择【gù xuǎn zé】时要考虑其对叶片的【yè piàn de】磨耗。

(3)根据带钢表面处理要求【qiú】，如带钢【rú dài gāng】表面硬度及粗糙度要求【qiú】，可以根【kě yǐ gēn】据下面【jù xià miàn】的参考式(5-1)和式(5-2 )来选取钢砂【gāng shā】。

钢砂当【gāng shā dāng】量直径计算公式【gōng shì】 钢砂速【gāng shā sù】度计算公式【gōng shì】

(4)当弹丸【dāng dàn wán】硬度较高，则比较脆【cuì】，容易破碎，不仅加快消耗【kuài xiāo hào】量【liàng】，还容易造成带【zào chéng dài】钢表面【gāng biǎo miàn】划痕;当弹丸【dāng dàn wán】硬度较低，则容易【zé róng yì】变形，消耗能量【liàng】，降低抛【jiàng dī pāo】丸效果。故选择时要考虑弹丸的硬度【de yìng dù】。

图5. 4磨料分类

根据以【gēn jù yǐ】上综述，选择当量直径约为【yuē wéi】0.5mm左右的GL钢砂，其SA〔标准型号为【hào wéi】G50，由上海某公司提供【tí gòng】，具体形貌如图5.5所示【suǒ shì】。

图5. 5 G50钢砂

图【tú】5.6为G L50钢砂电【gāng shā diàn】镜扫描图【tú】，由图【tú】可以看出此钢砂为多棱砂。

图5. 6 GL50钢砂电镜扫描图

带钢选用45钢，厚度为5mm，如图【rú tú】5.7所示【suǒ shì】，密度约【mì dù yuē】为7800kg加3，泊松比【bó sōng bǐ】约为0.269，弹性模量约为21000E/MPa

图5. 7试验用带钢钢板图

4、试验结果与分析：

4.1、钢丸液力输运试验结【shì yàn jié】果与分【guǒ yǔ fèn】析：

由于试【yóu yú shì】验条件的限制【de xiàn zhì】，不能够通过直接测量的方法测出喷射泵各进口和出口的【chū kǒu de】压力，所以试【suǒ yǐ shì】验中不能对喷【néng duì pēn】射泵的【shè bèng de】工作效【gōng zuò xiào】率直接【lǜ zhí jiē】验证【yàn zhèng】。根据上一节的研究方【yán jiū fāng】法，通过统计在固定工况下喷射泵将供砂桶装满所需要的时间，从而间接地计算出钢砂单位【shā dān wèi】时间的【shí jiān de】吸入量。

但是可【dàn shì kě】以通多验证喷【yàn zhèng pēn】射泵在不同结构参数下钢砂的实际吸入量，并与上一章模【yī zhāng mó】拟仿真的结果【de jié guǒ】加以对比【bǐ】。

在试验【zài shì yàn】过程中【guò chéng zhōng】由于，加工不【jiā gōng bú】同尺寸【tóng chǐ cùn】的喷射【de pēn shè】泵价格昂贵，且更换喷射泵【pēn shè bèng】十分麻烦，所以喷射泵【pēn shè bèng】主体的各【tǐ de gè】结构参【jié gòu cān】数采用【shù cǎi yòng】上一章中模拟得到的【dé dào de】较优参【jiào yōu cān】数，即喉管收缩角度为【wéi】250、喉管长度为【wéi】70mm。试验中主要通过更换喷射泵【pēn shè bèng】喷嘴，验证喷嘴到喉管入口【guǎn rù kǒu】的距离和面积比这两个参数【gè cān shù】对喷射泵【pēn shè bèng】钢砂吸入量的影响，己知供砂桶的体积约为【wéi】2.8m3。

表5. 2试验结果

通过实际试验得到的【dé dào de】结果与【jié guǒ yǔ】上一章【shàng yī zhāng】仿真计算得到的【dé dào de】结果对比，发现虽然在实际单位时间内【shí jiān nèi】，钢砂吸入量的实验值小于模拟值，但是其得到的【dé dào de】变化趋【biàn huà qū】势图与【shì tú yǔ】模拟仿真【nǐ fǎng zhēn】的结果趋势图具有好的相似性【sì xìng】，证明模拟仿真【nǐ fǎng zhēn】的结果参数对【cān shù duì】实际喷【shí jì pēn】射泵的铸造即【zhù zào jí】一定的指导意义【yì】。

实际试验的结【yàn de jié】果与模拟仿真【nǐ fǎng zhēn】得到的【dé dào de】结果存在差异【zài chà yì】的原因可能有以下几点:(1)在模拟【zài mó nǐ】仿真过程中【zhōng】忽略了钢砂与钢【shā yǔ gāng】砂之间【shā zhī jiān】的碰撞，实际试验中【zhōng】，由于钢砂的体积分数加大【dà】，实际过【shí jì guò】程中【zhōng】钢砂与钢【shā yǔ gāng】砂之间【shā zhī jiān】产生碰撞消耗【zhuàng xiāo hào】能量;(2)喷射泵实际加工过程中【zhōng】，肯定存在加工【zài jiā gōng】误差，而且喷【ér qiě pēn】射泵是【shè bèng shì】采用铸造工艺，内部表面的粗糙度较大【dà】;(3)实际试验中【zhōng】管道布置会导致工作流体的动【tǐ de dòng】能损失;(4)选用的【xuǎn yòng de】湍流模型可能【xíng kě néng】在流场的局部【de jú bù】区域不适用等。

4.2、抛丸试验结果分析：

为了验【wéi le yàn】证抛丸器【pāo wán qì】、抛丸室和湿式抛丸工【pāo wán gōng】艺的合理性，需要对【xū yào duì】抛丸后的带钢表面【gāng biǎo miàn】质量和成分进行【fèn jìn háng】分析验证。整个试验装置【yàn zhuāng zhì】的工作参数如【cān shù rú】下，钢砂以50}80m/s的速度【de sù dù】击打带钢表面【gāng biǎo miàn】，带钢在抛丸时中的移动速度约为【yuē wéi】0.2m/s，抛丸器【pāo wán qì】单位时间的抛【jiān de pāo】丸量约为【yuē wéi】8.5kg/s钢砂的当量直径约为【yuē wéi】0.5mm，钢砂入射角为600。带钢经【dài gāng jīng】过抛丸后的抛打效果如图【rú tú】5.8所示。

图5. 8带钢表面抛打效果图

为了进一步观察被抛【chá bèi pāo】打后钢砂形貌变化、带钢的【dài gāng de】表面形【biǎo miàn xíng】貌以元素成分【sù chéng fèn】变化，本文中对带钢、钢砂进行了电【háng le diàn】镜扫描【jìng sǎo miáo】，使用的【shǐ yòng de】是日立电子显【diàn zǐ xiǎn】微镜，型号为S-3400N， 未经抛打的钢板和经过湿式抛丸的带钢表面在显微扫描电镜下【diàn jìng xià】的表面【de biǎo miàn】形貌对比如图5.10, 5.12所示【suǒ shì】。

图5. 10带钢原【dài gāng yuán】表面形貌图【mào tú】

图【tú】5. 11带钢原表面能【biǎo miàn néng】谱图【tú】

图5. 12带钢击【dài gāng jī】打后表【dǎ hòu biǎo】面形貌图

图5. 13带钢击打后表面能谱图

根据上【gēn jù shàng】述的形貌图以【mào tú yǐ】及成分【jí chéng fèn】图可以看出【kàn chū】，带钢在未抛打前与抛【qián yǔ pāo】打之后表面形貌差异较大【jiào dà】，可以明显地看到在被【dào zài bèi】抛打后的带钢表【dài gāng biǎo】面有各种各样的凹【yàng de āo】坑【kēng】。根据带钢表【dài gāng biǎo】面的能谱【de néng pǔ】图5.11和图5.13可以看出【kàn chū】，带钢在抛丸后表面的【biǎo miàn de】氧元素大幅降低，证明湿式抛丸对氧化皮的去【pí de qù】除效果较好，但是氧元素含量并没【liàng bìng méi】有完全降低至【jiàng dī zhì】零，所以经【suǒ yǐ jīng】过湿式抛丸抛打后的带钢表【dài gāng biǎo】面需要及时进行防锈处理，以防止二次氧【èr cì yǎng】化。

5、本章小结：

1.采用自主设计研发的湿式抛丸试验【wán shì yàn】装置【zhuāng zhì】，通过更【tōng guò gèng】换喷射泵中的喷嘴来验证上一章【yī zhāng】:节得到的喷嘴到喉管距离对【jù lí duì】钢砂吸【gāng shā xī】入量的【rù liàng de】影响。
2.通过抛【tōng guò pāo】丸试验【wán shì yàn】，验证了湿式抛丸工艺及装置【jí zhuāng zhì】的可行性，利用电子显微镜对抛丸后的【wán hòu de】带钢表面【gāng biǎo miàn】进行观察【guān chá】，验证了湿式抛丸对带钢表面【gāng biǎo miàn】氧化皮有很好的去除效果。

带钢表面处理【miàn chù lǐ】是带钢【shì dài gāng】生产过程中的重要工【chóng yào gōng】序，目前国内普遍采用酸【cǎi yòng suān】洗工艺或干式【huò gàn shì】抛丸来【pāo wán lái】清除带【qīng chú dài】钢表面氧化层【huà céng】。然而，酸洗对环境和员工身心健康存在较大的威【dà de wēi】胁。为了降低环境污染，有效清【yǒu xiào qīng】理带钢表面氧化层【huà céng】，本文开展了基于带钢【yú dài gāng】表面处理【miàn chù lǐ】的新型湿式抛丸工【pāo wán gōng】艺及设【yì jí shè】备的研究，得出如下结论【xià jié lùn】和成果:

1、开展了湿式抛丸的工【wán de gōng】艺研究，确定了【què dìng le】项目研究的预期目标【qī mù biāo】与技术方案【fāng àn】，提出了【tí chū le】实验平台的工艺要求及设备组成。

2、完成了【wán chéng le】湿式抛丸试验装置的【zhuāng zhì de】设备开发。设计开发了抛【fā le pāo】丸系统、钢砂输【gāng shā shū】运系统、带钢移动系【yí dòng xì】统、电气控【diàn qì kòng】制系统。在抛丸系统中【xì tǒng zhōng】，研究了与抛丸器的相关结构【jié gòu】和运动参数，确定了【què dìng le】合适的运动参数，并设计【bìng shè jì】了供砂桶和抛丸室【wán shì】;在钢砂【zài gāng shā】I系统中【xì tǒng zhōng】设计了【shè jì le】两种方【liǎng zhǒng fāng】案，以便于后期的【hòu qī de】对比和选用;在带钢移动系【yí dòng xì】统中，根据现场实际需求【qiú】，设计了【shè jì le】带钢牵引装置、支架【zhī jià】、导轨和移动小车的工作方案和具体结构【jié gòu】;在电气控【diàn qì kòng】制系统中【xì tǒng zhōng】，根据各【gēn jù gè】装置的【zhuāng zhì de】控制要求【qiú】，选择合【xuǎn zé hé】适型号的电气元件，并完成相关电气控【diàn qì kòng】制方案设【fāng àn shè】计;较后将【jiào hòu jiāng】各个系【gè gè xì】统进行总装和调试【diào shì】。

3、在钢砂输运系【shū yùn xì】统中，本文设计了两【jì le liǎng】种钢砂提升方案，并对比【bìng duì bǐ】了两种方案的优缺点【yōu quē diǎn】，针对斗【zhēn duì dòu】式提升机输运钢砂存在的一【zài de yī】系列问题，确定了采用喷射泵液力方式【lì fāng shì】来输运【lái shū yùn】钢砂。通过对喷射泵工作原理的研究，论证此【lùn zhèng cǐ】方法的【fāng fǎ de】可行性【kě háng xìng】，推导了【tuī dǎo le】喷射泵的性能方程【fāng chéng】。完成了液力输运方案设计、输运系【shū yùn xì】统中各个部件安装布【ān zhuāng bù】置。

4、针对采用喷射泵液力输运钢砂的工艺要求，研究了【yán jiū le】液固二【yè gù èr】相流相【xiàng liú xiàng】关理论【guān lǐ lùn】，通过有限元ANSYS-Fluent对喷射泵内部【bèng nèi bù】流场进行仿真，得出在【dé chū zài】一定工况条件下喷射泵内部【bèng nèi bù】各结构参数(喷嘴出【pēn zuǐ chū】口到喉管入口【guǎn rù kǒu】距离【jù lí】、面积比、喉管长【hóu guǎn zhǎng】度、喉管收【hóu guǎn shōu】缩角度)对钢砂吸入量【xī rù liàng】的影响【de yǐng xiǎng】和喷射【hé pēn shè】泵工作效率的影响【de yǐng xiǎng】。发现了喷嘴出【pēn zuǐ chū】口到喉管入口【guǎn rù kǒu】的距离【jù lí】、面积比、喉管长【hóu guǎn zhǎng】度对喷【dù duì pēn】射泵工【shè bèng gōng】作效率影响【yǐng xiǎng】较大。利用喷射泵性能方程得到喷【dé dào pēn】射泵在本文工【běn wén gōng】况下较【kuàng xià jiào】优解构参数分别为:喷嘴出【pēn zuǐ chū】口到喉管入口【guǎn rù kǒu】距离【jù lí】为巧mm、较优面积比为【jī bǐ wéi】

4、较优喉【jiào yōu hóu】管长度为【wéi】70mm、较优喉【jiào yōu hóu】管收缩角度为【wéi】300

5、通过钢【tōng guò gāng】砂液力【shā yè lì】输运试验，验证了仿真结【fǎng zhēn jié】果的可靠性，并分析了试验【le shì yàn】结果与仿真结【fǎng zhēn jié】果之间【guǒ zhī jiān】的存在差异的【chà yì de】原因【yuán yīn】，验证了仿真结【fǎng zhēn jié】果与试验结果【yàn jié guǒ】趋势变化的一【huà de yī】致性。通过抛丸试验【wán shì yàn】，验证了抛丸器【pāo wán qì】在喷射泵较优【bèng jiào yōu】结构参数下输【shù xià shū】运的钢砂量的情况下，带钢钢板氧化皮去除效果。通过电子显微镜，发现氧化皮的去除效果较好，验证了此工艺【cǐ gōng yì】参数的【cān shù de】可行性。