成全动漫在线观看免费高清用钢砂液力输送试验钢板防腐除锈方案

由于喷射泵内【shè bèng nèi】部流体【bù liú tǐ】流动属于高雷诺数的【nuò shù de】强湍流流动，当雷诺数很大时，容易在流场中【liú chǎng zhōng】形成不规则运动，而且在【ér qiě zài】理论研究和数【jiū hé shù】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虑【lǜ】。而且在【ér qiě zài】数值模【shù zhí mó】拟时为【nǐ shí wéi】了方便计算【jì suàn】、对许多实际条【shí jì tiáo】件加以约束，在喷射泵的制造加工过程，还存在【hái cún zài】制造误【zhì zào wù】差等问【chà děng wèn】题，所以很有可能【yǒu kě néng】数值仿【shù zhí fǎng】真得到结果与实际试验的结果存在一定的【yī dìng de】差异。为了验证上一章节数值仿【shù zhí fǎng】真得到的部分结构参数对喷射泵工作效率以及钢砂吸入量的影响结果，所以需要进行【yào jìn háng】相关的试验研究【jiū】。

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】喷射泵提供工作液体【zuò yè tǐ】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】，*先将存砂桶中清理干净【jìng】，并关紧存砂桶底部的管夹阀【guǎn jiá fá】，然后往存砂桶中加入【zhōng jiā rù】定量的钢砂和水【shuǐ】。同时将供砂桶【gòng shā tǒng】清理干净【jìng】，并关紧供砂桶【gòng shā tǒng】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的管夹阀完全【fá wán quán】打开，然后【hòu】开始计时【shǐ jì shí】，当供砂【dāng gòng shā】桶中钢砂与水【shuǐ】的混合物达到设定的【shè dìng de】体积之【tǐ jī zhī】后【hòu】，停止计【tíng zhǐ jì】时，并计算一共使用的时间。在这个过程中，需要向【xū yào xiàng】存砂桶中加入【zhōng jiā rù】钢砂和水【shuǐ】，来使得喷射泵【pēn shè bèng】吸入口的条件基本不发生变化。

3、抛丸试验：

3.1.试验装置：

如下图【rú xià tú】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【guǎn jiá fá】、抛丸器【pāo wán qì】、抛丸室、带钢移【dài gāng yí】动系统、喷射泵、水泵、螺旋输送机、钢砂输送管路、电气控制系统【zhì xì tǒng】。

图5. 3抛丸试验装置

在试验【zài shì yàn】开始时，先关紧供砂桶底部的管【bù de guǎn】夹阀【jiá fá】，然后打开水泵【kāi shuǐ bèng】和喷射泵，将钢砂输送到供砂桶中【zhōng】，在工作一段时间以后，打开抛丸器【wán qì】。当抛丸器【wán qì】达到设定转速之后【sù zhī hòu】，打开供砂桶底部的管【bù de guǎn】夹阀【jiá fá】，使得钢【shǐ dé gāng】砂与水【shā yǔ shuǐ】的混合【de hún hé】物以一【wù yǐ yī】定流速进入抛丸器【wán qì】。当流速均匀时【jun1 yún shí】，打开带钢移动小车【xiǎo chē】，带钢以0.2m/s的速度运动至抛丸室，触碰到行程开【háng chéng kāi】关后，在抛丸【zài pāo wán】室中【zhōng】停留约10s中【zhōng】后返回到起点【diǎn】。在抛丸【zài pāo wán】室底部【shì dǐ bù】堆积的【duī jī de】钢砂、水、氧化皮等混合【děng hún hé】物受到重力的作用，逐渐流【zhú jiàn liú】入螺旋输送机【shū sòng jī】中【zhōng】，打开螺旋输送机【shū sòng jī】之后，使得整个试验系统能够往复【gòu wǎng fù】循环，不间断【bú jiān duàn】的工作。

3.2、试验钢【shì yàn gāng】砂及带钢样板的选择【de xuǎn zé】：

一般钢【yī bān gāng】板抛丸使用的【shǐ yòng de】磨料有三种【sān zhǒng】，分别是钢丝切丸、铸钢丸和钢砂，具体形【jù tǐ xíng】貌区别【mào qū bié】如下图所示。

根据实【gēn jù shí】际工况要求【yào qiú】，本文选用钢砂【gāng shā】作为抛【zuò wéi pāo】丸器磨料【liào】，其主要加工工艺有下面几部分【fèn】，*先是将【xiān shì jiāng】废钢或【fèi gāng huò】者废合【zhě fèi hé】金钢放入到中频炉熔融【róng】，之后离心入水造粒，待钢粒形成之【xíng chéng zhī】后进行干燥处理，之后再【zhī hòu zài】进行大小筛分【fèn】，将大小【jiāng dà xiǎo】合格的钢粒筛选出之后再【zhī hòu zài】进行淬火，淬火完成后将钢粒压碎，再进行筛选，筛选后【shāi xuǎn hòu】直接包【zhí jiē bāo】装出厂【zhuāng chū chǎng】的为GH钢砂【gāng shā】，筛选后【shāi xuǎn hòu】再进行回火处理后包装出厂【zhuāng chū chǎng】的为GP, GL钢砂【gāng shā】。

不同种类的钢砂硬【gāng shā yìng】度也有一定的差【dìng de chà】异【yì】，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下几点:

(1)由于钢砂属于【shā shǔ yú】易耗品，在选择【zài xuǎn zé】时要选用价格较低且寿命较长【zhǎng】。

(2)由于叶片属于【piàn shǔ yú】易损件【yì sǔn jiàn】，而对叶【ér duì yè】片影响较大的是钢砂，故选择时要考虑其对【lǜ qí duì】叶片的磨耗。

(3)根据带钢表面【gāng biǎo miàn】处理要求，如带钢表面【gāng biǎo miàn】硬度及粗糙度要【cāo dù yào】求，可以根据下面的参考【de cān kǎo】式(5-1)和式【hé shì】(5-2 )来选取钢砂【gāng shā】。

钢砂当量直径计算公【jì suàn gōng】式 钢砂速【gāng shā sù】度计算公【jì suàn gōng】式

(4)当弹丸【dāng dàn wán】硬度较【yìng dù jiào】高，则比较脆，容易破碎【suì】，不仅加快消耗量，还容易造成带钢表面【gāng biǎo miàn】划痕【huá hén】;当弹丸【dāng dàn wán】硬度较【yìng dù jiào】低【dī】，则容易变形，消耗能量，降低【dī】抛丸效果【wán xiào guǒ】。故选择时要考【shí yào kǎo】虑弹丸【lǜ dàn wán】的硬度。

图5. 4磨料分类

根据以【gēn jù yǐ】上综述，选择当【xuǎn zé dāng】量直径约为0.5mm左右的【zuǒ yòu de】GL钢砂，其SA〔标准型号为G50，由上海某公司提供【tí gòng】，具体形【jù tǐ xíng】貌如图5.5所示。

图5. 5 G50钢砂

图5.6为G L50钢砂电【gāng shā diàn】镜扫描图，由图可【yóu tú kě】以看出【yǐ kàn chū】此钢砂为多棱砂。

图5. 6 GL50钢砂电镜扫描图

带钢【gāng】选用45钢【gāng】，厚度为5mm，如图5.7所示，密度约为【yuē wéi】7800kg加3，泊松比约为【yuē wéi】0.269，弹性模【dàn xìng mó】量约为【liàng yuē wéi】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果与分【guǒ yǔ fèn】析【xī】：

由于试【yóu yú shì】验条件的限制，不能够通过直【tōng guò zhí】接测量【jiē cè liàng】的方法测出喷【cè chū pēn】射泵各【shè bèng gè】进口和【jìn kǒu hé】出口的压力，所以试验中不【yàn zhōng bú】能对喷射泵的工作效【gōng zuò xiào】率直接验证【yàn zhèng】。根据上一节的研究方法，通过统计在固定工况【dìng gōng kuàng】下喷射泵将供砂桶装满所需要的时间，从而间接地计【jiē dì jì】算出钢砂单位时间的吸入量【xī rù liàng】。

但是可以通多验证喷射泵在不同结构参数下钢砂的实际【de shí jì】吸入量【xī rù liàng】，并与上【bìng yǔ shàng】一章模拟仿真【nǐ fǎng zhēn】的结果加以对比【bǐ】。

在试验【zài shì yàn】过程中由于，加工不同尺寸【tóng chǐ cùn】的喷射泵价格昂贵【áng guì】，且更换【qiě gèng huàn】喷射泵十分麻烦【fán】，所以喷射泵主体的各结构参【jié gòu cān】数采用【shù cǎi yòng】上一章中模拟得到的较优参数【shù】，即喉管【jí hóu guǎn】收缩角【shōu suō jiǎo】度为【dù wéi】250、喉管长度为【dù wéi】70mm。试验中主要通过更换喷射泵喷嘴，验证喷嘴到喉管入口的距离和面积比这两个参数【shù】对喷射泵钢砂【bèng gāng shā】吸入量【xī rù liàng】的影响，己知供砂桶的体积约【tǐ jī yuē】为2.8m3。

表5. 2试验结果

通过实际试验得到的结果【de jié guǒ】与上一章【shàng yī zhāng】仿真计算得到【suàn dé dào】的结果【de jié guǒ】对比，发现虽然在实【rán zài shí】际单位时间内，钢砂吸【gāng shā xī】入量的【rù liàng de】实验值小于模拟值，但是其得到的变化趋势图与【shì tú yǔ】模拟仿真【nǐ fǎng zhēn】的结果【de jié guǒ】趋势图具有好的相【hǎo de xiàng】似性，证明模拟仿真【nǐ fǎng zhēn】的结果【de jié guǒ】参数对实际喷射泵的铸造即一定的指导意【zhǐ dǎo yì】义。

实际试【shí jì shì】验的结【yàn de jié】果与模拟仿真得到的【dé dào de】结果存在差异的原因可能有以下几点:(1)在模拟【zài mó nǐ】仿真过程中忽【chéng zhōng hū】略了钢【luè le gāng】砂与钢砂之间的碰撞，实际试【shí jì shì】验中，由于钢砂的体积分数加大，实际过【shí jì guò】程中钢砂与钢砂之间产生碰撞消耗能量;(2)喷射泵实际加工过程中，肯定存【kěn dìng cún】在加工误差，而且喷【ér qiě pēn】射泵是【shè bèng shì】采用铸【cǎi yòng zhù】造工艺【zào gōng yì】，内部表面的粗糙度较【cāo dù jiào】大;(3)实际试【shí jì shì】验中管道布置【dào bù zhì】会导致工作流【gōng zuò liú】体的动能损失;(4)选用的湍流模型可能在流场【zài liú chǎng】的局部【de jú bù】区域不适用等【shì yòng děng】。

4.2、抛丸试验结果分析：

为了验证抛丸【zhèng pāo wán】器、抛丸室【pāo wán shì】和湿式抛丸工艺的合理性【lǐ xìng】，需要对抛丸后【pāo wán hòu】的带钢【de dài gāng】表面质【biǎo miàn zhì】量和成分进行【fèn jìn háng】分析验证【zhèng】。整个试验装置的工作参数如下，钢砂以【gāng shā yǐ】50}80m/s的速度击打带钢表面，带钢在抛丸时中的移【zhōng de yí】动速度【dòng sù dù】约为【yuē wéi】0.2m/s，抛丸器单位时间的抛丸量约【wán liàng yuē】为8.5kg/s钢砂的当量直径约为【yuē wéi】0.5mm，钢砂入射角为600。带钢经过抛丸后【pāo wán hòu】的抛打效果如图5.8所示【suǒ shì】。

图5. 8带钢表面抛打效果图

为了进一步观察被抛打后钢砂形貌【shā xíng mào】变化【biàn huà】、带钢的表面形【biǎo miàn xíng】貌以元素成分【sù chéng fèn】变化【biàn huà】，本文中对带钢【duì dài gāng】、钢砂进行了电【háng le diàn】镜扫描【jìng sǎo miáo】，使用的是日立【shì rì lì】电子显微镜，型号为【xíng hào wéi】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】的表面形【biǎo miàn xíng】貌对比如图5.10, 5.12所示。

图【tú】5. 10带钢原表面形貌图【mào tú】

图【tú】5. 11带钢原表面能谱图【pǔ tú】

图【tú】5. 12带钢击【dài gāng jī】打后表面形貌图【tú】

图5. 13带钢击打后表面能谱图

根据上述的形【shù de xíng】貌图以【mào tú yǐ】及成分图可以【tú kě yǐ】看出，带钢在未抛打前与抛打之后表面形貌差异较大，可以明显地看到在被抛打后【pāo dǎ hòu】的带钢表面【gāng biǎo miàn】有各种各【gè zhǒng gè】样的凹坑。根据带【gēn jù dài】钢表面【gāng biǎo miàn】的能谱图5.11和图【hé tú】5.13可以看【kě yǐ kàn】出，带钢在抛丸后表面的【biǎo miàn de】氧元素【yǎng yuán sù】大幅降低【dī】，证明湿式抛丸对氧化【duì yǎng huà】皮的去除效果较好，但是氧元素【yǎng yuán sù】含量并没【liàng bìng méi】有完全降低【dī】至零【líng】，所以经过湿式抛丸抛打后【pāo dǎ hòu】的带钢表面【gāng biǎo miàn】需要及时进行防锈处理【chù lǐ】，以防止二次氧化。

5、本章小结：

1.采用自主设计【zhǔ shè jì】研发的湿式抛【shī shì pāo】丸试验【wán shì yàn】装置【zhuāng zhì】，通过更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钢砂吸【gāng shā xī】入量的影响。
2.通过抛丸试验【wán shì yàn】，验证了湿式抛【shī shì pāo】丸工艺及装置【zhuāng zhì】的可行性，利用电【lì yòng diàn】子显微【zǐ xiǎn wēi】镜对抛【jìng duì pāo】丸后的【wán hòu de】带钢表面进行观察，验证了湿式抛【shī shì pāo】丸对带钢表面氧化皮【yǎng huà pí】有很好的去除效果。

带钢表面【gāng biǎo miàn】处理是带钢生产过程中的重要工【chóng yào gōng】序【xù】，目前国【mù qián guó】内普遍采用酸洗工艺或干式抛丸来清除带钢表面【gāng biǎo miàn】氧化层【yǎng huà céng】。然而，酸洗对环境和员工身心健康【xīn jiàn kāng】存在较大的威【dà de wēi】胁。为了降低环境污染，有效清理带钢表面【gāng biǎo miàn】氧化层【yǎng huà céng】，本文开【běn wén kāi】展了基于带钢【yú dài gāng】表面处理【miàn chù lǐ】的新型湿式抛丸工艺及设【yì jí shè】备的研究，得出如【dé chū rú】下结论和成果:

1、开展了湿式抛【shī shì pāo】丸的工艺研究，确定了项目研【xiàng mù yán】究的预期目标与技术【yǔ jì shù】方案，提出了【tí chū le】实验平台的工艺要求及设备组成【zǔ chéng】。

2、完成了【wán chéng le】湿式抛丸试验【wán shì yàn】装置的【zhuāng zhì de】设备开发。设计开发了抛丸系统【wán xì tǒng】、钢砂输【gāng shā shū】运系统【yùn xì tǒng】、带钢移动系统、电气控制系统。在抛丸系统【wán xì tǒng】中，研究了与抛丸器的相关结构【guān jié gòu】和运动参数【cān shù】，确定了合适的运动参数【cān shù】，并设计【bìng shè jì】了供砂桶和抛【tǒng hé pāo】丸室;在钢砂【zài gāng shā】I系统中【xì tǒng zhōng】设计了两种方【liǎng zhǒng fāng】案，以便于后期的对比和选用;在带钢【zài dài gāng】移动系统中【xì tǒng zhōng】，根据现【gēn jù xiàn】场实际【chǎng shí jì】需求，设计了带钢牵引装置【yǐn zhuāng zhì】、支架、导轨和【dǎo guǐ hé】移动小【yí dòng xiǎo】车的工【chē de gōng】作方案和具体结构;在电气【zài diàn qì】控制系统中【xì tǒng zhōng】，根据各装置的【zhuāng zhì de】控制要求，选择合适型号的电气元件【yuán jiàn】，并完成相关电【xiàng guān diàn】气控制方案设计;较后将各个系统进行总装和调试【diào shì】。

3、在钢砂输运系【shū yùn xì】统中，本文设计【shè jì】了两种钢砂提升方案【àn】，并对比【bìng duì bǐ】了两种方案的【fāng àn de】优缺点，针对斗【zhēn duì dòu】式提升机输运钢砂存【gāng shā cún】在的一【zài de yī】系列问题【tí】，确定了采用喷射泵【pēn shè bèng】液力方式来输运钢砂。通过对喷射泵【pēn shè bèng】工作原【gōng zuò yuán】理的研究，论证此【lùn zhèng cǐ】方法的可行性，推导了喷射泵【pēn shè bèng】的性能方程。完成了液力输运方案【àn】设计【shè jì】、输运系【shū yùn xì】统中各个部件安装布置。

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】相流相关理论【guān lǐ lùn】，通过有限元ANSYS-Fluent对喷射【duì pēn shè】泵内部流场进行仿真，得出在【dé chū zài】一定工况条件【kuàng tiáo jiàn】下喷射【xià pēn shè】泵内部各结构【gè jié gòu】参数【cān shù】(喷嘴出【pēn zuǐ chū】口到喉【kǒu dào hóu】管入口距离、面积比【miàn jī bǐ】、喉管长度、喉管收缩角度)对钢砂吸入量【xī rù liàng】的影响和喷射【hé pēn shè】泵工作【bèng gōng zuò】效率的影响。发现了喷嘴出【pēn zuǐ chū】口到喉【kǒu dào hóu】管入口的距离、面积比【miàn jī bǐ】、喉管长度对喷【dù duì pēn】射泵工作【bèng gōng zuò】效率影响较大。利用喷【lì yòng pēn】射泵性【shè bèng xìng】能方程得到喷射泵在本文工况下较优解构参数【cān shù】分别为:喷嘴出【pēn zuǐ chū】口到喉【kǒu dào hóu】管入口距离为巧mm、较优面积比【miàn jī bǐ】为

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、通过钢砂液力【shā yè lì】输运试验，验证了【yàn zhèng le】仿真结【fǎng zhēn jié】果的可靠性，并分析【bìng fèn xī】了试验结果与仿真结【fǎng zhēn jié】果之间的存在差异的【chà yì de】原因，验证了【yàn zhèng le】仿真结【fǎng zhēn jié】果与试验结果趋势变【qū shì biàn】化的一致性【zhì xìng】。通过抛丸试验【wán shì yàn】，验证了【yàn zhèng le】抛丸器【pāo wán qì】在喷射【zài pēn shè】泵较优结构参【jié gòu cān】数下输运的钢【yùn de gāng】砂量的情况下【qíng kuàng xià】，带钢钢板氧化【bǎn yǎng huà】皮去除效果。通过电子显微【zǐ xiǎn wēi】镜，发现氧化皮的去除效果较好，验证了【yàn zhèng le】此工艺参数的可行性。