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改造鋼絞線生產線中頻爐冷卻裝置
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廠家：改造鋼絞線生產線中頻爐冷卻裝置 日期：：2020-01-22 瀏覽次數： 126
針對原低松弛預應力鋼絞線生產線回火中頻爐冷卻裝置冷卻效果差、維修成本高，易造成鋼絞線整根斷裂等 問題，設計了一套 V 型直冷式可控大流量冷卻裝置。該裝置采用加長 V 型水槽儲水冷卻，水槽長度為 450 mm，冷 卻長度較原裝置增加 3． 3 倍; 將原來冷卻水管道直徑由 10 mm 增加到 16 mm，冷卻水的供給量增大了 2． 5 倍; 在冷 卻裝置中加裝導線輥，使鋼絞線不與噴氣吹干部分及 V 型冷卻水槽接觸，不會對冷卻水槽產生磨損。改進后的冷 卻裝置易于維修、操作簡便、冷卻效果滿足生產需要，提高了鋼絞線的成材率和勞動生產率。
低松弛預應力混凝土用鋼絞線廣泛應用于高層 建筑、大跨度橋梁、核電站安全殼中［1］。由于預應 力鋼材的應力松弛，預應力混凝土結構中的應力值 逐漸下降，使結構達不到設計壽命而提前破壞［2］。 穩定化處理是鋼絞線獲得低松弛性能較普遍的一種 生產工藝，即鋼絞線在承受 30% ～ 50% 抗拉強度的 張拉力下，進行 350 ～ 400 ℃消除應力回火。經這種 方法處理的鋼絞線 70% 實際破斷力下連續 1 000 h 松弛值不大于 2． 5% 。 低松馳預應力鋼絞線生產工藝流程: 放線→鋼 絞線捻制→張力下回火( 穩定化處理) →冷卻→吹 干→收線。目前，穩定化處理均采用中頻感應加熱爐對鋼 絞線進行回火［3］。鋼絞線穩定化處理生產線使用 的中頻感應加熱爐為移動式，加熱爐兩端帶有冷卻 與吹干裝置，可以提高鋼絞線的成材率。
預應力混凝土鋼絞線生產中，鋼絞線穩定化處 理生產線使用的中頻感應加熱爐為移動式( 如圖 1 所示) 。生產線停止運行時中頻感應加熱爐處于位 置 1，生產線啟動運行時中頻感應加熱爐由位置 1 向與穩定化處理鋼絞線反方向移動至位置 2，生產 結束時中頻感應加熱爐由位置 2 移動至位置 1。正 常生產中鋼絞線經中頻感應加熱爐加熱后進入生產 線冷卻水槽( 圖 2) 冷卻，再經壓縮空氣吹干。生產 線停止運行時，在中頻感應加熱爐由位置 2 移動至 位置 1 過程中，其兩端自帶的冷卻與吹干裝置自動啟動，對位置 2 與生產線冷卻水槽之間的部分鋼絞 線進行冷卻、吹干處理，從而使這部分鋼絞線與正常 生產的鋼絞線性能一致，以降低消耗，提高鋼絞線的 成材率。
長期生產運行中，發現中頻爐兩端原 裝的冷卻裝置冷卻效果不佳，既影響產品質量，又易 造成鋼絞線整根斷裂，存在極大的安全隱患，對人身 和設備造成傷害。 正常生產的鋼絞線經冷卻后溫度不高于 60 ℃［4］，而經中頻爐自帶的冷卻裝置一次自動冷卻后 的鋼絞線溫度仍然過高，約 150 ℃ 左右［5］，如果此 時生產線啟動，將對此部分鋼絞線進行二次加熱，由 于溫度疊加，造成溫度急劇上升，使鋼絞線加熱溫度 過高，在 30% ～ 50% 抗拉強度的張拉力作用下易造 成鋼絞線整根斷裂。為避免此現象發生，必須由人 工操作，將中頻爐在位置1 與位置2 之間行走2 至3 次，才能將鋼絞線的溫度降至 60 ℃以下。這樣操作 既浪費時間也降低生產效率。而且由于需要反復多 次冷卻，中頻爐冷卻器、吹干器等相關部件使用頻次 增加，維護成本提高。 經反復查找，發現中頻爐原裝的冷卻裝置( 圖 3) 冷卻效果差與其冷卻器( 圖 4) 有關，原設計冷卻器與吹干器為銅制合頁式交錯咬齒形結構，該設計 存在以下問題: ( 1) 采用噴淋式冷卻，冷卻面積小。 ( 2) 冷卻器短，長度只有 135 mm。 ( 3) 冷卻水流量小，只有 16 個直徑為 1 mm 的 出水口。 ( 4) 冷卻器數量少，受設備總體布局的約束，中 頻爐兩端分別有一個冷卻器。 ( 5) 工作環境高溫、高油煙，冷卻器出水孔易堵 塞，不能正常工作。 ( 6) 生產線停止運行時，中頻爐由位置 2 向位 置 1 移動過程中，由于鋼絞線沒有張力，受重力作用 鋼絞線自然下垂造成冷卻器磨損。由于冷卻器結構 復雜難加工，因此制造成本高。
針對原中頻爐冷卻裝置存在的缺陷，經過研究 并結合多年的設備、生產及工藝方面的相關經驗，設 計出全新的 V 型直冷式可控大流量冷卻裝置。改 造后冷卻裝置內部結構如圖 5 所示，冷卻裝置外觀 如圖 6 所示。 改造后的冷卻裝置特點: ( 1) 新裝置采用加長 V 型水槽儲水冷卻，水槽將原來冷卻水管道直徑由 10 mm 增加到 16 mm，冷 卻水的供給量增大了 2． 5 倍。因為 V 型水槽容積 小能使冷卻水充分快速流動而帶走大量熱量，同時 由于儲水式冷卻能使鋼絞線始終浸泡在冷卻水中， 增大了冷卻的面積，只需一次冷卻即可將鋼絞線冷 卻至60 ℃以下，保證了冷卻的效果。 ( 2) 在冷卻裝置中加裝了導線輥，當生產線停 止運行時，中頻爐由位置 2 向位置 1 移動過程中，導 線輥與導線輪對下垂的鋼絞線起到支撐，避免鋼絞 線懸空，使鋼絞線不與噴氣吹干部分及 V 型冷卻水 槽接觸，不會對冷卻水槽產生磨損。 ( 3) 新的冷卻裝置與吹干裝置不會堵塞，完全 能在高溫、高油煙環境下正常工作，無需清理新的冷卻裝置與吹干裝置使用效果良好，適合所有規格鋼絞線的生產。改造成本低，使用壽命長。 既避免了鋼絞線整根斷裂，又消除了安全隱患，實現 了無人化操作，提高了鋼絞線的成材率和勞動生 產率。
低松弛預應力混凝土用鋼絞線廣泛應用于高層 建筑、大跨度橋梁、核電站安全殼中［1］。由于預應 力鋼材的應力松弛，預應力混凝土結構中的應力值 逐漸下降，使結構達不到設計壽命而提前破壞［2］。 穩定化處理是鋼絞線獲得低松弛性能較普遍的一種 生產工藝，即鋼絞線在承受 30% ～ 50% 抗拉強度的 張拉力下，進行 350 ～ 400 ℃消除應力回火。經這種 方法處理的鋼絞線 70% 實際破斷力下連續 1 000 h 松弛值不大于 2． 5% 。 低松馳預應力鋼絞線生產工藝流程: 放線→鋼 絞線捻制→張力下回火( 穩定化處理) →冷卻→吹 干→收線。目前，穩定化處理均采用中頻感應加熱爐對鋼 絞線進行回火［3］。鋼絞線穩定化處理生產線使用 的中頻感應加熱爐為移動式，加熱爐兩端帶有冷卻 與吹干裝置，可以提高鋼絞線的成材率。
預應力混凝土鋼絞線生產中，鋼絞線穩定化處 理生產線使用的中頻感應加熱爐為移動式( 如圖 1 所示) 。生產線停止運行時中頻感應加熱爐處于位 置 1，生產線啟動運行時中頻感應加熱爐由位置 1 向與穩定化處理鋼絞線反方向移動至位置 2，生產 結束時中頻感應加熱爐由位置 2 移動至位置 1。正 常生產中鋼絞線經中頻感應加熱爐加熱后進入生產 線冷卻水槽( 圖 2) 冷卻，再經壓縮空氣吹干。生產 線停止運行時，在中頻感應加熱爐由位置 2 移動至 位置 1 過程中，其兩端自帶的冷卻與吹干裝置自動啟動，對位置 2 與生產線冷卻水槽之間的部分鋼絞 線進行冷卻、吹干處理，從而使這部分鋼絞線與正常 生產的鋼絞線性能一致，以降低消耗，提高鋼絞線的 成材率。
長期生產運行中，發現中頻爐兩端原 裝的冷卻裝置冷卻效果不佳，既影響產品質量，又易 造成鋼絞線整根斷裂，存在極大的安全隱患，對人身 和設備造成傷害。 正常生產的鋼絞線經冷卻后溫度不高于 60 ℃［4］，而經中頻爐自帶的冷卻裝置一次自動冷卻后 的鋼絞線溫度仍然過高，約 150 ℃ 左右［5］，如果此 時生產線啟動，將對此部分鋼絞線進行二次加熱，由 于溫度疊加，造成溫度急劇上升，使鋼絞線加熱溫度 過高，在 30% ～ 50% 抗拉強度的張拉力作用下易造 成鋼絞線整根斷裂。為避免此現象發生，必須由人 工操作，將中頻爐在位置1 與位置2 之間行走2 至3 次，才能將鋼絞線的溫度降至 60 ℃以下。這樣操作 既浪費時間也降低生產效率。而且由于需要反復多 次冷卻，中頻爐冷卻器、吹干器等相關部件使用頻次 增加，維護成本提高。 經反復查找，發現中頻爐原裝的冷卻裝置( 圖 3) 冷卻效果差與其冷卻器( 圖 4) 有關，原設計冷卻器與吹干器為銅制合頁式交錯咬齒形結構，該設計 存在以下問題: ( 1) 采用噴淋式冷卻，冷卻面積小。 ( 2) 冷卻器短，長度只有 135 mm。 ( 3) 冷卻水流量小，只有 16 個直徑為 1 mm 的 出水口。 ( 4) 冷卻器數量少，受設備總體布局的約束，中 頻爐兩端分別有一個冷卻器。 ( 5) 工作環境高溫、高油煙，冷卻器出水孔易堵 塞，不能正常工作。 ( 6) 生產線停止運行時，中頻爐由位置 2 向位 置 1 移動過程中，由于鋼絞線沒有張力，受重力作用 鋼絞線自然下垂造成冷卻器磨損。由于冷卻器結構 復雜難加工，因此制造成本高。
針對原中頻爐冷卻裝置存在的缺陷，經過研究 并結合多年的設備、生產及工藝方面的相關經驗，設 計出全新的 V 型直冷式可控大流量冷卻裝置。改 造后冷卻裝置內部結構如圖 5 所示，冷卻裝置外觀 如圖 6 所示。 改造后的冷卻裝置特點: ( 1) 新裝置采用加長 V 型水槽儲水冷卻，水槽將原來冷卻水管道直徑由 10 mm 增加到 16 mm，冷 卻水的供給量增大了 2． 5 倍。因為 V 型水槽容積 小能使冷卻水充分快速流動而帶走大量熱量，同時 由于儲水式冷卻能使鋼絞線始終浸泡在冷卻水中， 增大了冷卻的面積，只需一次冷卻即可將鋼絞線冷 卻至60 ℃以下，保證了冷卻的效果。 ( 2) 在冷卻裝置中加裝了導線輥，當生產線停 止運行時，中頻爐由位置 2 向位置 1 移動過程中，導 線輥與導線輪對下垂的鋼絞線起到支撐，避免鋼絞 線懸空，使鋼絞線不與噴氣吹干部分及 V 型冷卻水 槽接觸，不會對冷卻水槽產生磨損。 ( 3) 新的冷卻裝置與吹干裝置不會堵塞，完全 能在高溫、高油煙環境下正常工作，無需清理新的冷卻裝置與吹干裝置使用效果良好，適合所有規格鋼絞線的生產。改造成本低，使用壽命長。 既避免了鋼絞線整根斷裂，又消除了安全隱患，實現 了無人化操作，提高了鋼絞線的成材率和勞動生 產率。
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