時(shí)間：2022-07-27 07:44:40
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關(guān)鍵詞：化工工藝；安全設(shè)計(jì)；危險(xiǎn)因素；解決對策
在現(xiàn)階段的化工工藝設(shè)計(jì)過程中，對于化工工藝設(shè)計(jì)過程中的安全性越來越重視，在實(shí)踐中要對相關(guān)工藝安全設(shè)計(jì)存在的危險(xiǎn)因素進(jìn)行系統(tǒng)的分析，對其存在的問題進(jìn)行探究，進(jìn)而提出具有一定實(shí)踐意義的解決對策。
1化工工藝設(shè)計(jì)的主要類別
1.1概念設(shè)計(jì)
所謂的概念設(shè)計(jì)就是通過模擬具體的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備狀況開展實(shí)施的一種技術(shù)手段。概念設(shè)計(jì)一般會(huì)在設(shè)計(jì)過程中開展并實(shí)施，其主要目的就是要提升整體的工藝條件以及相關(guān)生產(chǎn)路線的合理性。
1.2中試設(shè)計(jì)
中試內(nèi)容與相關(guān)任務(wù)主要就是對小試中已經(jīng)確立的相關(guān)條件以及工藝路線進(jìn)行系統(tǒng)的檢查，對于具體的產(chǎn)品進(jìn)行系統(tǒng)的考核，了解其主要性能，對于具體的工藝系統(tǒng)的持續(xù)性以及可靠性進(jìn)行探究，進(jìn)而收集到相關(guān)工藝需求的數(shù)據(jù)，這些內(nèi)容與系列內(nèi)容可以作為整個(gè)檢驗(yàn)部分，也可以對其進(jìn)行部分的檢驗(yàn)，具體操作要根據(jù)實(shí)際情況開展。
1.3初步設(shè)計(jì)
初步設(shè)計(jì)就是基于相關(guān)化工項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的初始階段進(jìn)行優(yōu)化，其主要成果為總概算書以及初步設(shè)計(jì)的說明書。主要是對相關(guān)化工工藝的設(shè)計(jì)的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)進(jìn)行計(jì)算。
1.4施工圖設(shè)計(jì)
主要就是根據(jù)相關(guān)審批意見，將初步設(shè)計(jì)過程的具體設(shè)計(jì)計(jì)劃與原則進(jìn)行確定，在實(shí)踐中要基具體的操作要求，明確具體的布置以及施工方式，明確具體的方法，解決各種初步設(shè)計(jì)問題。
2化工工藝設(shè)計(jì)中的安全問題與對策
化工工藝設(shè)計(jì)中主要存在的安全問題就是在生產(chǎn)過程中存在的各種安全隱患以及一些可以造成安全損失的不穩(wěn)定要素。對此要提升對整個(gè)化工工藝設(shè)計(jì)的重視，加強(qiáng)對其危險(xiǎn)意識的重視，通過科學(xué)的方式與手段，對其進(jìn)行系統(tǒng)的控制，避免各種安全隱患問題的出現(xiàn)，在操作過程中，要盡可能的應(yīng)用一些具有一定安全性的工藝技術(shù)與手段，要避免危險(xiǎn)產(chǎn)品的應(yīng)用，同時(shí)，在化工工藝設(shè)計(jì)中要采取與其相匹配的安全措施。
2.1化工工藝相關(guān)物料中存在的安全問題與控制對策
化工工藝在生產(chǎn)過程中要使用不同的原材料與半成品，這些物料應(yīng)用中都是通過各種不同狀態(tài)存在的，主要可以分為氣態(tài)、液態(tài)以及固態(tài)三種形式。在相關(guān)物質(zhì)具備特定的物質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)與特定的狀態(tài)之下，才可以判定其是否具有危害。因此，要對一些具有一定危害特征的物質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的分析，對其具體狀態(tài)進(jìn)行了解與掌握，進(jìn)而了解此種物質(zhì)的穩(wěn)定性與化學(xué)反應(yīng)，對其毒性進(jìn)行識別，通過科學(xué)的分析與評價(jià)，在一定程度上降低各種危險(xiǎn)問題發(fā)生。
2.2化工工藝設(shè)計(jì)路線存在的安全問題與控制對策
化工工藝設(shè)計(jì)中的一種反應(yīng)會(huì)對多種不同的工藝路線產(chǎn)生影響，對此在相關(guān)設(shè)計(jì)過程中，要對其進(jìn)行綜合考量，選擇較為合適的生產(chǎn)路線，要盡可能的將各種危害降低到最小。工藝設(shè)計(jì)要對相關(guān)物料以及生產(chǎn)條件與設(shè)施等因素進(jìn)行綜合考量，要盡可能的使用一些危害相對較低的物料。同時(shí)要通過各種全新的設(shè)施與技術(shù)手段，降低廢氣、廢水以及廢渣的總排放量，要在合理范圍之內(nèi)對其進(jìn)行回收時(shí)候，提升資源的最大利用率，進(jìn)而避免對環(huán)境造成過度的污染。
2.3化工工藝設(shè)計(jì)中反應(yīng)設(shè)備存在的安全問題與控制對策
化工反應(yīng)是產(chǎn)品生產(chǎn)過程中最為關(guān)鍵的內(nèi)容，在實(shí)踐中主要就是通過各種化學(xué)反應(yīng)獲得一定的產(chǎn)物，整個(gè)過程在操作過程中存在著諸多的安全性問題，如果不足夠的重視，會(huì)導(dǎo)致各種安全事物問題的產(chǎn)生，對此在進(jìn)行相關(guān)反應(yīng)設(shè)備的設(shè)計(jì)與選擇過中要進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)與分析，避免各種問題的出現(xiàn)。在相關(guān)化工設(shè)計(jì)中存在著各種不同種類的化學(xué)反應(yīng)，這也就直接給安全控制與管理問題帶來了一定的挑戰(zhàn)。同時(shí)，在化工反應(yīng)過程中也存在一定的反應(yīng)失控危機(jī)，也就是說提升對相關(guān)反應(yīng)物的整體反應(yīng)速度與熱效應(yīng)的控制，是十分重要的。
3結(jié)束語
在化工工藝設(shè)計(jì)過程中，要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)法律政策，保障操作的標(biāo)準(zhǔn)性，提升整個(gè)工藝設(shè)計(jì)的安全性，加強(qiáng)重視，對設(shè)計(jì)方案中的漏洞與缺點(diǎn)進(jìn)行完善，在根本上避免各種事故與問題的產(chǎn)生。熟練掌握相關(guān)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過程中存在的各種安全隱患，保障化工工藝的整體安全性。
作者:孟佳 單位:眾一阿美科福斯特惠勒工程有限公司寧夏分公司
參考文獻(xiàn)
危險(xiǎn)等級的劃分依據(jù)主要是根據(jù)化工生產(chǎn)過程中所使用的原材料，儲(chǔ)存原材料的環(huán)境、原材料經(jīng)生產(chǎn)加工后所形成的新的產(chǎn)品特性，如物理性、化學(xué)性等。根據(jù)不同危險(xiǎn)等級的化工產(chǎn)品，確定各種類型化工產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的防火間距及防爆等級。進(jìn)而以此為標(biāo)準(zhǔn)，在化工工藝設(shè)計(jì)過程中選擇滿足生產(chǎn)需求的操作方式，防火材料及防火設(shè)備。
二、化工工藝設(shè)計(jì)分類介紹
1.概念設(shè)計(jì)。
概念設(shè)計(jì)是指抽象性的設(shè)計(jì)，概念設(shè)計(jì)一般是在擬建化工生產(chǎn)裝置前進(jìn)行，概念設(shè)計(jì)的主要目的是為了通過建立化工生產(chǎn)裝置模型，根據(jù)模型檢查化工生產(chǎn)工藝中存在影響正常生產(chǎn)的因素，包括生產(chǎn)線路的設(shè)置的合理性，生產(chǎn)環(huán)境條件是否滿足安全生產(chǎn)要求等，避免因化工工藝中某個(gè)環(huán)節(jié)存在不合理性給化工生產(chǎn)埋下安全隱患，同時(shí)根據(jù)概念設(shè)計(jì)建立模型檢驗(yàn)所的的數(shù)據(jù)為進(jìn)一步的化工工藝設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)參考。
2.中試設(shè)計(jì)。
中試設(shè)計(jì)是為了檢驗(yàn)小試所確定的工藝路線及相關(guān)運(yùn)行條件。檢測試制產(chǎn)品的功能穩(wěn)定性；檢驗(yàn)工藝系統(tǒng)的連續(xù)可靠性運(yùn)行；獲得化工生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)所必須的工藝參數(shù)；考察設(shè)計(jì)方案投入生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的雜質(zhì)對成品的影響等。
3.基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。
基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是化工工藝設(shè)計(jì)的重要階段?；A(chǔ)設(shè)計(jì)是化工工藝生產(chǎn)裝置及配套設(shè)備安裝及規(guī)劃設(shè)計(jì)的技術(shù)支持。
4.初步設(shè)計(jì)。
初步設(shè)計(jì)是在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)完成后的精細(xì)化設(shè)計(jì)。初步設(shè)計(jì)的成果是設(shè)計(jì)說明書和工程總概算書，也可以說是從初步設(shè)計(jì)是化工建設(shè)的指導(dǎo)思想，以此為依據(jù)進(jìn)行化工生產(chǎn)線的構(gòu)建；結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和有關(guān)單位批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)任務(wù)書、化工廠的選址報(bào)告，從經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性角度出發(fā)，對化工生產(chǎn)線建設(shè)進(jìn)行總體研究和計(jì)算，滿足化工生產(chǎn)線安全生產(chǎn)的同時(shí)又能取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
5.施工圖設(shè)計(jì)。
施工圖設(shè)計(jì)是化工工藝設(shè)計(jì)的最后階段，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)根據(jù)有關(guān)部門對初步設(shè)計(jì)的審批意見，結(jié)合初步設(shè)計(jì)中確定的化工工藝方案，以圖樣及文字的形式將化工工藝技術(shù)要點(diǎn)和各個(gè)設(shè)備的原理、布置進(jìn)行一一明確。并對初步設(shè)計(jì)中待解決的一些問題提出科學(xué)合理的解決方案，做到施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)最優(yōu)化，滿足化工產(chǎn)業(yè)安全穩(wěn)定性生產(chǎn)需求。
三、化工工藝設(shè)計(jì)具有的特點(diǎn)
化工工藝設(shè)計(jì)交其他專業(yè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)具有明顯的區(qū)別，化工工藝設(shè)計(jì)工藝流程獨(dú)特，生產(chǎn)工藝安全性要求嚴(yán)格，技術(shù)含量高。尤其是針對化工產(chǎn)業(yè)近些年來頻發(fā)的安全事故，如化工產(chǎn)品原料在加工過程中出現(xiàn)的有毒原料泄漏問題，嚴(yán)重地污染了人們賴以生存的環(huán)境，水源的污染，大氣的污染、重金屬污染土壤等。所以國家的有關(guān)部門對化工產(chǎn)業(yè)的化工工藝設(shè)計(jì)提出了更為嚴(yán)格的要求，明確提出在化工工藝設(shè)計(jì)時(shí)要高度重視工藝設(shè)計(jì)在投入生產(chǎn)中的安全性問題。但實(shí)際上，化工工藝流程的十分的復(fù)雜，整個(gè)工藝流程涉及的專業(yè)較多，設(shè)備種類繁雜，各種管線管道交織在一起，倘若在設(shè)計(jì)過程中沒有確定科學(xué)的布線方案可能會(huì)早生產(chǎn)過程中因?yàn)榫€路故障問題，如線路老化搭接引起短路，又因?yàn)榛ぴ隙鄶?shù)具有易燃易爆的特性，很容易引發(fā)火災(zāi)或者更為嚴(yán)重的事故。所以，為了保證化工工藝設(shè)計(jì)的質(zhì)量，化工生產(chǎn)的安全穩(wěn)定性，必須要加強(qiáng)對化工工藝設(shè)計(jì)危險(xiǎn)的識別和控制。
四、危險(xiǎn)因素識別與控制
危險(xiǎn)因素是指在化工生產(chǎn)過程中雖潛在的不利于安全生產(chǎn)的系列因素，而危險(xiǎn)因素的識別和控制是指對化工工藝設(shè)計(jì)以及設(shè)計(jì)方案投入到建設(shè)中雖體現(xiàn)出來的一些不利于安全生產(chǎn)的特征，如化工設(shè)備是否滿足生產(chǎn)的需求，設(shè)備所處的環(huán)境是否滿足安全性生產(chǎn)需求，設(shè)備及相關(guān)附屬裝置的排布方式及安裝方式是否合理等，認(rèn)真考究危險(xiǎn)因素，識別各種不安全因素的風(fēng)險(xiǎn)類別及等級，進(jìn)而有針對性地提出安全風(fēng)險(xiǎn)控制措施。具體來講可通過以下措施控制。
（1）物料方面。
化工工藝設(shè)計(jì)人員應(yīng)牢固掌握化工原料的物理特性、化學(xué)特性、化學(xué)反應(yīng)特征以及燃燒爆炸性等方面的知識，并能準(zhǔn)確地辨識各種原料之間的反應(yīng)原理。
（2）路線布置。
在化工工藝路線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)廠房的實(shí)際空間位置進(jìn)行工藝路線的選定，盡可能地做到工藝路線不和其他電力線路相鄰，避免因電力線出現(xiàn)安全故障對工藝路線造成一定程度的影響。
（3）嚴(yán)格控制化學(xué)反應(yīng)裝置。
結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，本著“集中布置，便于管控”的原則，砂石料加工系統(tǒng)主要生產(chǎn)及輔助設(shè)施布置在787.00～774.00m高程之間，占地面積約為8.4×104m2。
2設(shè)備配置
2.1粗碎車間粗碎車間布置在第一梯層平臺(tái)上，平臺(tái)高程為782.71m，設(shè)計(jì)處理能力280t/h。破碎設(shè)備選用PE-900×1200顎式破碎機(jī)1臺(tái)，電機(jī)功率160kW，在排料口設(shè)為180mm時(shí)，生產(chǎn)能力為360t/h，最大進(jìn)料粒徑為750mm，調(diào)節(jié)其排料口尺寸，可確保出料粒徑小于300mm，設(shè)備負(fù)荷為0.75，產(chǎn)量約為270t/h。給料設(shè)備選用ZSW600×130振動(dòng)給料機(jī)，電機(jī)功率22kW，生產(chǎn)能力為400～560t/h，該給料機(jī)具有預(yù)篩功能，給料機(jī)的篦條的間隙為80mm，毛料中有一部分小于80mm石料被篩分出來不再經(jīng)過顎破破碎，從而減輕顎式破碎機(jī)的負(fù)荷。
2.2中間料倉中間料倉共設(shè)4個(gè)，分別布置在第二層和第三層平臺(tái)上，平臺(tái)高程分別為769.33m和764.00m，1號中間料倉下設(shè)長25m，斷面尺寸為2.8m（寬）×3.0m（高）的鋼筋混凝土地弄，配置GZG1303振動(dòng)給料機(jī)，功率為2×1.5kW，處理能力400～560t/h；2，3，4號中間料倉下分別設(shè)長17m，斷面尺寸為2.8m（寬）×3.0m（高）的鋼筋混凝土地弄，并配置GZG1003給料機(jī)，功率為2×1.1kW，處理能力270～380t/h。
2.3中碎車間中碎車間布置在第三層平臺(tái)上，處理能力250～300t/h。破碎設(shè)備選用PYFB-1636圓錐破碎機(jī)1臺(tái)，設(shè)備功率為225kW，最大進(jìn)料粒度是313mm，與顎破的最大出料粒度300mm相匹配。排料口設(shè)定為42mm時(shí)生產(chǎn)能力為420t/h,最大出料粒徑不大于80mm，設(shè)備負(fù)荷率為0.8，其產(chǎn)量約為336t/h。為防止鐵件進(jìn)入破碎加工設(shè)備，在皮帶機(jī)上配置1臺(tái)電磁除鐵器。
2.4細(xì)碎車間細(xì)碎破車間布置在第三層平臺(tái)上，處理能力100～250t/h。破碎設(shè)備選用1臺(tái)PF-1315V反擊式破碎機(jī)，最大進(jìn)料口尺寸為350mm,生產(chǎn)能力為100～180t/h，功率為185kW。在皮帶機(jī)上同樣配置一臺(tái)電磁除鐵器。
2.5一篩分車間一篩分車間布置在第三層平臺(tái)上，篩分設(shè)備選用1臺(tái)YKB-3072棒條圓振動(dòng)篩，處理量600～800t/h。篩網(wǎng)為：上層篩孔尺寸為80mm，篩孔上大于80mm的物料由皮帶機(jī)送到中間料倉，進(jìn)圓錐破碎機(jī)破碎；篩孔下的物料由振動(dòng)篩兩個(gè)排料襠口排出，進(jìn)入過渡料堆的襠口出料能力為40t/h，直接進(jìn)入二篩分車間襠口為240t/h。
2.6二篩分車間二篩分車間布置在第三層平臺(tái)上，篩分設(shè)備選用1臺(tái)3YK-3072圓振動(dòng)篩，處理量400～600t/h。篩網(wǎng)為：上層篩孔尺寸為40mm，中層篩孔尺寸為20mm，下層篩孔尺寸為5mm。篩孔上大于40mm的物料由皮帶機(jī)送到中間料倉，進(jìn)反擊破碎機(jī)；中間篩網(wǎng)40～20mm的料由皮帶機(jī)分2個(gè)襠口，一部分進(jìn)中間料倉再次破碎，一部分經(jīng)皮帶機(jī)進(jìn)成品料堆；下層篩網(wǎng)上20～5mm的物料由皮帶機(jī)分2個(gè)襠口，一部分由皮帶機(jī)進(jìn)入成品料堆，另一部分進(jìn)中間料倉制砂；下層篩網(wǎng)下不大于5mm的物料經(jīng)皮帶進(jìn)入三篩分車間。
2.7制砂車間制砂車間布置在第三層平臺(tái)上，破碎設(shè)備選用1臺(tái)SCBF1200立軸沖擊式制砂機(jī)，處理能力為120～180t/h。由細(xì)碎車間篩分取20～5mm的部分物料用皮帶機(jī)輸出進(jìn)中間料倉制砂，經(jīng)制砂機(jī)制砂后和細(xì)碎車間破碎后的5～0mm的物料一起由三篩分車間振動(dòng)篩篩分，篩出5～0mm的物料經(jīng)XL-915砂石清洗機(jī)清洗出5～0.15mm的砂。
2.8三篩分車間三篩分車間布置在第三層平臺(tái)上，布置1臺(tái)2YK-2460振動(dòng)篩篩分，處理能力為450～600t/h。篩網(wǎng)為：上層篩孔尺寸為10mm，下層篩孔尺寸為5mm。篩分后上層篩網(wǎng)篩出的不小于10mm的和下層篩網(wǎng)篩出的部分10～5mm的物料返回中間料倉堆料再制砂，下層篩網(wǎng)篩出的部分10～5mm的物料由皮帶機(jī)輸出進(jìn)成品料堆，篩出5～0mm的物料經(jīng)XL-915砂石清洗機(jī)清洗出5～0.15mm的砂。
2.9皮帶機(jī)該砂石加工系統(tǒng)根據(jù)工藝流程及平面布置共配置20條皮帶機(jī)，皮帶機(jī)根據(jù)各自的輸送量，水平投影長度及爬坡高度進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿足生產(chǎn)要求為原則，皮帶機(jī)總長約504m，總功率約為241kW。皮帶機(jī)設(shè)計(jì)選型采用《DT75型通用固定式帶式輸送機(jī)》進(jìn)行選型計(jì)算，驅(qū)動(dòng)形式按功率大小分為電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)兩種，電機(jī)功率小于15kW的采用電動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)。
3結(jié)語
工藝要點(diǎn)說明如下：（1）工序③、④為半精車工序，殼體零件通過半精車工序，有效控制了變形，隨著零件加工余量的逐漸去除，零件的應(yīng)力逐漸釋放，為后續(xù)加工減少形變打下良好的基礎(chǔ)。（2）工序⑤對螺紋及端面進(jìn)行精加工，為精加工內(nèi)外形提供精確定位基準(zhǔn)。該工序加工時(shí)，因?yàn)橥鈭A及內(nèi)孔和內(nèi)弧形已加工過，零件壁厚已經(jīng)變薄，卡盤夾緊時(shí)，要產(chǎn)生夾緊變形。因此，要求夾緊部位必須與加工部位（螺紋加工）有一定的間距，并保證一定的夾持力，以防止夾持力不夠或因夾持力過大造成的形變。（3）工序⑥精車內(nèi)外形，以螺紋和大端面為基準(zhǔn)，將內(nèi)外形在一次裝夾中同時(shí)加工，以保證尺寸和形位公差要求。如用卡盤撐脹方式夾緊螺紋底孔，徑向受力必然導(dǎo)致零件的彈性變形，尺寸和形位公差無法保證，還易造成螺紋損壞。而以螺紋和大端面為基準(zhǔn)軸向拉動(dòng)夾緊，則不會(huì)產(chǎn)生徑向夾緊變形和螺紋損壞。因此用螺紋夾具軸向拉動(dòng)夾緊的方式，能有效地減少零件形變的發(fā)生，同時(shí)，還有利于零件裝夾和卸下，很好地保證了產(chǎn)品的精度要求和生產(chǎn)效率。
2.螺紋夾具設(shè)計(jì)
螺紋夾具結(jié)構(gòu)如圖2所示，由拉桿、過渡套、螺釘銷、本體和螺紋心軸組成。本體與數(shù)控車床主軸聯(lián)接。螺紋心軸的右端螺紋心軸與零件聯(lián)接，圓柱部位與本體配合，左端小螺紋通過過渡套與拉桿聯(lián)接。拉桿左端直接與機(jī)床油缸聯(lián)接。使用時(shí)，零件螺紋旋入螺紋心軸，機(jī)床油缸拉緊拉桿，實(shí)現(xiàn)了零件的定位和拉緊；加工完成后，拉桿推出，將零件旋出螺紋心軸，則取下了零件。制作螺紋夾具時(shí)，螺紋夾具的本體定位端面由加工機(jī)床車成，保證與主軸的垂直度要求。零件螺紋在上道工序?qū)Τ叽绻钜M(jìn)行內(nèi)控壓縮，使零件與螺紋心軸聯(lián)接后徑向跳動(dòng)在產(chǎn)品要求范圍之內(nèi)，以保證零件形位公差的要求。
3.刀具及切削用量選擇
（1）在應(yīng)用螺紋夾具車內(nèi)外形時(shí)，要注意刀具的副偏角應(yīng)大于零件圓弧切線角；在零件軸向?qū)Φ侗仨殰?zhǔn)確，避免車內(nèi)形刀桿與螺紋心軸端面產(chǎn)生干涉。（2）精車內(nèi)外形時(shí)，要將粗、精加工工序的刀具分開。精加工刀具刀片前角要稍大，刀尖圓角要較小，保證刀片足夠鋒利，減小切削應(yīng)力給零件帶來的形變。外圓刀桿兩把，型號為MDJNL2525M15，主偏角93°，安裝D型（55°菱形）負(fù)角型刀片。粗加刀片為DNMG150608－DM；精加刀片為DNMG150604－PF。內(nèi)孔車刀兩把，型號為S32U－SDQCL11，主偏角107.5°安裝D型正角型刀片。粗加刀片為DCMT11T304－PM；精加刀片為DCMT11T304－PF。（3）在加工薄壁零件過程中，切削用量以淺切深、高轉(zhuǎn)速、小進(jìn)給為宜。（4）為了減小切削熱對零件變形的影響，加工中要進(jìn)行充分冷卻。
4.結(jié)語
1.1截面尺寸的確定降低溜管的磨損可以降低物料的流速，從而提高溜管本身的耐磨性，因此截面是控制溜管性能的一個(gè)重要參數(shù)。毛廣卿[3]推導(dǎo)了不同截面（圓形、方形與角狀）溜管在不同充滿系數(shù)時(shí)阻力系數(shù)計(jì)算；李溜管的改造及工藝設(shè)計(jì)改進(jìn)*何仁財(cái)，吳兆勝，陳裕林，江濤（江西省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所，南昌330044）摘要：在輸送過程中物料與溜管摩擦，使溜管磨損，要頻繁維修甚至更換。研究設(shè)計(jì)緩沖結(jié)構(gòu)使物料在輸送中與溜管底面緩慢流動(dòng)，底面形成保護(hù)層，減少物料與溜管底部流動(dòng)次數(shù)和磨損。關(guān)鍵詞：溜管；磨損頻率；緩沖結(jié)構(gòu)中圖分類號：TS210.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號：1007-6395(2015)01-0059-02彬[4]闡述了方形溜管內(nèi)部襯耐磨板的結(jié)構(gòu)與制作方法，這種方法相對價(jià)格和要求高。本文以充滿系數(shù)、截面積和物料流速等條件為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)一套可緩沖、底部流速低及摩擦力相對穩(wěn)定的方形溜管，達(dá)到減緩溜管磨損的目的。使用的提升機(jī)設(shè)計(jì)產(chǎn)量為Q=60t/h，產(chǎn)量公式：Q=ρVA，得ρVA=60t/h。式中：ρ———玉米密度，750kg/m3;V———提升機(jī)的速度，取值1.6m/s；A———溜管的截面積，m2。將上面數(shù)據(jù)代入公式得到方形溜管邊長為118mm。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及充滿系數(shù)，產(chǎn)量60t/h的方形溜管邊長為250mm可滿足生產(chǎn)工藝要求。考慮充滿系數(shù)及方形溜管的摩擦力系數(shù)，得到方形充滿系數(shù)為0.45，對應(yīng)的阻力系數(shù)為1.39。采用改進(jìn)工藝增大截面積，即方形溜管邊長為260mm。
1.2滯留結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)溜管中物料是沿著溜管底部流動(dòng)，根據(jù)流體力學(xué)和摩擦知識，在運(yùn)動(dòng)過程中底部物料速度越來越快，加劇溜管磨損。因而如何降低速度又不集料是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。首先考慮溜管底部物料減速，影響減速的因素有物料下滑中加阻礙物改變流向或截面積加大。由于采用的溜管截面是方形，工藝安裝采用法蘭聯(lián)接，因此采用底部阻礙物料，使得物料滯留時(shí)間長又不集料。這種結(jié)構(gòu)類似“Z”型斜漏溜，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2設(shè)計(jì)驗(yàn)算分析
溜管底部采用“Z”型泄漏溜結(jié)構(gòu)，物料流動(dòng)過程中，溜管底部的物料間斷受到擋板換向，速度減緩，且在擋板下口留有下料口，其流口截面占據(jù)截面的5/26。流動(dòng)中按流量公式進(jìn)行計(jì)算可知當(dāng)進(jìn)入物料與出料不一致時(shí)，物料會(huì)滯留在溜管底部，越集越多，最后形成保護(hù)層。
設(shè)計(jì)思路分析設(shè)計(jì)時(shí)充滿系數(shù)為0.45，玉米進(jìn)入溜管的速度1.6m/s，物料連續(xù)下落，部分落在擋板上而改變速度大小和方向，溜管中的物料形成紊流。在第一擋板減速之后通過小出料口進(jìn)入下一步減速緩沖，如圖2所示。進(jìn)料速度大于小出料口速度，物料在兩擋板之間越集越多，加上擋板高度為40mm，在物料下落時(shí)，會(huì)擋住部分物料，而進(jìn)料和出料量相等，物料進(jìn)出達(dá)到平衡時(shí)，物料在擋板之間已形成保護(hù)層。溜管底部物料流動(dòng)速度平穩(wěn)，此時(shí)溜管磨損相對較小，其流動(dòng)截面如圖3所示。
3結(jié)論
1下弦桿件的焊接
①焊接坡口應(yīng)在胎架上進(jìn)行，工件應(yīng)放平，防止因焊接內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生扭曲變形。②先焊接隔板與腹板的立焊縫（隔板與內(nèi)側(cè)腹板之間的熔透焊縫先少量焊接，待頂板安裝焊接及橫梁接頭安裝焊接完成后再全部焊完），再焊接隔板與底板的平焊縫，最后焊接箱內(nèi)腹板與底板之間的角焊縫。焊接順序應(yīng)從中間往兩邊，由下往上依次對稱焊接。③頂板安裝完成后，采用富氬氣體保護(hù)焊對插入部位坡口焊縫進(jìn)行焊接。焊接時(shí)，兩側(cè)應(yīng)對稱同時(shí)焊接。④焊接桿件棱角焊縫和T形坡口角焊縫時(shí)，采用富氬混合氣體保護(hù)焊打底，埋弧自動(dòng)焊填充蓋面。⑤24小時(shí)后對插入部位的焊縫全長范圍進(jìn)行超聲波探傷檢查。
2桿件的劃線
①工件找正：將工件平臥放置在支撐平臺(tái)上，插入頂板的腹板面朝下，另側(cè)腹板面朝上。腹板面應(yīng)平行于劃線平臺(tái)。以劃線平臺(tái)為基準(zhǔn)，用水準(zhǔn)儀對工件進(jìn)行抄平，誤差應(yīng)小于1mm。②劃出桿件兩端系統(tǒng)中心線。③劃出腹板上各向系統(tǒng)中心線。④對照施工圖及劃線圖，劃出鉆孔胎模十字對位線，并檢查。⑤劃出另一側(cè)腹板各向系統(tǒng)中心線。
3桿件的鉆孔
①采用覆蓋式鉆孔胎模鉆出節(jié)點(diǎn)板上及腹板一端的部分孔群。剩余孔群可采用補(bǔ)孔樣板鉆出。②采用覆蓋式鉆孔胎模，通過腹板上一端已鉆孔群定位，鉆出另一端部分孔群。其余孔群采用補(bǔ)孔樣板鉆出。③對無法在桿件外面用臺(tái)式鉆床鉆制的腹板孔群，可采用磁力鉆在桿件箱內(nèi)通過補(bǔ)孔樣板補(bǔ)鉆出剩余孔群。④采用覆蓋式鉆孔胎模鉆出桿件頂板箱體部位兩端孔群。伸出橋面板部位兩端孔群，待橫梁接頭、橋面板縱肋等附連件安裝焊接完成后，再鉆出。⑤采用局部鉆孔胎模鉆出底板兩端孔群及一處橫梁底板連接孔群。⑥采用小覆蓋胎模，通過已鉆的一處橫梁底板連接孔群定位，依次鉆出其余底板連接孔群。
4附屬件的組焊
①采用組裝胎膜，通過底板已鉆孔群定位出腹板位置并焊接；②安裝橋面板縱肋，并從中間往兩邊焊接。如焊接后對極邊孔距不能保證，可將縱肋兩端1000mm處斷開，先安裝和焊接中間部位，焊后安裝和焊接縱梁兩端1000mm段。③采用組裝胎膜，通過節(jié)點(diǎn)板上已鉆孔群，定位腹板接頭板，并進(jìn)行焊接。
5結(jié)論
根據(jù)各個(gè)部位的冒口模數(shù)，選擇出冒口的規(guī)格。在實(shí)際生產(chǎn)中，為了節(jié)省鋼液總量，提高鑄造效率，冒口主要選擇補(bǔ)縮效率較高的保溫冒口和發(fā)熱冒口進(jìn)行補(bǔ)縮，保溫冒口的補(bǔ)縮效率是普通冒口的1.1～1.2倍，發(fā)熱冒口的補(bǔ)縮效率是普通冒口的1.3～1.4倍，為了促進(jìn)冒口的補(bǔ)縮效果，在鑄件的厚大及熱節(jié)位置放置尺寸適當(dāng)?shù)睦滂F，要求冷鐵的厚度為熱節(jié)尺寸的2/3至1/1，保溫冒口、發(fā)熱冒口和冷鐵設(shè)置的具置如圖3所示。選擇冒口具體規(guī)格如表2所示；為了保證整體鑄件質(zhì)量，在鑄件的整體不規(guī)則熱節(jié)位置全部放置鉻鐵礦砂，鉻鐵礦砂是鑄造用特種砂，鉻鐵礦砂在鑄造生產(chǎn)中主要用于大型鑄鋼件的面砂，防止鑄件表面粘砂；鉻鐵礦砂是激冷材料，在造型時(shí)可替代部分冷鐵。模擬過程前處理在使用模擬軟件計(jì)算之前，要輸入正確的參數(shù)，盡可能模擬其工廠的實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境，模擬軟件計(jì)算的主要參數(shù)設(shè)置如表3所示。冒口和冷鐵的設(shè)置通過鑄造模擬軟件進(jìn)行驗(yàn)算，驗(yàn)證的結(jié)果為合格，鑄件組織結(jié)構(gòu)致密，縮孔區(qū)域控制在冒口的內(nèi)部。模擬結(jié)果如圖4所示；圖中孤立凝固位置基本消除，高溫區(qū)域基本集中在冒口（圖中深色部分），說明鑄件縮孔縮松區(qū)域已向冒口區(qū)域轉(zhuǎn)移，冒口起到了補(bǔ)縮作用；添加冒口后鑄件的工藝重量W=4500kg，工藝出品率為69%.
2澆口的設(shè)計(jì)
1）澆口尺寸的計(jì)算根據(jù)鑄件壁厚尺寸27mm，查表得出鋼液在型腔中的上升速度v=13～16（mm/s），這里取最小值v=13mm/s；鑄件的澆注時(shí)間T=H/v（H為型腔內(nèi)的高度mm），即T=1330/13=102s；可以計(jì)算出澆注重量速度V包=W/T=4450kg/102s=43.6kg/s，通過查表的方式得出澆包包孔直徑d=50mm；從而換算出直澆道的直徑D=75mm，澆道的尺寸為75mm；即采用的漏底包直徑為50mm.2）澆口位置的確定通過鑄造模擬軟件進(jìn)行充型模擬，可以得出澆口開設(shè)在鑄件的底部止口法蘭處較合理，采取底注式澆注系統(tǒng)，圖5顯示金屬液在充型時(shí)液面始終基本保持平面，說明該澆注方案設(shè)計(jì)充型平穩(wěn)，金屬液流動(dòng)穩(wěn)定，不易出現(xiàn)紊流、卷氣等充型類缺陷；鑄造工藝設(shè)計(jì)結(jié)果通過冒口模數(shù)法計(jì)算，以及模擬軟件的凝固和充型計(jì)算模擬的應(yīng)用驗(yàn)證，得出合格的鑄造工藝設(shè)計(jì)結(jié)果，生產(chǎn)出了合格鑄件，如圖6．
3鑄造生產(chǎn)簡介
3.1鑄造生產(chǎn)過程簡介
3.1.1模型設(shè)計(jì)
零件內(nèi)部空腔較大，且形狀復(fù)雜，模具的制作需考慮每個(gè)砂芯的擺放難度和制造難度。在型板的側(cè)面做出十字線，箱框不用做出用砂箱取代。泵體外皮全部采用組芯工藝制作。
3.1.2造型、制芯
造型采用的型砂種類為硅砂、鉻鐵礦砂，型砂目數(shù)為40目~70目，黏結(jié)劑為堿性酚醛樹脂和固化劑。造型時(shí)，注意將熱節(jié)、交角部位放置圓鋼冷鐵和鉻鐵礦砂，砂型的芯頭部位和上端做出氣道，保證排氣暢通；由于零件內(nèi)部空腔較大，且形狀復(fù)雜，為了合箱放置砂芯方便，分型面采取上中下三箱造型工藝。整體復(fù)雜部位采用砂型剪胎工藝造型。造型時(shí)使用砂型剪胎工藝將鑄件復(fù)雜無法起膜處單獨(dú)做出。外皮的涂料涂刷保證5遍以上。制芯采用的芯砂種類為硅砂、鉻鐵礦砂，型砂目數(shù)為70目~140目，黏結(jié)劑為堿性酚醛樹脂和固化劑。制芯時(shí)，砂芯中放置適當(dāng)?shù)臍庋劾K、泡沫等，提高砂芯的排氣性和退讓性；涂料的涂刷保證3遍以上。
3.1.3熔煉、澆注
熔煉采用AOD爐外精煉的方式，對鋼液有效地除渣、除氣，保證鋼液質(zhì)量；澆包采用5t漏包，漏包可以有效地提高鋼水的質(zhì)量，包眼尺寸為45mm，澆注前保證澆包烘烤在600℃以上；澆注前，用烘干機(jī)對型腔進(jìn)行烘烤，型腔溫度達(dá)到80℃以上；根據(jù)鑄件壁厚確定澆注溫度為1560℃～1580℃，澆注時(shí)間為80s左右。
3.1.4清理、熱處理
根據(jù)鑄件的重量，鑄件澆注后的保溫時(shí)間為10h以上，澆注后鑄件無明顯缺陷；冒口切割前，將鑄件預(yù)熱到150℃~200℃之間，以免鑄造應(yīng)力在切割過程造成裂紋缺陷；然后進(jìn)行性能熱處理，需符合CA6NM（ASTMA487）鑄件技術(shù)條件的要求，熱處理工藝卡如圖7所示；最后進(jìn)行缺陷位置的焊補(bǔ)、打磨及拋丸處理。
3.2質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果
1）目視檢驗(yàn)根據(jù)《核電鑄件表面目視檢驗(yàn)》的要求進(jìn)行檢驗(yàn)，按MSS-SP-55外觀法鑄件表面外觀無粘砂、氧化皮、裂紋和熱裂等缺陷，表面質(zhì)量符合要求，檢驗(yàn)鑄件合格。2）射線和液體滲透檢驗(yàn)根據(jù)相關(guān)檢測規(guī)程進(jìn)行對所有法蘭等關(guān)鍵性承壓部位作射線檢驗(yàn)，射線檢驗(yàn)結(jié)論符合標(biāo)準(zhǔn)要求，檢驗(yàn)鑄件合格；全身進(jìn)行液體滲透檢驗(yàn)，檢驗(yàn)鑄件合格。
4結(jié)束語
