改善钢卷自动喷印装置喷印效果的探讨

22 2009 年第 32 卷第 1 期 改善钢卷自动喷印装置喷印效果的探讨 余大宏 , 杨璐嘉 （新钢钒热轧板厂） 摘 要： 为了改善新钢钒热轧板厂主轧生产线上钢卷描号岗位的工作环境 ,引进了奥地利钢卷自动喷印装置。但该装置在调试及运行过程中，存在的诸如：喷印效果欠佳、涂料用量大、涂料泵隔膜老化、激光探测玻璃片易碎裂等问题。通过分析存在问题的原因，提出了一系列解决措施， 以促进自动喷印装置在热轧板厂的应用。 关键词： 钢卷描号；喷印装置；涂料泵；隔膜；激光探测 0 引言 建厂以来 ,热轧板厂钢卷运输线上的描号岗位一直采用手工操作。随着产能的不断提高，工作 环境越来越恶劣 ,需要作业的钢卷温度最高达 800 左右 ,为此引进了钢卷自动喷印装置，以实现描号自动化、改善工人的工作条件。 但由于工作环境温度高，装置在调试过程中 出现了涂料泄露；涂料过滤器出现堵塞；涂料泵停止工作；频繁出现字符喷印重号、模糊、断线等现象。笔者重点分析其原因，探讨解决措施，为钢卷自动喷印装置的正常运行提供技术保障。 1 自动喷印装置及存在的主要问题 自动喷印装置由日本法努克生产的机器人、电气柜、涂料柜、 示屏、隔热围栏、就地台等组成。该装置的主体是日本法努克生产的 05/14 (7 5)型机器人 ,喷印头安装在机器人第六根轴的末端，用来喷印钢卷数据。喷头由七个带空气喷嘴、阀和控制单元的喷枪组成。在喷印内容时 ,喷印控制单元通过动作阀打开喷嘴，喷嘴开始以点阵技术喷印内容，并沿着喷印区域向卷外部移动喷头完成所有的数字和字母的喷印。 为保证钢卷的外形和喷枪间的正确距离。激光测试单元测试钢卷的直径和塔形，并将测试数据反馈给主机。 系统要求喷印周期 35 s，每升涂料喷涂字符能力 8000字符，字符高 50 105 符宽 3075 体 7 5点阵。 钢卷自动喷印装置虽然设备自动化程度高， 但在调试及运行过程中，由于环境温度高，该装置仍存在设计与用户现场不协调之处。存在诸如：喷印效果欠佳、涂料用量大、涂料泵隔膜老化、激光探测玻璃片易碎裂等问题。针对上述问题进行了改进，得到一定程度的改善但目前尚有部分问题未解决，有待进一步技术攻关。 2 存在问题的原因及对策 印效果欠佳原因及解决措施 调试期间，频繁出现字符喷印重号、模糊、断线、停喷现象。导致这种现象的因素主要是：与吹扫压力、涂料压力以及喷嘴开口度有关；与喷头的装配、喷针尖部线密封易磨损有关；与上位机的传输信号有关；与现场高温有关 ；与喷枪内部涂料行程长，导致涂料易干结有关。为此采取以下解决措施： （ 1）进行喷印参数优化研究，经过现场对喷印参数的反复测试（见表 1），得出最佳优化的经验数据，即：吹扫压力、涂料压力及开口度的选值分别为 20 s。 表 1 喷印参数优化测试结果 吹扫压力 / 料泵压力 / 头开口度 /s 效果 0 20 20 20 20 30 30 30 30 高温卷尤其好 断线，字迹淡 容易断线 易堵 效果佳 模糊易堵，粗线条 断线，淡迹，易堵 细线，有时断线 模糊，粗线条 攀 钢 技 术 23 (2）在拆卸喷头时，给每个喷枪编号，以便装配匹配；测量喷针有效长度，及时更换磨损后的针体；对线密封进行渗氮处理，增加其硬度，减少磨损。 (3)做好上位机的数据准确性跟踪。 (4）针对装置对现场高温的不适应，采取增设空调，强制冷却机器人周围温度以达到辅助冷却喷头的措施。 采取措施后喷印效果逐渐好转，喷印 280卷后的试验显示，字 符清晰，线条流畅，喷印周期最快可达 23 s，大大缩短了喷印每卷的时间，特别是在轧制节奏快的生产条件下，为运输线的通畅提供了保障。 耐高温激光玻璃片，解决激光探测玻璃片易碎裂问题 因高温环境导致激光探测玻璃片破裂。原因分析：激光玻璃必需有良好的热光稳定性。激光器工作时由于激活离子的非辐射跃迁损失和基质玻璃的紫外、红外吸收光波的一部分光能转化为使玻璃温度升高的热能。同时，由于吸热和冷却条件的不同在玻璃表面形成温度梯度。这些因素导致激光玻璃的光学均匀性降低，热机械性能不良而损坏。此外，激光玻璃还需 具有一定的机械强度和良好的光照稳定性和热导性。而进口的激光玻璃就是由于基质玻璃不适应环境使用温度而导致碎裂的。 解决措施：在分析进口玻璃碎裂原因的基础上，根据激光探测玻璃片的原理与要求，与大连生产厂家合作，特制了适应本厂高温环境下使用的优质基质光学玻璃（耐高温 700 ）。使用耐高温的激光探测玻璃片后，没有再次出现裂纹的现象。 用热塑橡胶解决涂料泵隔膜老化问题 原来设计涂料泵隔膜为每年 1件，而根据从调试期情况推算，一年至少需要 5个。其原因是：隔膜是丁纳橡胶制作的，不耐高温 ,实践证明这种材质弹性不够， 受热老化快。为此改变橡胶材质，采用热塑橡胶成分的特弗龙膜片，型号。改造后，一直使用至今，没有再次出现隔膜老化问题，完全可以替代进口配件，节省资金并缩短订货周期。 3 尚 需要进一步解决的问题 造取样线，解决取样卷、塔形超标卷的喷印问题 如何实现对取样卷、塔形超标卷的喷印，目前尚未解决，设想：利用现有空间改造钢卷取样线，改造后的取样线与现有喷印卷位相连，使得取样后钢卷在人工或者信号跟踪下，自动传送到喷印位置完成喷印。 建议在 3#卷取机出口右侧安装翻钢机（利用原有旧设备），利 用翻钢机整理塔形卷，使塔形控制在允许范围内后，再将其传送至喷印位完成正常喷印。 高涂料喷涂字符能力 在调试时按外方要求必须使用外方提供的涂料，且稀释比例为 1： 1，但是该进口涂料价格昂贵，从正常生产使用情况看，涂料消耗大。 根据外方提供的 1： 1 的涂料稀释比例以及调试期每桶可喷印 600卷左右计算，每升涂料喷涂字符能力为： 38字符 600/10 L=2280字符 /L，则每年需要消耗涂料 3000000 22 38 2280 10=227桶（按年产量 300万 t，平均每卷重 22 t，每卷喷印 38 个字符，每桶涂料按 10 升计），花费涂料费为 227 2140=485780元人民币 /a（每升涂料 20 欧元，即每桶 10升为 200欧元，折为人民币每桶 2140元）。 而人工描号使用国产涂料，年涂料费为 工费约为 元人民币，元，这样算下来，使用喷印机的涂料费就很昂贵。 因此建议采用国产涂料替代进口涂料的措施解决涂料用量大、费用高的问题。通过分析涂料成分，仿制同类产品或使用替代产品。如使用原来喷印的手工涂料替代进口涂料喷印，是一项不错的尝试。但需解决国产涂料沉淀分层的难题， 在其成分中加入 2%的深圳威诺华化工材料有限公司的料防沉剂。该产品具有良好的悬浮性、粘结性、吸水膨胀性、触变性、热稳定性、润滑性特点，用于水性涂料可解决沉淀分层的难题，降低成本提高产品质量，是目前水性涂料最为理想的添充材料。 此外可调整喷印字体尺寸及调节合适的涂料稀释比例，提高涂 料喷涂字符能力。改变端面与表面喷印字符的字号 ,以达到节省涂料的目的。实践证明，使用 70 80 印内容既清晰美观，又不会造成浪费。 调节涂料的稀释比，当稀释比为 1： 3 时，喷印效果清晰， 24 2009 年第 32 卷第 1 期 没 有因涂料的浓度的改变而影响喷印质量。按照稀释比 1:3操作，每升涂料喷涂字符的能力大幅提高为 6840字符，年涂料费用大幅降低。 4 结论 （ 1）钢卷 运输线上的描号岗位采用自动喷印装置 ， 是钢卷喷印领域以自动化设备替代落后的手工操作的一大进步 ,也是设备系统未来的发展方向。该装置的运行将大大降低工人的劳动强