镍转鼓表面处理磨光机的优化设计及制造

罗耿波耿建 孙振华

（宝色特种设备有限公司)

镍转鼓表面处理磨光机的优化设计及制造

罗耿波*耿建 孙振华

（宝色特种设备有限公司)

研制磨光机是为了解决氯丁橡胶生产线上冷冻镍转鼓表面的点蚀问题，从而提高氯丁橡胶的产量。通过选用适当的磨削材料并对磨光机进行改进，解决了手工磨光存在的问题，提高了转鼓的维修效率。

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0 前言

冷冻镍转鼓是氯丁橡胶生产线上的一个主体设备。该设备的主要材料为镍，因此其特点在于化学活性大。由于该设备经常浸泡在酸性介质中，纯镍表面形成的抗腐蚀氧化膜也会遭到破坏形成点蚀，影响设备的表面粗糙度[1]。而设备的表面粗糙度会直接影响到氯丁橡胶的生产效率和设备的使用维护周期。因此，研制适用的磨光机是增加氯丁橡胶产量、减少设备日常维护时间和延长大修周期的一个解决途径。

起先，在镍转鼓设备的维修时，笔者对鼓体的磨削进行了研究，提出了手工磨削的方法。采用手工磨削法对鼓体的磨削效果是比较明显的，但由于人工磨削对人的技能水平要求比较高，因此这种方法显得比较落后。于是，笔者决定进行磨光机的研制。

1 磨光机原理及研制过程需要解决的问题

冷冻镍转鼓是一种旋转设备，因此对于其表面处理方法可以参考两种常见的设备，即车床和磨床[2]。由于纯镍材料的可塑性和韧性好，机械加工过程中表面粗糙度达不到要求，因此采用车床理论来设计磨光机为不可取。于是，我们考虑采用磨床理论来设计磨光机。

在按照磨床工作原理进行磨光机设计时，还充分考虑了冷冻镍转鼓设备自身的结构特点，以方便磨光机在现场实际的应用。

在磨光机研制过程中，由于纯镍材料的特性需要解决以下问题。

（1）冷冻镍转鼓表面不能采用刀具加工

由于纯镍材料的可塑性与韧性好，采用刀具加工无法达到设备表面的粗糙度要求，即采用刀具精加工的方法不可行。因此，决定采用磨削加工的方法来使设备达到表面粗糙度的要求。

（2）冷冻镍转鼓表面不能采用硬质磨料加工

纯镍在空气中有质硬的性能，利用硬质磨料来加工很容易将材料的厚度快速减薄。因此，设备的使用寿命会缩短。

（3）利用轮鼓的自身旋转，采用软质材料磨光

由于镍转鼓在工作时是自身旋转的，我们利用外圆磨床的结构原理将带有软质材料的砂轮安装到一个可以左右移动和前后移动的平台上，并且要求平台上的轨道与镍转鼓表面相平行，从而可以保证镍转鼓表面的直线度。具体结构如图1所示。

图1 磨光机的左视图

（4）冷冻镍转鼓自身转速与磨削速度的匹配

冷冻镍转鼓设计的转速为1～6.9 r/min，磨光机的磨削速度设计为2900 r/min[3]。使磨光机的磨头旋转方向与鼓体的旋转方向相反。这样的设计，既保证了高速度磨头将鼓体表面磨光，使其达到生产要求，而且也有效地提高了生产效率，减少了设备易损件的消耗。

2 磨光机的进一步改进

磨光机的研制成功，提高了镍转鼓设备的维修效率，缩短了维修时间，从而可使氯丁橡胶生产线很快地恢复生产。磨光机在现场磨削过程的照片如图2（a）、（b）所示。

图2 磨光机现场磨削过程

首台磨光机研制成功后，经现场使用也暴露出一些问题。因此，需要对磨光机原设计进行改进。

（1）磨光机在鼓体表面磨削过程中，丝杠传动的移动车组件出现行走不平稳的问题。在改进设计中，移动车的传动系统改为齿轮和齿条传动，而且还将传动电机改为可调电机，这样就可使移动车的移动速度从零逐渐增大到电机工作转速，也可使镍转鼓的磨削过程更趋灵活。改进后的磨光机如图3所示。

图3 改进后的磨光机

（2）由于首台磨光机研制时间过于仓促，因此设计时考虑不周，磨头位置偏高，使得磨削效率明显偏低。此外，车的重心也偏高，对于行走的不平稳也有影响。

由于磨光机是设置在镍转鼓的原有机架之上的，因此磨头的高度按照常规设计和标准化要求设计，其高度相对于镍转鼓而言是偏高的。在磨削过程中，磨光机的行走速度并不是很高，所以将原设计的磨光机行走车轮结构由滚动轴承改为滑动轴承，而且将车轴固定在行走车板上来降低磨头的高度，使其磨削效果更好。实践中，磨头位置的降低，使得磨削效率明显提高。

（3）首台磨光机的轨道架是架在转鼓的机架上的，这是造成移动小车行走不平稳的一个重要因素。改进后，将轨道架和转鼓的机架设计成为一体，从而使轨道架的平稳性有了提高。图4是设计改进前和改进后的机架照片。

3 结论

磨光机改进后，由原来需要磨削三天才能达到鼓体表面工作要求缩短到了只需一天磨削时间，这样就大大减少了设备维修时间，提高了维修工作效率，从而也就间接提高了氯丁橡胶生产线产量。

目前，该磨光机已经获得了国家发明专利，专利号为201010113246.1。该发明解决了冷冻镍转鼓表面在低温下发生点蚀的问题，保证了转鼓表面的光洁度和直线度，提高了镍转鼓的维修效率。

图4 机架结构

[1]左景伊，左禹.腐蚀数据与选材手册[M].北京：化学工业出版社，1995.

[2]机械工程师手册编辑委员会.机械工程师手册[M].第2版.北京：机械工业出版社，2000.

[3]机械设计手册编委会.机械设计手册[M].第3版.北京：机械工业出版社，2004.

水煤浆水冷壁气化炉开发与制造项目助煤企增效

2015年1月27日，由山西阳煤化工机械（集团）有限公司承担的“十二五”山西省科技重大专项——“水煤浆水冷壁气化炉的开发与制造”项目，通过一年多实施已初显良好效益，仅2014年就为煤化工企业用户减少投资2.2亿元人民币。在全国煤化工严峻形势下，阳煤化机的水煤浆水冷壁气化炉的合同已经签到了2018年。

山西省虽然拥有丰富的煤炭资源，但其中“三高”（高硫、高灰、高灰熔点）劣质煤却占全省煤炭资源总量的相当比例。长期以来，由于缺乏清洁、高效的大型气化技术和装备，使大量的“三高”煤资源无法利用而失去开采价值，造成了资源的极大浪费。近年来，我国花费数百亿元引进国外技术和装备，但普遍存在投资偏高且不能很好地解决高硫、高灰熔点劣质煤的气化问题。2013年，山西阳煤化工机械（集团）有限公司联合清华大学、阳煤丰喜集团等单位共同组成研发团队，承担了“十二五”山西省科技重大专项——“水煤浆水冷壁气化炉的开发与制造”项目，成功突破了气化温度低、无法燃烧劣质煤、排渣易堵塞、运行周期偏短等制约煤气化的关键瓶颈。

目前，“水煤浆水冷壁气化炉的开发与制造”项目的专业化产品批量生产线已基本建设完成，正在完善之中。日处理煤750 t的示范炉型已通过相关部门鉴定。日处理煤2300 t、气化压力6.5 MPa炉型已完成制造，应用于新疆项目示范基地。

据了解，该系列气化炉的工业化应用，不仅有效解决了山西省“三高”煤资源的清洁、高效利用问题，也为企业带来了可观的经济效益，仅2014年该系列产品就实现销售收入7.6亿元，实现利润1.52亿元，为煤化工企业用户减少投资2.2亿元以上。该项目的顺利实施，不仅为山西经济转型发展及全省煤化工产业结构调整和优化升级注入了新的活力，同时也为中国化工装备行业的发展提供了雄厚的技术与设备保障。(高远)

The Optimization Design and Manufacture of Nickel Drum Surface Treatment Polishing Machine

Luo Gengbo Geng Jian Sun Zhenhua

The research of polishing machine is to solve the pitting issue on the surface of frozen nickel drum in the production line of chloroprene rubber and to increase its output.Through selecting proper grinding materials and improving the polishing machine,solves the existing problems with manual polishing and enhances the maintenance efficiency of the drum.

Polishing machine;Nickel drum;Chloroprene rubber;Polishing material;Manufacturing; Improvement

TQ 050.6

2014-03-18）

*罗耿波，男，1979年生，高级工程师。宝鸡市，721014。