22 2009 年第 32 卷第 1 期 改善鋼卷自動(dòng)噴印裝置噴印效果的探討 余大宏 , 楊璐嘉 （新鋼釩熱軋板廠） 摘 要： 為了改善新鋼釩熱軋板廠主軋生產(chǎn)線上鋼卷描號(hào)崗位的工作環(huán)境 ,引進(jìn)了奧地利鋼卷自動(dòng)噴印裝置。但該裝置在調(diào)試及運(yùn)行過程中，存在的諸如：噴印效果欠佳、涂料用量大、涂料泵隔膜老化、激光探測(cè)玻璃片易碎裂等問題。通過分析存在問題的原因，提出了一系列解決措施， 以促進(jìn)自動(dòng)噴印裝置在熱軋板廠的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞： 鋼卷描號(hào)；噴印裝置；涂料泵；隔膜；激光探測(cè) 0 引言 建廠以來 ,熱軋板廠鋼卷運(yùn)輸線上的描號(hào)崗位一直采用手工操作。隨著產(chǎn)能的不斷提高，工作 環(huán)境越來越惡劣 ,需要作業(yè)的鋼卷溫度最高達(dá) 800 左右 ,為此引進(jìn)了鋼卷自動(dòng)噴印裝置，以實(shí)現(xiàn)描號(hào)自動(dòng)化、改善工人的工作條件。 但由于工作環(huán)境溫度高，裝置在調(diào)試過程中 出現(xiàn)了涂料泄露；涂料過濾器出現(xiàn)堵塞；涂料泵停止工作；頻繁出現(xiàn)字符噴印重號(hào)、模糊、斷線等現(xiàn)象。筆者重點(diǎn)分析其原因，探討解決措施，為鋼卷自動(dòng)噴印裝置的正常運(yùn)行提供技術(shù)保障。 1 自動(dòng)噴印裝置及存在的主要問題 自動(dòng)噴印裝置由日本法努克生產(chǎn)的機(jī)器人、電氣柜、涂料柜、 示屏、隔熱圍欄、就地臺(tái)等組成。該裝置的主體是日本法努克生產(chǎn)的 05/14 (7 5)型機(jī)器人 ,噴印頭安裝在機(jī)器人第六根軸的末端，用來噴印鋼卷數(shù)據(jù)。噴頭由七個(gè)帶空氣噴嘴、閥和控制單元的噴槍組成。在噴印內(nèi)容時(shí) ,噴印控制單元通過動(dòng)作閥打開噴嘴，噴嘴開始以點(diǎn)陣技術(shù)噴印內(nèi)容，并沿著噴印區(qū)域向卷外部移動(dòng)噴頭完成所有的數(shù)字和字母的噴印。 為保證鋼卷的外形和噴槍間的正確距離。激光測(cè)試單元測(cè)試鋼卷的直徑和塔形，并將測(cè)試數(shù)據(jù)反饋給主機(jī)。 系統(tǒng)要求噴印周期 35 s，每升涂料噴涂字符能力 8000字符，字符高 50 105 符寬 3075 體 7 5點(diǎn)陣。 鋼卷自動(dòng)噴印裝置雖然設(shè)備自動(dòng)化程度高， 但在調(diào)試及運(yùn)行過程中，由于環(huán)境溫度高，該裝置仍存在設(shè)計(jì)與用戶現(xiàn)場(chǎng)不協(xié)調(diào)之處。存在諸如：噴印效果欠佳、涂料用量大、涂料泵隔膜老化、激光探測(cè)玻璃片易碎裂等問題。針對(duì)上述問題進(jìn)行了改進(jìn)，得到一定程度的改善但目前尚有部分問題未解決，有待進(jìn)一步技術(shù)攻關(guān)。 2 存在問題的原因及對(duì)策 印效果欠佳原因及解決措施 調(diào)試期間，頻繁出現(xiàn)字符噴印重號(hào)、模糊、斷線、停噴現(xiàn)象。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的因素主要是：與吹掃壓力、涂料壓力以及噴嘴開口度有關(guān)；與噴頭的裝配、噴針尖部線密封易磨損有關(guān)；與上位機(jī)的傳輸信號(hào)有關(guān)；與現(xiàn)場(chǎng)高溫有關(guān) ；與噴槍內(nèi)部涂料行程長(zhǎng)，導(dǎo)致涂料易干結(jié)有關(guān)。為此采取以下解決措施： （ 1）進(jìn)行噴印參數(shù)優(yōu)化研究，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)噴印參數(shù)的反復(fù)測(cè)試（見表 1），得出最佳優(yōu)化的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，即：吹掃壓力、涂料壓力及開口度的選值分別為 20 s。 表 1 噴印參數(shù)優(yōu)化測(cè)試結(jié)果 吹掃壓力 / 料泵壓力 / 頭開口度 /s 效果 0 20 20 20 20 30 30 30 30 高溫卷尤其好 斷線，字跡淡 容易斷線 易堵 效果佳 模糊易堵，粗線條 斷線，淡跡，易堵 細(xì)線，有時(shí)斷線 模糊，粗線條 攀 鋼 技 術(shù) 23 (2）在拆卸噴頭時(shí)，給每個(gè)噴槍編號(hào)，以便裝配匹配；測(cè)量噴針有效長(zhǎng)度，及時(shí)更換磨損后的針體；對(duì)線密封進(jìn)行滲氮處理，增加其硬度，減少磨損。 (3)做好上位機(jī)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性跟蹤。 (4）針對(duì)裝置對(duì)現(xiàn)場(chǎng)高溫的不適應(yīng)，采取增設(shè)空調(diào)，強(qiáng)制冷卻機(jī)器人周圍溫度以達(dá)到輔助冷卻噴頭的措施。 采取措施后噴印效果逐漸好轉(zhuǎn)，噴印 280卷后的試驗(yàn)顯示，字 符清晰，線條流暢，噴印周期最快可達(dá) 23 s，大大縮短了噴印每卷的時(shí)間，特別是在軋制節(jié)奏快的生產(chǎn)條件下，為運(yùn)輸線的通暢提供了保障。 耐高溫激光玻璃片，解決激光探測(cè)玻璃片易碎裂問題 因高溫環(huán)境導(dǎo)致激光探測(cè)玻璃片破裂。原因分析：激光玻璃必需有良好的熱光穩(wěn)定性。激光器工作時(shí)由于激活離子的非輻射躍遷損失和基質(zhì)玻璃的紫外、紅外吸收光波的一部分光能轉(zhuǎn)化為使玻璃溫度升高的熱能。同時(shí)，由于吸熱和冷卻條件的不同在玻璃表面形成溫度梯度。這些因素導(dǎo)致激光玻璃的光學(xué)均勻性降低，熱機(jī)械性能不良而損壞。此外，激光玻璃還需 具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和良好的光照穩(wěn)定性和熱導(dǎo)性。而進(jìn)口的激光玻璃就是由于基質(zhì)玻璃不適應(yīng)環(huán)境使用溫度而導(dǎo)致碎裂的。 解決措施：在分析進(jìn)口玻璃碎裂原因的基礎(chǔ)上，根據(jù)激光探測(cè)玻璃片的原理與要求，與大連生產(chǎn)廠家合作，特制了適應(yīng)本廠高溫環(huán)境下使用的優(yōu)質(zhì)基質(zhì)光學(xué)玻璃（耐高溫 700 ）。使用耐高溫的激光探測(cè)玻璃片后，沒有再次出現(xiàn)裂紋的現(xiàn)象。 用熱塑橡膠解決涂料泵隔膜老化問題 原來設(shè)計(jì)涂料泵隔膜為每年 1件，而根據(jù)從調(diào)試期情況推算，一年至少需要 5個(gè)。其原因是：隔膜是丁納橡膠制作的，不耐高溫 ,實(shí)踐證明這種材質(zhì)彈性不夠， 受熱老化快。為此改變橡膠材質(zhì)，采用熱塑橡膠成分的特弗龍膜片，型號(hào)。改造后，一直使用至今，沒有再次出現(xiàn)隔膜老化問題，完全可以替代進(jìn)口配件，節(jié)省資金并縮短訂貨周期。 3 尚 需要進(jìn)一步解決的問題 造取樣線，解決取樣卷、塔形超標(biāo)卷的噴印問題 如何實(shí)現(xiàn)對(duì)取樣卷、塔形超標(biāo)卷的噴印，目前尚未解決，設(shè)想：利用現(xiàn)有空間改造鋼卷取樣線，改造后的取樣線與現(xiàn)有噴印卷位相連，使得取樣后鋼卷在人工或者信號(hào)跟蹤下，自動(dòng)傳送到噴印位置完成噴印。 建議在 3#卷取機(jī)出口右側(cè)安裝翻鋼機(jī)（利用原有舊設(shè)備），利 用翻鋼機(jī)整理塔形卷，使塔形控制在允許范圍內(nèi)后，再將其傳送至噴印位完成正常噴印。 高涂料噴涂字符能力 在調(diào)試時(shí)按外方要求必須使用外方提供的涂料，且稀釋比例為 1： 1，但是該進(jìn)口涂料價(jià)格昂貴，從正常生產(chǎn)使用情況看，涂料消耗大。 根據(jù)外方提供的 1： 1 的涂料稀釋比例以及調(diào)試期每桶可噴印 600卷左右計(jì)算，每升涂料噴涂字符能力為： 38字符 600/10 L=2280字符 /L，則每年需要消耗涂料 3000000 22 38 2280 10=227桶（按年產(chǎn)量 300萬 t，平均每卷重 22 t，每卷噴印 38 個(gè)字符，每桶涂料按 10 升計(jì)），花費(fèi)涂料費(fèi)為 227 2140=485780元人民幣 /a（每升涂料 20 歐元，即每桶 10升為 200歐元，折為人民幣每桶 2140元）。 而人工描號(hào)使用國(guó)產(chǎn)涂料，年涂料費(fèi)為 工費(fèi)約為 元人民幣，元，這樣算下來，使用噴印機(jī)的涂料費(fèi)就很昂貴。 因此建議采用國(guó)產(chǎn)涂料替代進(jìn)口涂料的措施解決涂料用量大、費(fèi)用高的問題。通過分析涂料成分，仿制同類產(chǎn)品或使用替代產(chǎn)品。如使用原來噴印的手工涂料替代進(jìn)口涂料噴印，是一項(xiàng)不錯(cuò)的嘗試。但需解決國(guó)產(chǎn)涂料沉淀分層的難題， 在其成分中加入 2%的深圳威諾華化工材料有限公司的料防沉劑。該產(chǎn)品具有良好的懸浮性、粘結(jié)性、吸水膨脹性、觸變性、熱穩(wěn)定性、潤(rùn)滑性特點(diǎn)，用于水性涂料可解決沉淀分層的難題，降低成本提高產(chǎn)品質(zhì)量，是目前水性涂料最為理想的添充材料。 此外可調(diào)整噴印字體尺寸及調(diào)節(jié)合適的涂料稀釋比例，提高涂 料噴涂字符能力。改變端面與表面噴印字符的字號(hào) ,以達(dá)到節(jié)省涂料的目的。實(shí)踐證明，使用 70 80 印內(nèi)容既清晰美觀，又不會(huì)造成浪費(fèi)。 調(diào)節(jié)涂料的稀釋比，當(dāng)稀釋比為 1： 3 時(shí)，噴印效果清晰， 24 2009 年第 32 卷第 1 期 沒 有因涂料的濃度的改變而影響噴印質(zhì)量。按照稀釋比 1:3操作，每升涂料噴涂字符的能力大幅提高為 6840字符，年涂料費(fèi)用大幅降低。 4 結(jié)論 （ 1）鋼卷 運(yùn)輸線上的描號(hào)崗位采用自動(dòng)噴印裝置 ， 是鋼卷噴印領(lǐng)域以自動(dòng)化設(shè)備替代落后的手工操作的一大進(jìn)步 ,也是設(shè)備系統(tǒng)未來的發(fā)展方向。該裝置的運(yùn)行將大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)