氣刀缺陷分析及改進措施

楊智超

摘要：分析了熱鍍鋅線氣刀工作時及維護過程中的不足，通過改進刀唇的結構形式、優化設計參數、提高裝配精度、改善表面處理方式等措施，使氣刀在使用過程中，氣刀痕與鋅液結渣等缺陷有了明顯的遏制，降本增效的同時，保證了帶鋼表面質量，從而使生產可以連續穩定的運行。

關鍵詞：氣刀;表面處理;鍍鋅;帶鋼

引言

氣刀是現代帶鋼連續熱鍍鋅產線控制鍍層質量的重要設備。氣刀的結構優良與否，對取得好的鍍層的質量有重要的意義。提及改善鍍層的均勻性，必須強調的是高質量的鍍鋅板和一般企業生產的鍍鋅板在鋅層控制上有根本區別，一般企業鋅層控制在標準上下一定范圍內，而高質量的鍍鋅板鋅層要求板面上所有點的數值都必須大于標準要求，從這一點來看，為了降低生產成本，提高鍍層的均勻性，縮小其波動范圍就有十分重要的意義。

天津軋一冷軋薄板有限公司鍍鋅機組氣刀設備有DANIELI設計制造，與目前國內主流氣刀結構大體一致。其結構復雜、調節維護困難證、在生產過程中經常會發生結渣的情況、以及刀唇硬度低易損壞等缺陷。經常導致帶鋼鍍層質量不達標，產線被迫停車檢修，這對于連續生產的產線來說打擊是致命的。不僅造成了設備維修費用的增加，影響了產量及能源的浪費，為公司帶來了很大的經濟損失，針對此類問題，本文分析了氣刀的幾處不足的地方，并提出了一些改進措施。

氣刀的主要結構缺陷分析

氣刀的結構

天津軋一鍍鋅線氣刀采用單側進氣，由兩個進氣孔分流，向氣刀腔進氣，然后流向刀唇縫隙處，形成壓力均勻的高壓氣流，從而達到控制帶鋼表面鋅層的目的，氣刀有上、下板面之分，但其除了框架朝向不同之外，其余所有備件都可以通用，保證備件的互換性。

氣刀的主要失效形式

刀唇結渣 刀唇表面為電鍍鉻處理，生產過程中，刀唇處噴出高壓的氣流，吹在帶鋼上的同時使鋅液四處飛濺，當鋅液濺到刀唇上冷卻后，就會粘在刀唇上形成結渣，結渣會隨時間變得越來越大，最終堵塞刀唇縫隙，形成氣刀痕缺陷。

風壓不穩定 DANIELI氣刀由于采用刀唇兩端進氣，通過管道進入單一氣腔，然后直接從刀唇縫隙吹出，這樣的進氣方式，會在氣腔內產生對流，導致氣腔內風壓的不穩定，直接導致的帶鋼鋅層厚度在長度方向無法保證。

刀唇的導流效應差 鋅層在寬度方向上厚度不均勻，表現為調節完畢的氣刀在投入生產時，容易出現厚邊或中間鼓起等缺陷。

缺陷原因分析

刀唇工藝處理分析

連續熱鍍鋅氣刀在理想狀態下工作時，可以認為刀唇不受外界影響，但實際的生產過程中，氣刀與帶鋼的距離較近，通常在8mm左右，其主要功能就是保證將從鋅鍋內出來的鋅液吹掃下去。當帶鋼的板型不良時，即存在邊浪或C行缺陷時，兩者之間容易產生剮蹭，由于刀唇材質較軟，極易將刀唇刮傷，影響帶鋼鋅層質量。并且刀唇表面粗糙度較高，鋅液容易黏連在刀唇上形成結渣，產生氣刀痕缺陷。

氣腔結構形式分析

生產過程中，風機產生的高壓氣體，經過氣刀兩端的一次分流，進入腔體后直接從刀唇的縫隙吹掃出去，帶鋼表面的鋅層厚度在長度方向上一直在波動，很難在訂單的范圍內穩定下來，經技術人員深入的研究，根據系統反饋的氣腔內壓力，分別多次對氣刀相關的設備進行優化測試，但效果差強人意。

當壓縮空氣進入腔體后沒有穩流過程，這也是鋅層厚度難以控制的原因之一。

上下刀唇結構分析

帶鋼表面鍍層質量的好壞，主要取決于刀唇處高壓氣流是否均勻，而這與上、下刀唇的配合方式密不可分，當刀唇縫隙為0時，兩者在長度方向上為線接觸，氣體經由刀唇處無任何穩定過程，繼而造成帶鋼鋅層在寬度方向上不均勻，在卷取機收卷時易出現鼓起缺陷。

調節方式分析

氣刀刀唇在調節縫隙時，下刀唇為水平方向移動，上刀唇為與水平呈45°角方向運動。調節時，上刀唇不僅有豎直方向上的運動，還有水平方向的移動，這種結構增加了調節難度，且精度難以保證，無法達到工藝要求，導致帶鋼表面質量的下降，甚至無法滿足客戶要求。

改進措施與效果

根據以上幾點分析，并結合生產實際情況，從氣刀的氣腔結構、刀唇的表面處理、刀唇的結構以及調節方式等角度出發，為氣刀的不足提出以下改進措施。

改進刀唇的材質及表面處理工藝

經過研究與實踐，對刀唇的材質進行了改進，將其表面進行淬火工藝，提高其表面硬度，這樣的設計就可以避免帶鋼與刀唇刮蹭時損傷刀唇的情況發生。同時刀唇表面用碳化鎢噴涂工藝替代原有的電鍍鉻工藝，經過碳化鎢噴涂處理后，可以降低鋅液的附著力，這樣的設計可以很大程度上的減少結渣缺陷的發生。

優化氣刀腔體結構

新氣刀改變了氣刀的進氣方式，在結構上采用多點進氣，將進氣孔的數量由原來的2個增加至7個，氣流進入第一個氣腔之后，再通過一道配氣孔板穩流后，再流向刀唇，這樣的設計極大程度的降低了空氣對流效應，使氣刀腔內形成一個穩定的壓力環境，解決了帶鋼鍍層在長度方向上不均勻的問題。

刀唇結構的改善

進過實踐我們發現，氣刀刀唇各處氣流的穩定對帶鋼鋅層厚度均勻性有著重要的影響，所以在設計與試驗過程中十分注重氣流的層流效應。與原刀唇最大的區別在于其下刀唇是平底的，而且上刀唇的平直段也較長。這對氣流有很好的導向作用，使其能均勻地以層流的形式噴出，所以，氣流對帶鋼的沖擊力和刮鋅效果較好，經過實驗室試驗和現場論證，帶鋼寬度方向的鋅層均勻性非常穩定，對防止帶鋼表面縱向吹痕和橫向鋅層鼓起最有利，也能較好地防止邊部過鍍鋅。

刀唇調節方式的改進

在氣刀維護時，主要的工作就是清理刀唇上的結渣與對刀唇縫隙的重新校驗。新式氣刀的上刀唇與刀架為豎直方向上的配合，這樣的設計你消除了上刀唇在水平方向上的移動，即在調節時，上刀唇只會有豎直方向上的運動，縮減了工作量，提高了工作效率的同時又可以很好的控制調節精度，是產品的鋅層質量有了更好的保障。

參考文獻

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