宝鸡石油钢管有限责任公司 陕西宝鸡 721008
摘要：课题针对煤炭行业井下旧钢管的修复再利用工作，进行了深入研究和探索。经调查发现国内煤炭行业钢管除锈、刷漆通常采用人工砂纸打磨、锵子除锈，毛刷或滚子人工刷漆等传统方法。这种方法劳动强度大，对职工身体健康有很坏影响，工作效率比较低，成本比较高，成品质量没有保障，很难满足矿井生产需要。利用变速传动原理，行走滑动系统，风压稳控装置和PLC控制电磁感应全自动操作系统研制而成的钢管除锈喷漆全自动智能机，使钢管除锈、喷漆溶为一体，提高功效近20倍，节约油漆50%以上。
关键词：钢管除锈喷漆；全自动；智能机；研制
导言：煤矿在生产过程中，需要压风作为动力源，用来施工炮眼、安装锚杆、控制轨道道岔及气动挡车门等安全设施，发生矿难时被困人员可使用压风管路进行自救。为防灭火，设置消防水管和注浆管路，并作为防尘喷雾管路，发生矿难时，可利用消防管路配送食物进行施救。矿井巷道开拓过程中不断向前敷设压风管路、供水消防管路、注浆管路和排水管路，在工作面回采过程中又不断回撤这些管路。回撤的旧管路因为在井下潮湿的特殊环境中使用，管路内外均会生锈，为保证能继续使用，延长使用寿命，一般都需进行除锈刷漆进行防腐处理。
1技术背景
目前国内煤炭行业钢管除锈、刷漆通常采用人工砂纸打磨、锵子除锈，毛刷或滚子人工刷漆等传统方法。这种方法劳动强度大，对职工身体健康有很坏影响，工作效率比较低，成本比较高，钢管内部无法进行除锈，成品质量低，钢管使用寿命短，很难满足矿井生产需要。经过市场调研，使用于矿井电动钢管除锈自动喷漆机型在国内还没有，如厂家定点研制一台同类机型需约20万余元，研制费用就达10万余元。
2主要结构及设计计算
2.1主要结构
（1）变速传动装置：电机-皮带轮-齿轮-轴枕座-卡盘等组成。
（2）行走滑车系统：行走滑车-变速传动-导向滑杆-牵引绳等组成。
（3）除锈喷漆装置：弧形卡模-喷漆枪-调压稀释阀-导向调节套-空气压缩装置及管路组成。
（4）电控系统-变压器-漏电保护器-时间延时器-限位开关及线路等组成。
（5）计算公式：变速传动装置采用二级变速传动即：一级采用V带传动，二级采用齿轮传动。
2.2设计计算
（1）V带传动：V1=πdp1n1/60×1000m/sV2=πdp2n2/60×1000m/s
即：1-0.02ｎ1d1＝ｎ2d2
（2）齿轮传动：Z1n1=Z2n2
图 1 钢管除锈喷漆全自动智能机
3除锈机理
试验选用的无机盐是价廉易得、容易再生的三氯化铁。三氯化铁是强氧化剂，能使金属失去电子变成离子而溶解。这种无机盐不但能侵蚀相当稳定的铜（做印刷线路板的典型工艺，而且还能侵蚀不锈钢，相对比较活泼的铁就更容易被它氧化，也能将Fe0氧化成Fe203，其反应式Fe+2FeC13=3FeC1：
3Fe0+2FeC13=FezO3+3FeC1：
钢管在热轧过程中生成的氧化皮，最外层是Fe304，次层是Fe203，最里层是FeOaFe0很不稳定，冷却至5℃以下时便会分解，虽然分解得很快，但不可能完全分解，仍有少量Fe0存在于底层，这对清除氧化皮较为有利。传统的清除氧化皮的方法是用酸洗，但是纯的Fe203和Fe0：在酸中的溶解度很小.只有铁存在时，它们与铁形成原电池，受电化腐蚀才会加速溶解。这个电化学过程与酸对Fe0和Fe的港解相比要缓慢得多。
4主要特点
4．1生产节奏快
本除锈设备共5个工位，分别是喷淋，刷洗，冲洗，吹水1和吹水2，主要针对批量钢管表面除锈使用，特点是速度快，除锈效果好。前进速度由辊道电机转速决定。用斜面挡住钢管，在电机的带动下，随链条前进将钢管向前推进。主传动轴端部有三块感应贴片，在主传动轴下方配有接近开关，主动轴旋转1/3周（拖链行走3个工位）时，接近开关接受并传出信号，电机停转。
4．2一种新型的除锈设备
辊道：根据辊道电机的转速决定钢管的前进速度，从而决定设备生产效率。喷淋箱：前方辊道设有来管检测，收到来管信号喷淋箱开始工作。框架由等边角钢L50×3和3mm厚不锈钢板焊接构成，内部设有圆形管道，管道上拔合有9个喷雾型喷嘴，能有效的对钢管喷淋。
5设计原理
5.1钢管除锈自动喷漆机是利用变速传动装置的电机传动，一级皮带主动轮带动从动轮变速转动。二级主动齿轮与从动齿轮啮合变速转动，输出需要的转速，由主变速箱卡盘与滑动卡盘夹紧钢管匀速转动。
5.2行走滑车系统利用辅助变速传动，连接行走滑车，固定导向滑杆、安装导向轮、钢丝绳来回往复运动，达到除锈、喷漆的行程距离。
5.3除锈模具：在行走副滑车上安装各种不同外弧形卡模，套在钢管外壁上。内锥钢丝模按在导向滑杆上跟随行走滑车与导向套及清洁盒一起安装在滑车上，跟随滑车往复运动，从而达到清理钢管上的铁锈、水泥、碳泥等杂物。
5.4喷漆装置：将喷漆枪一路连接吸漆盒，另一路连接电磁调压阀，风动减压器及空气压缩机，通过调节风量大小，稀释油漆浓度来自动喷漆。
5.5电控系统：采用带漏电保护的供电总开关分别连接转动电机和行走电机及操作按钮、附件等，并将变压器与行程开关、延时继电器、电磁换向阀及操作按钮连接，使之达到安全操作。
6经济效益与社会效益
钢管除锈喷漆全自动智能机使钢管除锈、喷漆溶为一体，改变了采用人工除锈、刷漆的传统方法。提高功效近20倍，节约材料、油漆50%。节约购置设备成本30余万元，每年为矿（产量100万t矿井）节约材料、人工费用近60余万元。特别是旧材料修复再利用，不仅大大降低了加工成本，还大幅度降低员工劳动强度。
结束语
通过清除管道内外壁腐蚀锈迹，减少了水中杂质，对减少水泵和设备损坏及水的循环再利用起到了很好的保护作用。改善了作业环境，具有极高的经济价值和良好社会效益。研制成功钢管除锈自动喷漆机后，具有自主知识产权，已申报国家专利。电动钢管除锈自动喷漆机，具有良好的市场前景和积极的推广价值及良好的社会效益。具有提高研发能力和推技推先及推广先进设备的重要意义。
参考文献：
[1]刘卫国.矿山电工.中国矿业大学出版社，2017.
[2]宁秀英，卢道民.煤矿井下自救互救.天津科学技术出版社，2013.
[3]龙振宇.机械设计.机械工业出版社，2014.
论文作者:刘晨
论文发表刊物:《基层建设》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/5
标签：钢管论文; 喷漆论文; 除锈论文; 管路论文; 滑车论文; 电机论文; 矿井论文; 《基层建设》2017年第28期论文;