一种静电喷涂钢轨的喷嘴布置结构的制作方法

本发明涉及钢轨轧制技术领域，尤其涉及一种静电喷涂钢轨的喷嘴布置结构。

背景技术：

钢轨涂装工艺是一项新技术，主要是在钢轨表面进行在线静电喷涂，以提高钢轨的耐腐蚀性能及对地绝缘性能，涂层的均匀性对防腐性能影响很大，通过试验，涂层10μm防腐性能只有6个月，涂层15μm钢轨的防腐性能只有15个月，达到25μm以上，防腐性能达到36个月以上，防腐性能才能得到有效的保证。对钢轨进行在线静电喷涂主要存在以下难点，一方面钢轨表面比较粗糙，钢轨在1.0m/s速度以上运动会在表面形成涡流层，喷涂颗子难以顺利接触钢轨表面，从而降低喷涂的效果；另一方面，由于钢轨形状复杂，钢轨两侧是一个大凹面，腹腔至腿尖段及轨头下表面喷涂时保证厚度十分困难，轨头上表面(踏面)又属于选择性喷涂，而钢轨下方不能放置喷嘴，因为钢轨在运行时会有与辊道摩擦的氧化铁皮粉尘掉落而堵塞喷嘴。所以，就如何布置钢轨以及喷嘴的位置，是决定在线喷涂效果的关键因素。

技术实现要素：

为了克服钢轨静电喷涂过程中喷涂不均匀、涂料浪费等不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够提高静电喷涂钢轨涂层质量的喷嘴布置结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种静电喷涂钢轨的喷嘴布置结构，包括钢轨和设置在钢轨长度方向周围的三个喷嘴，分别为第一喷嘴、第二喷嘴和第三喷嘴，所述钢轨以侧倒的方式放置在辊道上移动，所述第一喷嘴位于钢轨上方头轨侧，所述第二喷嘴位于钢轨下方头轨侧，所述第三喷嘴位于钢轨下方腿尖侧，三个喷嘴喷出的涂料为扁平扇形状，随着钢轨在三个喷嘴间移动可实现钢轨表面涂料的完全覆盖。

进一步的是，所述三个喷嘴在钢轨长度方向上相互间隔100～300mm。

进一步的是，所述三个喷嘴的喷枪入射方向与钢轨运行方向的夹角α＝70～85°。

进一步的是，所述第一喷嘴与第二喷嘴与第三喷嘴的喷涂流量比为32：26：29，比例变化范围≤5％。

进一步的是，所述第一喷嘴的喷射角度c1＝40～45°，喷嘴距钢轨中心高度h1＝300～360mm，距钢轨中水平距离b1＝120～170mm，喷涂范围的中心线与辊道面的夹角d1＝55～65°。

进一步的是，所述第二喷嘴的喷射角度c2＝35～43°，喷嘴距钢轨中心高度h2＝270～320mm，距钢轨中心水平距离b2＝150～190mm，喷涂范围的中心线与辊道面的夹角d2＝55～65°。

进一步的是，所述第三喷嘴的喷射角度c3＝35～43°，喷嘴距钢轨中心高度h3＝180～220mm，距钢轨中心水平距离b3＝280～320mm，喷涂范围的中心线与辊道面的夹角d3＝34～38°。

本发明的有益效果是：通过将钢轨侧倒放置，在钢轨的上方和下方两侧设置三个喷嘴，并合理设置三个喷嘴的喷射角度、与钢轨的距离以及喷涂入射角等参数，实现了对钢轨的完全覆盖喷涂，既保证了喷涂区域的均匀性以及涂料的附着率，又避免了喷嘴因掉落的氧化铁皮粉末而堵塞等问题，大大提高了钢轨喷涂的工作效率和质量，具有良好的经济社会效益。

附图说明

图1是本发明喷嘴布置结构示意图。

图2是本发明喷嘴入射角α示意图。

图3是本发明第一喷嘴参数示意图。

图4是本发明第二喷嘴参数示意图。

图5是本发明第三喷嘴参数示意图。

图中标记为，1-第一喷嘴，2-第二喷嘴，3-第三喷嘴，4-钢轨，5-辊道面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明包括钢轨4和设置在钢轨4长度方向周围的三个喷嘴，分别为第一喷嘴1、第二喷嘴2和第三喷嘴3，所述钢轨4以侧倒的方式放置在辊道上移动，所述第一喷嘴1位于钢轨4上方头轨侧，所述第二喷嘴2位于钢轨4下方头轨侧，所述第三喷嘴3位于钢轨4下方腿尖侧，三个喷嘴2喷出的涂料为扁平扇形状，随着钢轨4在三个喷嘴间移动可实现钢轨4表面涂料的完全覆盖。现有技术中几乎没有对钢轨进行在线静电喷涂的相关描述，按照常规设计，为了达到钢轨的全方位喷涂，需要在钢轨的周围设置多个喷嘴，而如何具体设置钢轨和喷嘴的布置形式，才能达到节约涂料、提高附着率等效果是

本技术：
的关键所在。

经过不断研究，得到如图1所示的布置形式，钢轨4侧倒放置，可减少与辊道的接触面积，避免涂料过多的粘接在辊道上。然后在钢轨4的上方头轨侧和下方头轨侧以及下方脚尖侧各设置一个喷嘴，三个喷嘴喷出的扇形涂料能够将钢轨表面完全覆盖。设置好喷嘴后，采用扁平扇形状的方式喷射涂料，可使钢轨4上下腹腔内充满静电涂料颗粒，能够有效地对整个上下腹腔进行涂层均匀化附着。经测试，涂层只有轨头下表面厚度小于其它位置厚5～8μm，完全满足喷涂厚度均匀化要求。

为了避免喷涂静电的相互干扰而降低涂料吸附效果，各个喷嘴应不设计在一个平面上，既三个喷嘴在钢轨4长度方向上相互错开，经过试验得出，间隔距离最好在100～300mm，既可避免静电干扰，又能提高设备的紧凑性。

如图2所示，所述三个喷嘴的喷枪入射方向与钢轨4运行方向的夹角α＝70～85°。因为在钢轨运行速度较快的情况下喷射的涂料会在钢轨表面产生空气涡流层，严重降低涂料的吸附，经过研究发现，当喷嘴入射角度α控制在70～85°之间时能够有效降低空气涡流的出现，从而提高涂料附着率。

进一步的，所述第一喷嘴1与第二喷嘴2与第三喷嘴3的喷涂流量比为32：26：29，比例变化范围≤5％。因为三个喷嘴对应钢轨4的不同部位，且静电的环包效果不同，因此需要不同的喷涂量，该比例是发明人经过精确计算得出的结论，按照该比例进行喷涂可使钢轨4表面涂料更加均匀，同时避免涂料的浪费。

具体到三个喷嘴的详细布置参数，如图3、图4、图5所示：

所述第一喷嘴1的喷射角度c1＝40～45°，喷嘴距钢轨4中心高度h1＝300～360mm，距钢轨4中水平距离b1＝120～170mm，喷涂范围的中心线与辊道面5的夹角d1＝55～65°。

所述第二喷嘴2的喷射角度c2＝35～43°，喷嘴距钢轨4中心高度h2＝270～320mm，距钢轨4中心水平距离b2＝150～190mm，喷涂范围的中心线与辊道面5的夹角d2＝55～65°。

所述第三喷嘴3的喷射角度c3＝35～43°，喷嘴距钢轨4中心高度h3＝180～220mm，距钢轨4中心水平距离b3＝280～320mm，喷涂范围的中心线与辊道面5的夹角d3＝34～38°。

以上参数的选取是根据钢轨4受喷宽幅增加10～30mm，钢轨4最近点与喷嘴距离l＝250～280mm的位置计算得出，该喷射角度属于中略大的喷射范围，能有效保证喷涂区域的均匀性，而且对喷射区域范围内的径向侧壁有静电包覆效果。

采用本发明的喷嘴布置形式，可保证喷涂区域的均匀性以及涂料的附着率，大大提高了钢轨喷涂的工作效率和质量，同时避免了涂料的浪费，具有良好的经济效益和社会价值。

技术特征：

技术总结
本发明公开的是钢轨轧制技术领域的一种静电喷涂钢轨的喷嘴布置结构，包括钢轨和设置在钢轨长度方向周围的三个喷嘴，分别为第一喷嘴、第二喷嘴和第三喷嘴，所述钢轨以侧倒的方式放置在辊道上移动，所述第一喷嘴位于钢轨上方头轨侧，所述第二喷嘴位于钢轨下方头轨侧，所述第三喷嘴位于钢轨下方腿尖侧，三个喷嘴喷出的涂料为扁平扇形状，随着钢轨在三个喷嘴间移动可实现钢轨表面涂料的完全覆盖。本发明通过合理设置三个喷嘴的喷射角度、与钢轨的距离以及喷涂入射角等参数，既保证了喷涂区域的均匀性以及涂料的附着率，又避免了喷嘴因掉落的氧化铁皮粉末而堵塞等问题，大大提高了钢轨喷涂的工作效率和质量，具有良好的经济社会效益。

技术研发人员：陶功明;朱华林;王彦中;郭华;蒲礼国;张强;刘自彩
受保护的技术使用者：攀钢集团攀枝花钢钒有限公司
技术研发日：2017.05.03
技术公布日：2017.09.08