潤(rùn)磨機(jī)的設(shè)計(jì)研究

成云國(guó)　鄒旭

摘 要：我公司研制的潤(rùn)磨機(jī)，主要是在球磨機(jī)的理論基礎(chǔ)上，充分吸收和借鑒國(guó)內(nèi)外成功經(jīng)驗(yàn)，自行開(kāi)發(fā)研制，形成完全國(guó)產(chǎn)化的設(shè)備。希望通過(guò)文章的分析，能夠?qū)ο嚓P(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：潤(rùn)式磨機(jī)；降低膨潤(rùn)土用量；提高成品球團(tuán)礦鐵品位

1 概述

潤(rùn)磨機(jī)用于鐵礦的潤(rùn)式粉磨，是豎爐球團(tuán)生產(chǎn)工藝流程中潤(rùn)磨工藝中主要配套設(shè)備。之所以成為潤(rùn)磨機(jī)，是因?yàn)檫@種設(shè)備可處理含水量為7～9%的物料。一般在球團(tuán)生產(chǎn)工藝流程中，如果含鐵原料粒度較粗，為改善高爐指標(biāo)，就要考慮在烘干混勻后增加潤(rùn)磨工藝。潤(rùn)磨機(jī)可有效降低膨潤(rùn)土添加量，提高生球強(qiáng)度，產(chǎn)出粒度均勻，粉末少，品位高，質(zhì)量基本穩(wěn)定的球團(tuán)礦。潤(rùn)磨機(jī)具有三大特點(diǎn)：強(qiáng)制給料，橡膠襯板，周邊排礦。

2 主要性能及技術(shù)參數(shù)

介質(zhì)充填率：25% 最大裝球量：64t 筒體轉(zhuǎn)速：15.47t/min

主電機(jī)功率：1000kW 入粒粒度：-200目 30～60%

出料粒度： -200目65～80% 產(chǎn)量：70t/h 設(shè)備總重：140.2t

3 工作原理

本機(jī)為單倉(cāng)周邊排料潤(rùn)式磨機(jī)，物料通過(guò)進(jìn)料部由給料端端蓋中心處進(jìn)入筒體內(nèi)部，電動(dòng)機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器、減速器、大小齒輪裝置帶動(dòng)裝有介質(zhì)（鋼球）的筒體旋轉(zhuǎn)，物料受到研磨介質(zhì)鋼球的沖擊，以及球與球之間和球與筒體襯板之間的粉磨，使物料充分暴露出新鮮表面，得到充分混合，最后經(jīng)排料端筒體圓周排料孔排出磨機(jī)，完成潤(rùn)磨過(guò)程。

4 主要結(jié)構(gòu)概述

本機(jī)主要由主電機(jī)、減速機(jī)、大小齒輪裝置、主軸承、筒體部、排料罩、加球斗、螺旋輸料裝置、基礎(chǔ)部、頂起裝置、慢速驅(qū)動(dòng)裝置及潤(rùn)滑、電控等部分組成。

4.1 筒體

筒體是潤(rùn)磨機(jī)的主要部件，由兩端的端蓋及圓筒組成，在端蓋和筒體內(nèi)部襯有橡膠襯板，排料口出采用錳鋼襯板和篦板。橡膠襯板具有重量輕、安裝方便、不粘料、使用壽命長(zhǎng)、可降低噪音及功率消耗等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)楸緳C(jī)的工況屬于干式但物料含有一定水分。磨機(jī)的實(shí)際裝球量在運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品要求情況，在最大裝球量的50～100%范圍內(nèi)調(diào)整。鋼球的直徑及尺寸配比按不同的物料選配。

4.2 主軸承

動(dòng)靜壓主軸承，該軸承球面瓦襯采用巴氏合金，軸承背面腰鼓形成接觸調(diào)心結(jié)構(gòu)，動(dòng)作靈活，調(diào)心好，可以補(bǔ)償兩端蓋及軸承蓋及軸承座的制造、安裝誤差。該軸承座在啟動(dòng)及停車是采用高壓潤(rùn)滑，用靜壓形成油膜，將軸頸頂起，防止滑動(dòng)面干摩擦，降低啟動(dòng)力矩，正常運(yùn)行給入低壓油，靠軸頸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形成動(dòng)壓油膜，軸承襯內(nèi)設(shè)有蛇形冷卻水管，在必要時(shí)給入冷卻水，降低軸瓦溫度。

4.3 減速器

減速器采用了我公司專為磨機(jī)配套設(shè)計(jì)制造的平行軸減速器，該減速器為單級(jí)減速，該減速器采用油池自潤(rùn)滑。為了現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)整方便，該減速器配有底座，安裝時(shí)裝在底座上。

4.4 基礎(chǔ)部

基礎(chǔ)部中給出了各部地腳螺栓的相互位置和基面標(biāo)高，給出了各部分負(fù)荷?；A(chǔ)部包括磨機(jī)地腳螺栓及相關(guān)的埋設(shè)件。

4.5 慢速驅(qū)動(dòng)裝置

在啟動(dòng)慢速驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)，主電機(jī)不能接合，主電機(jī)工作時(shí)，慢速驅(qū)動(dòng)裝置不得接合，在啟動(dòng)慢速驅(qū)動(dòng)裝置之前，必須先開(kāi)啟高壓潤(rùn)滑泵，是空心軸頂起，防止擦傷軸瓦。

4.6 螺旋輸料裝置

由于物料粒度細(xì)，且含有一定水分，因此采用螺旋輸送機(jī)給料，物料進(jìn)入給料箱內(nèi)，由螺旋葉片向磨機(jī)內(nèi)輸料，螺旋葉片和外邊的管均采用耐磨鋼材制造。本螺旋輸送裝置的底座是移動(dòng)式的，即支架下邊是一個(gè)小車，基礎(chǔ)上鋪有軌道，小車的下邊是車輪，當(dāng)需要檢修和更換易損件（螺旋葉片）時(shí)，將小車延沿軌道拉出即可，磨機(jī)工作時(shí)將小車推回并加以定位，為了更換螺旋葉片方便，將螺旋葉片軸與傳動(dòng)軸的連接不用銷子而改為法蘭螺栓連接，這種連接方式方便于更換螺旋葉片。

4.7 頂起裝置

頂起裝置由液壓油泵站、千斤頂和托架等組成，在停機(jī)檢修時(shí)，可將頂起裝置安置在筒體下部，將筒體頂起方便檢查和維修主軸承軸瓦。在頂起完成檢修工作后需將筒體下落時(shí)，應(yīng)注意不可迅速泄壓。應(yīng)緩步關(guān)停，使軸頸緩慢下落。

4.8 潤(rùn)滑部分

本磨機(jī)選用一臺(tái)噴射潤(rùn)滑裝置，用于大小齒輪潤(rùn)滑，該裝置與主電機(jī)聯(lián)動(dòng)，自動(dòng)周期性噴油。一臺(tái)高低壓潤(rùn)滑站，該潤(rùn)滑站用于潤(rùn)滑磨機(jī)主軸承，包括用于啟動(dòng)和停車時(shí)的高壓小流量潤(rùn)滑和一般運(yùn)行的低壓大流量潤(rùn)滑。減速器采用油池自潤(rùn)滑。

4.9 電控部分

電控部分專門為潤(rùn)磨機(jī)而設(shè)計(jì)，該電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高低壓潤(rùn)滑、噴射潤(rùn)滑、慢速傳動(dòng)、螺旋輸料部分的集中控制；電控柜中采用了PLC可編程控系統(tǒng)使其對(duì)機(jī)械設(shè)備操作方便，控制靈活；電控柜上的聲光電控元件儀表顯示了機(jī)械各部分的工作狀態(tài)，并能作出聲光電控元件儀表顯示了機(jī)械各部分的工作狀態(tài)，并能作出聲光預(yù)警及故障自動(dòng)停機(jī)，柜門上的操作按鈕可以控制各部分機(jī)械設(shè)備的啟動(dòng)和停止；遠(yuǎn)、近程及手、自動(dòng)由柜門上的選擇開(kāi)關(guān)自由選擇。

5 主要參數(shù)的確定

5.1 填充率

濕法球磨機(jī)一般采用較高的充填率，達(dá)40%以上，干法球磨機(jī)比濕法球磨機(jī)低。而潤(rùn)磨機(jī)除了具有一定的研磨作用外，更重要的是由于物料較細(xì)，通過(guò)鋼球的撞擊，球與球之間以及球與襯板之間對(duì)物料的粉磨，物料暴露出新鮮表面，增強(qiáng)表面活力，提高塑性。當(dāng)介質(zhì)充填率低，物料充填率大時(shí)，對(duì)物料的研磨和搓揉作用均會(huì)降低，而且造成介質(zhì)包裹上物料及潤(rùn)磨機(jī)粘料現(xiàn)象。當(dāng)充填率高時(shí)，會(huì)使筒體內(nèi)空間變小，研磨體活動(dòng)范圍小，而物料處于潤(rùn)濕狀態(tài)、粒度細(xì)、流動(dòng)性差、同樣降低了粉磨作用，故合適的充填率至關(guān)重要。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們選擇的充填率為25%。

5.2 轉(zhuǎn)速

因?yàn)榉勰プ鳂I(yè)時(shí)筒體里裝的不是一個(gè)或一層研磨體，而是一個(gè)占筒體有效容積約20-45%的研磨體群。由于研磨體的堆積重力，在研磨體襯板表面產(chǎn)生了與磨體轉(zhuǎn)向相反的切向分立，當(dāng)這個(gè)切向分力大于由離心力和重力的徑向分力所產(chǎn)生的提升摩擦力時(shí)，整個(gè)研磨體群將在其內(nèi)摩擦影響下作周期性的沿襯板表面滑落。為了阻止這種滑落，可采取兩個(gè)措施，一是提高臨界轉(zhuǎn)速比，二是將磨機(jī)的襯板表面設(shè)計(jì)成非平滑表面。由于平滑襯板與鋼球之間的自然摩擦系數(shù)值只有0.4左右，所以要求無(wú)滑落運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，臨界轉(zhuǎn)速比均需大于85%，而較高的臨界轉(zhuǎn)速比增加了能耗，對(duì)于潤(rùn)磨機(jī)又沒(méi)有太大的意義。由于潤(rùn)磨機(jī)的入粒度很細(xì)，主要以粉磨為主，要求增大對(duì)物料的研磨和揉搓作用，不需要較大的沖擊破碎力，不需要將鋼球提升過(guò)高，而以瀉落狀態(tài)為主，因此不宜選擇過(guò)高的臨界轉(zhuǎn)速比。根據(jù)文獻(xiàn)介紹，當(dāng)充填率為25%時(shí)，臨界轉(zhuǎn)速比應(yīng)為65%-70%。根據(jù)主電機(jī)轉(zhuǎn)速，減速器速比，大小齒輪齒數(shù)，我們將磨機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速比定為67.7%，筒體工作轉(zhuǎn)速為15.47r/min。

6 結(jié)束語(yǔ)

以上介紹了潤(rùn)磨機(jī)的工作原理及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，及主要參數(shù)的確定，對(duì)設(shè)計(jì)潤(rùn)磨機(jī)設(shè)備有一定的參考作用。潤(rùn)磨機(jī)的研制與開(kāi)發(fā)，可解決了國(guó)家建設(shè)項(xiàng)目的配套工程的需要。我國(guó)球團(tuán)礦近年來(lái)有較大發(fā)展，但是我國(guó)球團(tuán)礦生產(chǎn)存在的問(wèn)題是：一是生產(chǎn)力仍不能滿足高爐的需要：二是與國(guó)外比，我國(guó)球團(tuán)品位低、強(qiáng)度不均勻，質(zhì)量較差，能耗高，勞動(dòng)生產(chǎn)率低。其原因就是我國(guó)球團(tuán)生產(chǎn)沒(méi)有很好地實(shí)行精料方針，這就要求提高球團(tuán)礦含鐵品位，再就是鐵精礦的粒度要細(xì)，-200目含量達(dá)到80%。采用潤(rùn)磨工藝就可以滿足上述兩個(gè)要求。

成都鋼鐵公司就是由于川內(nèi)精礦資源的貧乏和球團(tuán)生產(chǎn)對(duì)精礦粒度要求高的特點(diǎn)，增加了潤(rùn)磨工序。成鋼球團(tuán)混合料經(jīng)潤(rùn)磨后，效果明顯，各項(xiàng)球團(tuán)技術(shù)指標(biāo)均有改善，特別是降低膨潤(rùn)土用量，提高成品球團(tuán)礦鐵品位效果很明顯，達(dá)到了混合料的目的。實(shí)踐表明：在成鋼目前原料和生產(chǎn)規(guī)模條件下，采用潤(rùn)磨工序每年可獲得直接經(jīng)濟(jì)效益1432.65萬(wàn)元。因此，進(jìn)行潤(rùn)磨機(jī)的設(shè)計(jì)研究有很廣闊的市場(chǎng)前景。