带式铁屑分离器的研究与应用

    谢建锋 梅志鹏 郎淇

    

    

    摘 要：通过铁屑分离原理，利用磁性和非磁性物质的特点，研究设计了一种平板磁铁与半磁辊相适应的铁屑分离器。设备主要机构由机架、弃铁皮带、平板磁铁、半磁辊、三相异步电动机、滚子和送料系统构成。这种设计方案花费资金低、易生产、容易实现普及，而且操作简单易上手。操作人员仅通过控制开关，来控制三相异步电动机的运行与停止，便可将磁性屑料和非磁性屑料分隔开。

    关键词：送料装置;滚子;半磁辊;三相异步电机;平板电磁铁

    中图分类号：TH48065 ? ? ? ?文献标识码：A

    doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.06.002

    在工厂加工车间，加工后存在不同切屑混合的现象。常遇到加工生产之后在金属屑分选时，铁屑和铝屑分离难的问题。而在冶炼厂分选的重要一关中，如何实现除铁和选铁的双向功能亦是一个难点，在分练细屑时，究竟应采用电磁铁还是永磁铁方式分离亦引人思考。综上所述，如何进行金属屑分离，是具有实际意义的课题。

    在切屑分离时可采用平板永磁铁和半磁辊，使有磁和无磁材料连续分离，再根据特定的工作条件进一步处理金属产品。而炼钢厂铁屑和杂质的分离，有利于提高炉料的品质，减少杂质对钢铁冶炼性能的影响。因此，切屑分离是必要的工作。

    将工厂中产生的大量废弃铁屑进行分离和提纯有利于实现铁屑的再加工，既可减少环境的污染，又可实现能源的再次利用。符合我国的可持续发展要求，有利于实现绿色循环发展的战略目标。

    1 设备主要结构组成

    1.1 机架

    机架是整个铁屑分离装置的支撑部分，由角钢焊接而成。整个机架长800 mm，宽600 mm，高1100 mm。

    1.2 半磁辊

    半磁辊（图1）主要起吸附铁屑的作用，排斥非磁性物质。半磁辊安装位置将决定于弃铁胶带的相对位置。

    1.3 滚子

    滚子采用直径400 mm，长600 mm的外观尺寸。

    1.4 三相异步电动机

    三相异步电动机是整个传动装置的动力源（图2）。型号为Y90S-4，额定电压380 V，额定电流：28 A，额定功率1400 r/min，频率50 Hz，功率因数078，重量21 ?kg。

    1.5 送料装置

    送料装置（如图3）的作用是将切屑有序的传送至半磁辊下方。

    2 三维建模

    采用计算机进行了整机的建模与装配，同时将建模过程发现的问题逐一解决，形成了如图4的总体计设方案。

    3 创新技术特点

    （1）高性能钕铁硼做磁源，磁性好，不容易退磁。

    （2）两侧滚筒采用新的设计，采用腰鼓形结构，具有自动调节偏差功能，且密封性极好，因此可以很好地适应各种恶劣的工作环境。

    （3）本机器的控制部分用皮带机连锁设计，可以实现手动控制和集中控制两种方式方便的切换。

    （4）使用高性能钕铁硼做磁源不存在升温问题，磁场强度也就不存在“冷态”“热态”之分，磁场状态可以恒定，对工作的影响减小。

    （5）因为具有磁性，所以断电时，吸在除铁器上的铁件不会掉回到输送物料上。

    （6）应急按钮逼停装置有效地提高装备可靠性。

    4 项目研究内容和拟解决的关键问题

    4.1 研究内容

    （1）研究磁铁与带轮速度之间的关系，保证可靠分离;（2）研究设计分离器的机械结构;（3）平板电磁铁吸附性能研究;（4）半磁辊磁铁吸附性能研究;（5）有效分离的滚筒速率，也就是传动带的速度;（6）电气控制系统设计;（7）样机制作。

    4.2 拟解决的关键问题

    （1）实现稳定可靠的基础结构设计。

    （2）对于永磁性电磁铁装置实现平板电磁铁和半磁辊电磁铁的吸附特性相适应的结构设计。

    （3）具备良好的铁屑吸附性能与分离性能。

    （4）实现不同规格铁屑和杂质分离的传送带速度调节性能。

    （5）具有较高的铁屑与杂质分离率。

    5 项目研究与实施的基础条件

    （1）项目组学生参与教师的科研课题，具有参与科研工作的初步经验。

    （2）通过已经进行与完成的相关课题研究，取得一定的科研基础。

    （3）项目组同学有钻研精神。

    （4）项目指导教师有相当的科研项目经验。

    （5）项目指导教师为工程训练中心青年教师，中心及团队能为项目实施提供试制试验条件。

    6 除铁器未来的发展趋势

    在当今社会科技的快速发展中，运输带的技术含量更加尖端。当前的除铁技术运输带已达2400 mm之长 、传送速度已达57 m/s、料层已达500 mm厚、并且处理量也急剧上升，已达7200 t/h，除杂要求也变得更加严格，例如出口煤炭雷管超标或除雜不干净将会产生严重的后果，所以对除铁器的工作性能有了更高的要求。未来除铁器的发展方向大体可以总结为以下三方面：

    6.1 高磁场和高强度方向

    除铁器在额定悬挂高度中心，原GB9076-88标准规定磁场强度为63 mT，JB/T7689-95标准规定为63～71 mT，由于采用多种聚磁方法和应用更好的材料，现已发展到90 mT、120 mT、150 mT，同时梯度也越来越大，并且由于磁力是磁场强度与磁场梯度的乘积，所以磁力也越来越大。在出口煤炭等最末一道除铁中，逐渐出现采用超导除铁器的趋势。

    6.2 控制自动化方向

    当今社会自动化将成为主流，因此除铁器控制柜（甚至于永磁除铁器的控制柜）往往也要求能够自动控制，并且控制要求也越来越高，采用PLC控制的配置也从简单化、小型化向复杂化、中型化、大型化发展。

    6.3 配置高性能方向

    随着科技的高速发展，除铁器的PLC自动控制器、控制开关、电机、轴承、不锈钢、传送带、线圈、磁芯、绝缘材料、磁源等方面的配置性能越来越高。

    参考文献：

    [1] 郝先耀，戴慧新.除铁器的研制现状及其发展趋势[J].矿山机械，2006（4）：107-109.

    [2] 闻邦椿.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2010.

    [3] 吕如良.电工手册（第5版）[M].上海：上海科学技术出版社，2002.