帶式鐵屑分離器的研究與應(yīng)用

謝建鋒 梅志鵬 郎淇

摘 要：通過(guò)鐵屑分離原理，利用磁性和非磁性物質(zhì)的特點(diǎn)，研究設(shè)計(jì)了一種平板磁鐵與半磁輥相適應(yīng)的鐵屑分離器。設(shè)備主要機(jī)構(gòu)由機(jī)架、棄鐵皮帶、平板磁鐵、半磁輥、三相異步電動(dòng)機(jī)、滾子和送料系統(tǒng)構(gòu)成。這種設(shè)計(jì)方案花費(fèi)資金低、易生產(chǎn)、容易實(shí)現(xiàn)普及，而且操作簡(jiǎn)單易上手。操作人員僅通過(guò)控制開(kāi)關(guān)，來(lái)控制三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行與停止，便可將磁性屑料和非磁性屑料分隔開(kāi)。

關(guān)鍵詞：送料裝置;滾子;半磁輥;三相異步電機(jī);平板電磁鐵

中圖分類號(hào)：TH48065 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.06.002

在工廠加工車間，加工后存在不同切屑混合的現(xiàn)象。常遇到加工生產(chǎn)之后在金屬屑分選時(shí)，鐵屑和鋁屑分離難的問(wèn)題。而在冶煉廠分選的重要一關(guān)中，如何實(shí)現(xiàn)除鐵和選鐵的雙向功能亦是一個(gè)難點(diǎn)，在分練細(xì)屑時(shí)，究竟應(yīng)采用電磁鐵還是永磁鐵方式分離亦引人思考。綜上所述，如何進(jìn)行金屬屑分離，是具有實(shí)際意義的課題。

在切屑分離時(shí)可采用平板永磁鐵和半磁輥，使有磁和無(wú)磁材料連續(xù)分離，再根據(jù)特定的工作條件進(jìn)一步處理金屬產(chǎn)品。而煉鋼廠鐵屑和雜質(zhì)的分離，有利于提高爐料的品質(zhì)，減少雜質(zhì)對(duì)鋼鐵冶煉性能的影響。因此，切屑分離是必要的工作。

將工廠中產(chǎn)生的大量廢棄鐵屑進(jìn)行分離和提純有利于實(shí)現(xiàn)鐵屑的再加工，既可減少環(huán)境的污染，又可實(shí)現(xiàn)能源的再次利用。符合我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展要求，有利于實(shí)現(xiàn)綠色循環(huán)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。

1 設(shè)備主要結(jié)構(gòu)組成

1.1 機(jī)架

機(jī)架是整個(gè)鐵屑分離裝置的支撐部分，由角鋼焊接而成。整個(gè)機(jī)架長(zhǎng)800 mm，寬600 mm，高1100 mm。

1.2 半磁輥

半磁輥（圖1）主要起吸附鐵屑的作用，排斥非磁性物質(zhì)。半磁輥安裝位置將決定于棄鐵膠帶的相對(duì)位置。

1.3 滾子

滾子采用直徑400 mm，長(zhǎng)600 mm的外觀尺寸。

1.4 三相異步電動(dòng)機(jī)

三相異步電動(dòng)機(jī)是整個(gè)傳動(dòng)裝置的動(dòng)力源（圖2）。型號(hào)為Y90S-4，額定電壓380 V，額定電流：28 A，額定功率1400 r/min，頻率50 Hz，功率因數(shù)078，重量21 ?kg。

1.5 送料裝置

送料裝置（如圖3）的作用是將切屑有序的傳送至半磁輥下方。

2 三維建模

采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行了整機(jī)的建模與裝配，同時(shí)將建模過(guò)程發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題逐一解決，形成了如圖4的總體計(jì)設(shè)方案。

3 創(chuàng)新技術(shù)特點(diǎn)

（1）高性能釹鐵硼做磁源，磁性好，不容易退磁。

（2）兩側(cè)滾筒采用新的設(shè)計(jì)，采用腰鼓形結(jié)構(gòu)，具有自動(dòng)調(diào)節(jié)偏差功能，且密封性極好，因此可以很好地適應(yīng)各種惡劣的工作環(huán)境。

（3）本機(jī)器的控制部分用皮帶機(jī)連鎖設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制和集中控制兩種方式方便的切換。

（4）使用高性能釹鐵硼做磁源不存在升溫問(wèn)題，磁場(chǎng)強(qiáng)度也就不存在“冷態(tài)”“熱態(tài)”之分，磁場(chǎng)狀態(tài)可以恒定，對(duì)工作的影響減小。

（5）因?yàn)榫哂写判?，所以斷電時(shí)，吸在除鐵器上的鐵件不會(huì)掉回到輸送物料上。

（6）應(yīng)急按鈕逼停裝置有效地提高裝備可靠性。

4 項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題

4.1 研究?jī)?nèi)容

（1）研究磁鐵與帶輪速度之間的關(guān)系，保證可靠分離;（2）研究設(shè)計(jì)分離器的機(jī)械結(jié)構(gòu);（3）平板電磁鐵吸附性能研究;（4）半磁輥磁鐵吸附性能研究;（5）有效分離的滾筒速率，也就是傳動(dòng)帶的速度;（6）電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì);（7）樣機(jī)制作。

4.2 擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題

（1）實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

（2）對(duì)于永磁性電磁鐵裝置實(shí)現(xiàn)平板電磁鐵和半磁輥電磁鐵的吸附特性相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

（3）具備良好的鐵屑吸附性能與分離性能。

（4）實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格鐵屑和雜質(zhì)分離的傳送帶速度調(diào)節(jié)性能。

（5）具有較高的鐵屑與雜質(zhì)分離率。

5 項(xiàng)目研究與實(shí)施的基礎(chǔ)條件

（1）項(xiàng)目組學(xué)生參與教師的科研課題，具有參與科研工作的初步經(jīng)驗(yàn)。

（2）通過(guò)已經(jīng)進(jìn)行與完成的相關(guān)課題研究，取得一定的科研基礎(chǔ)。

（3）項(xiàng)目組同學(xué)有鉆研精神。

（4）項(xiàng)目指導(dǎo)教師有相當(dāng)?shù)目蒲许?xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。

（5）項(xiàng)目指導(dǎo)教師為工程訓(xùn)練中心青年教師，中心及團(tuán)隊(duì)能為項(xiàng)目實(shí)施提供試制試驗(yàn)條件。

6 除鐵器未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

在當(dāng)今社會(huì)科技的快速發(fā)展中，運(yùn)輸帶的技術(shù)含量更加尖端。當(dāng)前的除鐵技術(shù)運(yùn)輸帶已達(dá)2400 mm之長(zhǎng) 、傳送速度已達(dá)57 m/s、料層已達(dá)500 mm厚、并且處理量也急劇上升，已達(dá)7200 t/h，除雜要求也變得更加嚴(yán)格，例如出口煤炭雷管超標(biāo)或除雜不干凈將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，所以對(duì)除鐵器的工作性能有了更高的要求。未來(lái)除鐵器的發(fā)展方向大體可以總結(jié)為以下三方面：

6.1 高磁場(chǎng)和高強(qiáng)度方向

除鐵器在額定懸掛高度中心，原GB9076-88標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定磁場(chǎng)強(qiáng)度為63 mT，JB/T7689-95標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為63～71 mT，由于采用多種聚磁方法和應(yīng)用更好的材料，現(xiàn)已發(fā)展到90 mT、120 mT、150 mT，同時(shí)梯度也越來(lái)越大，并且由于磁力是磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)梯度的乘積，所以磁力也越來(lái)越大。在出口煤炭等最末一道除鐵中，逐漸出現(xiàn)采用超導(dǎo)除鐵器的趨勢(shì)。

6.2 控制自動(dòng)化方向

當(dāng)今社會(huì)自動(dòng)化將成為主流，因此除鐵器控制柜（甚至于永磁除鐵器的控制柜）往往也要求能夠自動(dòng)控制，并且控制要求也越來(lái)越高，采用PLC控制的配置也從簡(jiǎn)單化、小型化向復(fù)雜化、中型化、大型化發(fā)展。

6.3 配置高性能方向

隨著科技的高速發(fā)展，除鐵器的PLC自動(dòng)控制器、控制開(kāi)關(guān)、電機(jī)、軸承、不銹鋼、傳送帶、線圈、磁芯、絕緣材料、磁源等方面的配置性能越來(lái)越高。

參考文獻(xiàn)：

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