自排式石墨電極除塵系統設計

張成寶， 王馨舶

（沈陽機床股份有限公司，沈陽110142）

1 引言

石墨電極因其低成本、低消耗的特性目前被廣泛應用于冶金、化工等諸多領域。但是，經過焙燒后的石墨電極由于表面粘附了一些雜質變得非常粗糙，必須經過機械加工才能滿足其使用要求。石墨在加工過程中會產生大量的粉塵和飛沫，尤其是平均直徑小于10μm的呼吸性粉塵，對作業人員造成極大傷害。本文針對石墨電極機械加工過程產生的粉塵污染，提出了在機床上安裝強力吸塵設備的解決方案，并實現了石墨粉渣的自動排出，收到了理想的效果。

2 石墨加工特性

首先，石墨電極由碳素材料組成內部具有氣孔，在加工時若采用液體進行冷卻，液體中的雜質很容易進入電極內部，進而對電極造成危害；其次，石墨本身是一種耐高溫材料，在機械加工過程中，不會因為淬火或退火工藝改變其自身的硬度；再次，石墨本身就是良好的潤滑劑。因此，石墨與金屬加工藝不同，其在加工過程中不需要使用冷卻液。

3 水霧除塵裝置的設計

石墨切削產生的呼吸性粉塵，懸浮于封閉的機床防護中。操作人員在上下料時粉塵即散布開來，對整個生產現場造成污染。所以必須在機床防護打開前將這些粉塵及時收集處理掉。本文根據現場工況，在機床防護內部安裝了自排式石墨除塵系統，該系統由水霧除塵裝置和自動排污裝置兩部分組成。

如圖1中上框所示，機床啟動后，抽風機、水泵接收到機床數控系統發出的指令信號開始工作。在氣流作用下，石墨粉塵由吸塵罩1經管路2進入到除塵箱4前腔。除塵箱4在前擋板3和后擋板9的共同作用下形成一個半封閉空腔。當抽風機11運行后，該半封閉空腔壓力迅速降低并小于前腔氣壓，于是含石墨粉塵的氣流便迅速進入該半封閉空腔內。與此同時，該腔上部的細孔噴頭開始噴水，由于水流細、壓力高，形成了高壓水霧。這樣，高壓水霧與高速氣流就在半封閉空腔內相互碰撞，絕大部分石墨顆粒被高速水滴黏附，被捕捉到的石墨顆粒因其大比重逐漸沉入除塵箱4的凹槽底部，達到了除塵的目的。水霧氣流，經一次水氣過濾由抽風機11經出風口排出廠房。

圖1 除塵系統結構圖

4 沉積式自動排污結構的設計

該系統的另一個組成部分是自動排渣裝置，結構及工作原理見圖1下框所示。經過除塵后，沉入除塵箱4凹槽底部的石墨顆粒被水流帶入一級固液分離池5，形成一次沉淀。當水位達到預定高度時經連通管路進入二級固液分離池7，形成二次沉淀。利用水泵8將二次沉淀后的清潔水源再注入水霧噴頭，實現除塵用水的循環使用。兩個固液分離池底部所沉淀的石墨顆粒相互黏結，形成石墨泥。石墨泥越聚越多，達到一定高度后就會被水泵8吸入，從而導致水泵及管路堵塞。這就要求必須定期人工清理兩個固液分離池，但人工清理石墨效率低、強度大，而且高污染。針對這種情況，本文在兩個固液分離池上分別安裝排污絞龍，當石墨泥沉積到一定程度時，感應元件就反饋給控制系統，控制系統接到信號后就啟動電機連帶減速機使絞龍沿一個方向旋轉將石墨泥擠入管路并沿管路落入排污料槽6。自動排渣裝置減輕了人工作業強度，提高了排渣效率、避免了石墨對作業人員的危害。此外，該排渣裝置還在絞龍兩端的軸承內側均安裝了耐油密封圈，以防止對軸承造成污染，保證了軸承使用壽命。

圖2 自排式除塵系統的工作流程圖

5 結論

自排式除塵系統極大地改善了石墨電極加工車間的生產環境，有效地防止了石墨渣堵塞現象。自動化的智能排污、程序化的流程提高了可靠性，而且節約了人工成本。除塵水循環使用，節約了資源，降低了生產成本，實現了綠色制造。此外，該系統安裝在機床內部，減小了設備占地面積，節約了空間，為中小型高粉塵污染制造企業提供了借鑒。

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