潤磨機的性能設計與研究

劉楠楠++劉璞

摘 要：我公司研制的潤磨機，主要是在球磨機的理論基礎上，充分吸收和借鑒國內外成功經驗，自行開發研制，形成完全國產化的設備。經現場運行的實踐表明，技術經濟指標達到國內先進水平，可以滿足球團工藝流程中潤磨精礦粉物料之用。

本文概述了潤磨機的用途、工作原理和結構特點，介紹了潤磨機的主要性能、技術參數及主要參數的確定依據。

關鍵詞：潤式磨機、降低膨潤土用量、提高成品球團礦鐵品位

一、概述

潤磨機用于鐵礦的潤式粉磨，是豎爐球團生產工藝流程中潤磨工藝中主要配套設備。之所以成為潤磨機，是因為這種設備可處理含水量為7～9%的物料。一般在球團生產工藝流程中，如果含鐵原料粒度較粗，為改善高爐指標，就要考慮在烘干混勻后增加潤磨工藝。潤磨機可有效降低膨潤土添加量，提高生球強度，產出粒度均勻，粉末少，品位高，質量基本穩定的球團礦。

潤磨機具有三大特點：強制給料、橡膠襯板、周邊排礦

二、工作原理

本機為單倉周邊排料潤式磨機，物料通過進料部由給料端端蓋中心處進入筒體內部，電動機經聯軸器、減速器、大小齒輪裝置帶動裝有介質（鋼球）的筒體旋轉，物料受到研磨介質鋼球的沖擊，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，最后經排料端筒體圓周排料孔排出磨機，完成潤磨過程。

三、主要結構概述

本機主要由主電機、減速機、大小齒輪裝置、主軸承、筒體部、排料罩、加球斗、螺旋輸料裝置、基礎部、頂起裝置、慢速驅動裝置及潤滑、電控等部分組成。（圖1）

1.筒體

筒體是潤磨機的主要部件，由兩端的端蓋及圓筒組成，在端蓋和筒體內部襯有橡膠襯板，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、可降低噪音及功率消耗等優點。

因為本機的工況屬于干式但物料含有一定水分。磨機的實際裝球量在運行過程中，應根據產品要求情況，在最大裝球量的50～100%范圍內調整。鋼球的直徑及尺寸配比按不同的物料選配。

2. 主軸承

本磨機選用一對動靜壓主軸承，該軸承球面瓦襯采用巴氏合金，軸承背面腰鼓形成接觸調心結構，動作靈活，調心好，可以補償兩端蓋及軸承蓋及軸承座的制造、安裝誤差。該軸承座在啟動及停車是采用高壓潤滑，用靜壓形成油膜，將軸頸頂起，防止滑動面干摩擦，降低啟動力矩，正常運行給入低壓油，靠軸頸的回轉運動形成動壓油膜，軸承襯內設有蛇形冷卻水管，在必要時給入冷卻水，降低軸瓦溫度。

軸承內部裝有兩件銅熱測溫電阻。主軸承與主電機聯鎖，停機溫度和軸瓦在軸向尺寸相差15mm，允許軸頸在軸瓦上軸向竄動，以補償筒體的熱脹冷縮變形。

3.大小齒輪裝置

本磨機大小齒輪采用優質鋼或合金鋼制造，采用直齒傳動，工作平穩、沖擊小、易調整、壽命長；采用稀油噴射潤滑，定時定量自動噴油，在大齒輪表面形成油膜。該潤滑方式減輕了操作工人勞動強度，潤滑效果好，減少了潤滑油耗量。

4. 減速器

減速器采用了我公司專為磨機配套設計制造的平行軸減速器，該減速器為單級減速，該減速器采用油池自潤滑。為了現場安裝調整方便，該減速器配有底座，安裝時裝在底座上。

5. 基礎部

基礎部中給出了各部地腳螺栓的相互位置和基面標高，給出了各部分負荷。基礎部包括磨機地腳螺栓及相關的埋設件。

6. 慢速驅動裝置

慢速驅動裝置由電機、行星減速器組成，該裝置用于磨機檢修及更換襯板用。當停機超過四小時以上，筒體的物料有可能結塊，啟動主電機前用慢速驅動裝置盤車，可以達到松動物料的目的，慢速驅動裝置中牙嵌離合器具有單向性，在使用中應防止筒體的偏心，重量超過上端極限位置，而依靠自重超速下滑回轉，影響維修人員的安全。

在啟動慢速驅動裝置時，主電機不能接合，主電機工作時，慢速驅動裝置不得接合，在啟動慢速驅動裝置之前，必須先開啟高壓潤滑泵，是空心軸頂起，防止擦傷軸瓦。

7. 螺旋輸料裝置

由于物料粒度細，且含有一定水分，因此采用螺旋輸送機給料，物料進入給料箱內，由螺旋葉片向磨機內輸料，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式的，即支架下邊是一個小車，基礎上鋪有軌道，小車的下邊是車輪，當需要檢修和更換易損件（螺旋葉片）時，將小車延沿軌道拉出即可，磨機工作時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。

8. 頂起裝置

頂起裝置由液壓油泵站、千斤頂和托架等組成，在停機檢修時，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，應注意不可迅速泄壓。應緩步關停，使軸頸緩慢下落。

10. 潤滑部分

本磨機選用一臺噴射潤滑裝置，用于大小齒輪潤滑，該裝置與主電機聯動，自動周期性噴油。一臺高低壓潤滑站，該潤滑站用于潤滑磨機主軸承，包括用于啟動和停車時的高壓小流量潤滑和一般運行的低壓大流量潤滑。減速器采用油池自潤滑。

11. 電控部分

電控部分專門為潤磨機而設計，該電控系統實現了高低壓潤滑、噴射潤滑、慢速傳動、螺旋輸料部分的集中控制；電控柜中采用了PLC可編程控系統使其對機械設備操作方便，控制靈活；電控柜上的聲光電控元件儀表顯示了機械各部分的工作狀態，并能作出聲光電控元件儀表顯示了機械各部分的工作狀態，并能作出聲光預警及故障自動停機，柜門上的操作按鈕可以控制各部分機械設備的啟動和停止；遠、近程及手、自動由柜門上的選擇開關自由選擇。

四、主要參數的確定

（一）、填充率

濕法球磨機一般采用較高的充填率，達40%以上，干法球磨機比濕法球磨機低。而潤磨機除了具有一定的研磨作用外，更重要的是由于物料較細，通過鋼球的撞擊，球與球之間以及球與襯板之間對物料的粉磨，物料暴露出新鮮表面，增強表面活力，提高塑性。當介質充填率低，物料充填率大時，對物料的研磨和搓揉作用均會降低，而且造成介質包裹上物料及潤磨機粘料現象。當充填率高時，會使筒體內空間變小，研磨體活動范圍小，而物料處于潤濕狀態、粒度細、流動性差、同樣降低了粉磨作用，故合適的充填率至關重要。根據經驗及實驗結果，我們選擇的充填率為25%。

（二）、轉速

因為粉磨作業時筒體里裝的不是一個或一層研磨體，而是一個占筒體有效容積約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生了與磨體轉向相反的切向分立，當這個切向分力大于由離心力和重力的徑向分力所產生的提升摩擦力時，整個研磨體群將在其內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，可采取兩個措施，一是提高臨界轉速比，二是將磨機的襯板表面設計成非平滑表面。

由于平滑襯板與鋼球之間的自然摩擦系數值只有0.4左右，所以要求無滑落運轉時，臨界轉速比均需大于85%，而較高的臨界轉速比增加了能耗，對于潤磨機又沒有太大的意義。由于潤磨機的入粒度很細，主要以粉磨為主，要求增大對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高，而以瀉落狀態為主，因此不宜選擇過高的臨界轉速比。根據文獻介紹，當充填率為25%時，臨界轉速比應為65%-70%。根據主電機轉速，減速器速比，大小齒輪齒數，我們將磨機的臨界轉速比定為67.7%，筒體工作轉速為15.47r/min。

五、結束語

以上介紹了潤磨機的工作原理及其結構特點，及主要參數的確定，對設計潤磨機設備有一定的參考作用。

成鋼球團混合料經潤磨后，效果明顯，各項球團技術指標均有改善，特別是降低膨潤土用量，提高成品球團礦鐵品位效果很明顯，達到了混合料的目的。

實踐表明：在成鋼目前原料和生產規模條件下，采用潤磨工序每年可獲得直接經濟效益1432.65萬元。因此，進行潤磨機的設計研究有很廣闊的市場前景。

參考文獻：

[1]《選礦設計手冊》——冶金工業出版社

[2]《破碎粉磨機械》——機械工業出版社

[3]《礦山機械》——冶金工業出版社

[4]《管磨機》——中國建材工業出版社