润磨机的性能设计与研究

刘楠楠++刘璞

摘 要：我公司研制的润磨机，主要是在球磨机的理论基础上，充分吸收和借鉴国内外成功经验，自行开发研制，形成完全国产化的设备。经现场运行的实践表明，技术经济指标达到国内先进水平，可以满足球团工艺流程中润磨精矿粉物料之用。

本文概述了润磨机的用途、工作原理和结构特点，介绍了润磨机的主要性能、技术参数及主要参数的确定依据。

关键词：润式磨机、降低膨润土用量、提高成品球团矿铁品位

一、概述

润磨机用于铁矿的润式粉磨，是竖炉球团生产工艺流程中润磨工艺中主要配套设备。之所以成为润磨机，是因为这种设备可处理含水量为7～9%的物料。一般在球团生产工艺流程中，如果含铁原料粒度较粗，为改善高炉指标，就要考虑在烘干混匀后增加润磨工艺。润磨机可有效降低膨润土添加量，提高生球强度，产出粒度均匀，粉末少，品位高，质量基本稳定的球团矿。

润磨机具有三大特点：强制给料、橡胶衬板、周边排矿

二、工作原理

本机为单仓周边排料润式磨机，物料通过进料部由给料端端盖中心处进入筒体内部，电动机经联轴器、减速器、大小齿轮装置带动装有介质（钢球）的筒体旋转，物料受到研磨介质钢球的冲击，以及球与球之间和球与筒体衬板之间的粉磨，使物料充分暴露出新鲜表面，得到充分混合，最后经排料端筒体圆周排料孔排出磨机，完成润磨过程。

三、主要结构概述

本机主要由主电机、减速机、大小齿轮装置、主軸承、筒体部、排料罩、加球斗、螺旋输料装置、基础部、顶起装置、慢速驱动装置及润滑、电控等部分组成。（图1）

1.筒体

筒体是润磨机的主要部件，由两端的端盖及圆筒组成，在端盖和筒体内部衬有橡胶衬板，排料口出采用锰钢衬板和篦板。橡胶衬板具有重量轻、安装方便、不粘料、使用寿命长、可降低噪音及功率消耗等优点。

因为本机的工况属于干式但物料含有一定水分。磨机的实际装球量在运行过程中，应根据产品要求情况，在最大装球量的50～100%范围内调整。钢球的直径及尺寸配比按不同的物料选配。

2. 主轴承

本磨机选用一对动静压主轴承，该轴承球面瓦衬采用巴氏合金，轴承背面腰鼓形成接触调心结构，动作灵活，调心好，可以补偿两端盖及轴承盖及轴承座的制造、安装误差。该轴承座在启动及停车是采用高压润滑，用静压形成油膜，将轴颈顶起，防止滑动面干摩擦，降低启动力矩，正常运行给入低压油，靠轴颈的回转运动形成动压油膜，轴承衬内设有蛇形冷却水管，在必要时给入冷却水，降低轴瓦温度。

轴承内部装有两件铜热测温电阻。主轴承与主电机联锁，停机温度和轴瓦在轴向尺寸相差15mm，允许轴颈在轴瓦上轴向窜动，以补偿筒体的热胀冷缩变形。

3.大小齿轮装置

本磨机大小齿轮采用优质钢或合金钢制造，采用直齿传动，工作平稳、冲击小、易调整、寿命长；采用稀油喷射润滑，定时定量自动喷油，在大齿轮表面形成油膜。该润滑方式减轻了操作工人劳动强度，润滑效果好，减少了润滑油耗量。

4. 减速器

减速器采用了我公司专为磨机配套设计制造的平行轴减速器，该减速器为单级减速，该减速器采用油池自润滑。为了现场安装调整方便，该减速器配有底座，安装时装在底座上。

5. 基础部

基础部中给出了各部地脚螺栓的相互位置和基面标高，给出了各部分负荷。基础部包括磨机地脚螺栓及相关的埋设件。

6. 慢速驱动装置

慢速驱动装置由电机、行星减速器组成，该装置用于磨机检修及更换衬板用。当停机超过四小时以上，筒体的物料有可能结块，启动主电机前用慢速驱动装置盘车，可以达到松动物料的目的，慢速驱动装置中牙嵌离合器具有单向性，在使用中应防止筒体的偏心，重量超过上端极限位置，而依靠自重超速下滑回转，影响维修人员的安全。

在启动慢速驱动装置时，主电机不能接合，主电机工作时，慢速驱动装置不得接合，在启动慢速驱动装置之前，必须先开启高压润滑泵，是空心轴顶起，防止擦伤轴瓦。

7. 螺旋输料装置

由于物料粒度细，且含有一定水分，因此采用螺旋输送机给料，物料进入给料箱内，由螺旋叶片向磨机内输料，螺旋叶片和外边的管均采用耐磨钢材制造。本螺旋输送装置的底座是移动式的，即支架下边是一个小车，基础上铺有轨道，小车的下边是车轮，当需要检修和更换易损件（螺旋叶片）时，将小车延沿轨道拉出即可，磨机工作时将小车推回并加以定位，为了更换螺旋叶片方便，将螺旋叶片轴与传动轴的连接不用销子而改为法兰螺栓连接，这种连接方式方便于更换螺旋叶片。

8. 顶起装置

顶起装置由液压油泵站、千斤顶和托架等组成，在停机检修时，可将顶起装置安置在筒体下部，将筒体顶起方便检查和维修主轴承轴瓦。在顶起完成检修工作后需将筒体下落时，应注意不可迅速泄压。应缓步关停，使轴颈缓慢下落。

10. 润滑部分

本磨机选用一台喷射润滑装置，用于大小齿轮润滑，该装置与主电机联动，自动周期性喷油。一台高低压润滑站，该润滑站用于润滑磨机主轴承，包括用于启动和停车时的高压小流量润滑和一般运行的低压大流量润滑。减速器采用油池自润滑。

11. 电控部分

电控部分专门为润磨机而设计，该电控系统实现了高低压润滑、喷射润滑、慢速传动、螺旋输料部分的集中控制；电控柜中采用了PLC可编程控系统使其对机械设备操作方便，控制灵活；电控柜上的声光电控元件仪表显示了机械各部分的工作状态，并能作出声光电控元件仪表显示了机械各部分的工作状态，并能作出声光预警及故障自动停机，柜门上的操作按钮可以控制各部分机械设备的启动和停止；远、近程及手、自动由柜门上的选择开关自由选择。

四、主要参数的确定

（一）、填充率

湿法球磨机一般采用较高的充填率，达40%以上，干法球磨机比湿法球磨机低。而润磨机除了具有一定的研磨作用外，更重要的是由于物料较细，通过钢球的撞击，球与球之间以及球与衬板之间对物料的粉磨，物料暴露出新鲜表面，增强表面活力，提高塑性。当介质充填率低，物料充填率大时，对物料的研磨和搓揉作用均会降低，而且造成介质包裹上物料及润磨机粘料现象。当充填率高时，会使筒体内空间变小，研磨体活动范围小，而物料处于润湿状态、粒度细、流动性差、同样降低了粉磨作用，故合适的充填率至关重要。根据经验及实验结果，我们选择的充填率为25%。

（二）、轉速

因为粉磨作业时筒体里装的不是一个或一层研磨体，而是一个占筒体有效容积约20-45%的研磨体群。由于研磨体的堆积重力，在研磨体衬板表面产生了与磨体转向相反的切向分立，当这个切向分力大于由离心力和重力的径向分力所产生的提升摩擦力时，整个研磨体群将在其内摩擦影响下作周期性的沿衬板表面滑落。

为了阻止这种滑落，可采取两个措施，一是提高临界转速比，二是将磨机的衬板表面设计成非平滑表面。

由于平滑衬板与钢球之间的自然摩擦系数值只有0.4左右，所以要求无滑落运转时，临界转速比均需大于85%，而较高的临界转速比增加了能耗，对于润磨机又没有太大的意义。由于润磨机的入粒度很细，主要以粉磨为主，要求增大对物料的研磨和揉搓作用，不需要较大的冲击破碎力，不需要将钢球提升过高，而以泻落状态为主，因此不宜选择过高的临界转速比。根据文献介绍，当充填率为25%时，临界转速比应为65%-70%。根据主电机转速，减速器速比，大小齿轮齿数，我们将磨机的临界转速比定为67.7%，筒体工作转速为15.47r/min。

五、结束语

以上介绍了润磨机的工作原理及其结构特点，及主要参数的确定，对设计润磨机设备有一定的参考作用。

成钢球团混合料经润磨后，效果明显，各项球团技术指标均有改善，特别是降低膨润土用量，提高成品球团矿铁品位效果很明显，达到了混合料的目的。

实践表明：在成钢目前原料和生产规模条件下，采用润磨工序每年可获得直接经济效益1432.65万元。因此，进行润磨机的设计研究有很广阔的市场前景。

参考文献：

[1]《选矿设计手册》——冶金工业出版社

[2]《破碎粉磨机械》——机械工业出版社

[3]《矿山机械》——冶金工业出版社

[4]《管磨机》——中国建材工业出版社