自行设计起重电磁铁的无磁板压装工具

李敬远，苏志勇

(舞钢钢铁有限公司，河南舞钢 462500)

1 概述

起重电磁铁是一种本身无衔铁(或动铁心)而以被吸重物称为“衔铁”的特殊电磁铁，利用它们抓取钢铁物件有以下几点好处，即：

(1)可以不必直接接触需要搬动的钢铁物件，既简便省力，又可遥控。

(2)可以抓取人难以接近的高温钢铁物件，或从水中捞起钢铁物件。

(3)通电则擒，断电则放，不用挂钩摘钩，作业效率高。

起重电磁铁与各种起重机械配合，广泛应用于炼钢厂、轧钢厂、废钢处理厂，大型铸造车间，造船厂、重型机械制造厂、钢材库、港口码头和车站等处，代替人力搬运各种钢铁重物。

2 结构特性

根据其用途的不同，起重电磁铁可以做成各种不同的形状。

最常见的是圆形起重电磁铁，其特点在于吸附面呈环状，无方位要求，故不但可用于吸运钢锭或大块钢板等“整料”，更宜用来吸运生铁锭、废钢或铁屑等排列无规律的“散料”。在轧钢厂或其他场所搬运大张薄钢板时，为了避免钢板在吊运过程中变形，往往采用许多小的圆形或矩形起重电磁铁一起工作来吊运。

矩形起重电磁铁的用途也很广泛，它们多用于吸运钢轨、钢管、方钢、角钢、圆钢等条形钢材。

2.1 圆形起重电磁铁

通常圆形起重电磁铁(图1所示)由外壳和铁心、内极掌和外极掌、无磁护板、线圈、引线绝缘套、盖板和填充物组成。

外壳包括轭铁与铁心两部分，形成一整体，这样可以消除轭铁与铁心间的结合间隙，避免磁阻增大。铸造的外壳一般用ZG25 铸钢制成，其导磁性能较好。内、外极掌经常与被吸物接触，容易磨损，为了延长寿命，多用含碳量较高(0.3%～0.6%)的钢材制成。

图1 为内、外极掌和铁心或轭铁之间螺栓连接式的，连结螺栓最好是从上往下拧紧，螺栓头部不要露在极掌的工作面上，否则螺栓头部磨损或劈开后，检修时拆卸就很困难。现在大部分采用无磁板焊接工艺，耐磨损而且方便检修，如图2。

图1 圆形起重电磁铁的一般结构

图2 采用焊接连接的圆形起重电磁铁

极掌与铁心、轭铁间的连接必须牢固可靠，螺栓连接虽然便于检修拆卸，但往往不够坚固，所以有时也采用焊接连接。这种结构不但坚固，而且具有密封性，适于在水中使用(例如从水中捞起钢铁重物)。其中铁心与轭铁之间的对接面积特别大，以减小接缝处的磁阻。

无磁护板必须由导磁率很小的材料制成，否则将造成内外极掌之间的“磁短路”，严重影响电磁铁的正常工作(吸力大大减小)。同时护板又须有足够的机械强度，一般有三种，即：无磁高锰铸钢、ZG40Mn18Cr3 高锰含铬铸钢、1Cr18Ni9Ti（1 铬18 镍9钛）合金钢。

由于高锰铸钢和高锰含铬铸钢的铸造和机械加工都比较困难，所以通常使用镍铬钛钢板，厚度为20～25 mm。

2.2 矩形起重电磁铁

矩形起重电磁铁的一般结构如图3所示。

图3 矩形起重电磁铁的一般结构

2.3 两心式矩形起重电磁铁

矩形起重电磁铁只有一个铁心时，线圈绕制中间容易凸出，而且线圈周长较长，这样一来加长了线圈每匝长度，为了线圈绕制方便，缩短线圈的每匝长度，节省导线材料或者省电节能，可以做成双铁心式结构，两线圈串联起来使用。

3 无磁板压装工具制作

从圆形和矩形起重电磁铁结构上可以看出无磁板的压装是起重电磁铁的重要工序，制作一套使用方便，而且容易制作的压装工具，对起重电磁铁的检修普遍化发展很有必要性。

3.1 圆形起重电磁铁压装工具

圆形起重电磁铁在压装时，可以360°旋转，所以压装工具制作比较简单。

圆形起重电磁铁压装工具结构为“门型”框式，可以满足φ600 到φ2400 型各种圆形电磁盘压装使用，在使用过程中可以根据实际受力位置可以360°旋转电磁盘，保证无磁板每个部位都能压紧，如图4。

图4 圆形电磁铁压装结构图（单位mm）

在图4 中，1、2 孔为吊运孔；下梁使用180mm 的槽钢双根并焊，其它部分可使用槽钢或者20mm 厚的钢板制作；圆形起重电磁铁可在结构架中360°旋转；压装无磁板时上梁下方使用普通道木做垫木。

3.2 矩形起重电磁铁压装工具结构图

矩形电磁铁结构为“屋式”结构，满足电磁铁宽度即可，电磁铁使用“穿芯”方式进入压装结构内部，整体、局部压装均可，能够起到无死角受力和受力均匀。见图5。

图5 矩形起重电磁铁压装工具结构图（单位mm）

矩形电磁铁从图5 的右端穿入结构架中，上方使用普通道木作为垫木；矩形电磁铁高度≥500 mm时，工字钢可放在下梁上方使用，矩形电磁铁高度＜500 mm 时，工字钢分别穿过1、3 和2、4 孔使用，两心式矩形电磁铁压装时可分多次压装。

3.3 无磁板压装工艺要求

（1）内外极掌与铁心、外壳之间的结合面必须平整，不允许有污物、油漆之类。

（2）凡属磁路接缝处都应结合紧密，不得有任何间隙。

（3）内外磁极平面应力求在同一水平面上，千斤顶带好劲后敲击无磁板落实无空虚即可。

4 性能与试验

1）填写原始记录应完整：主要包括线圈内外尺寸，线圈高度，绝缘材料规格，导线规格，匝数，接线等项目。

2）线圈外观排列整齐，松紧适度。

3）绝缘填充饱满均匀，干燥彻底。

4)无磁板压装紧凑、平整、与绕组绝缘无间隙。

5）绝缘距离：电气距离不得小于6 mm，漏电距离不得小于10 mm。

6）几种电磁铁线圈的电阻偏差应符合表1。

表1 电磁铁线圈电阻偏差值

7）线圈绝缘电阻：在室温环境，相对湿度70%及以下，线圈对外壳的绝缘电阻不应小于10 MΩ。相对湿度90%左右时，线圈对外壳的绝缘电阻不应小于1 MΩ。

8）线圈匝间试验：在线圈两出线间，施加工频50 Hz，2.5 UH试验电压，历时5 min，应无匝间短路现象。

9）耐压试验：在线圈出线端与外壳间，施加50 Hz，历时1 min，应无闪烁或击穿现象，试验电压数据见表2。

表2 试验电压数据

10）成品温升试验：在周围介质温升为+35 ℃时，线圈通以额定电压， 按通电持续率为50%的工作条件，4 h 后用电阻法测得线圈的稳定温升不得超过145 ℃。

5 结论

随着重工业的发展，起重电磁铁在工业生产中应用广泛。以一种结构简单、材料费用低、工序简单的电磁铁压装工具，可以提高电磁铁的检修工作效率，不仅避免了电磁铁的多次运输，也为使用单位大大降低了检修费用。