免费在线 第四届全国轻金属冶金学术会议论文集 Ll ST混捏机结合改造方案的探讨 蒙建德文克颜奇光 (平果铝业公司碳素厂 广西平果531400) {1b为 捕要：勰据对连接混捏机机理的分析研究．鳍舍LIST避捏机的姑构特点和清理轴螺旋锭刀配置特点、LIST混捏机 的技术运行参数，通过简化理论计算．提出LIST混捏机的蛄构改违方案。 关键词：LIST混捏机理论{十尹蛄构改萼方素、， 1混捏设备的混捏机理 配置到240。角，就是说，在清理轴旋转一周的 过程中，两根轴上的铰刀进行咬合剪切混捏作用 铝用预焙炭阳极生产所用混捏设备的作用是 的时问只占三分之二，其余的时间里混捏机双轴 把经过计量控制的多种粒级料(干骨料)和粘结 的运动对物料只起到混合输送作用，即在三分之 荆沥青进行加热保温、混合、揉捏。混捏操作包 一的时间里浞捏机的作用只相当于螺旋输送机的 括对处理物料的分散和捏合，以使千骨料和粘结 作用。该LIST混捏机双轴配置结构原理如图一所 剂沥青达到均匀混合、并在单位产品中施加高输 示。 入功率条件下，给予一定的混捏时间和混捏温度， 从LIST混捏机结构原理上分析其对物料的 使粘结剂沥青粘涂、渗透到干骨料颗粒的微细孔 输送特性，则其工作轴相当于多面混合型螺旋输 隙中，才能达到有效混捏。混捏设备的混捏机理 送机，其清理轴相当于多面叶片面型螺旋输送机。 可分为对流捏合、剪切捏合、扩散捏合三种，在 由于LIST混捏机各铰刀构件相对螺旋轴心线的 任何一种子混捏机里，这三种混捏机理同时存在， 夹角小，各构件螺旋面对物料的轴向输送作用相 目前尚没有任何文献进行可靠的定量分析。国际 对较小，而在物料沾滞性的作用下，其对物料的 流行的铝用预焙炭阳极生产所需的连续混捏设备 径向翻搅能力较大，物料间流变混合程度高，输 以剪切捏合为主，单位产品输入功率要求为 入功率主要用于对物料的搅拌、揉捏及粘附料的 7’lOKwh／t糊料，混捏时间达2分钟以上，才能清理上．从而显示出柔性混捏效果。对于这种结 达到均质并具有良好塑性的糊料质量要求。 构类型的混捏机，其双轴的转速越大，特定时间 内两根轴上铰刀相互作用的次数越多，剪切混捏 2 LIST混捏机的结构特点 操作强度也越大，但物料在机内的装填率须达到 LIST混捏机为双轴配置结构的混捏设备。外60％以上。，才能达到正常混捏操作。 壳上均匀配置有5个手动调节挡板，以控制混捏 目前国际通用的连续混捏设备是以BUSS为 机内料位及对糊料的混合一混捏效果。其工作轴 代表的单轴强力混捏机，该机混捏轴上装有动铰 装有14一霄混捏杆铰刀构件，每节构件配置四排螺 刀，机壳内面装有定铰刀，混捏轴的运动为“旋 旋形混捏杆，混捏杆与『：作轴心线。角配置， 转+轴向往复运动”，利用动、定铰刀之间的相对 混捏杆支臂与工作轴心线。角配置，每排混 旋转和轴向冲程运动，从而实现对物料施行以剪 捏杆螺旋在全轴长方向上只配置到60。角：清理 切混捏为主的揉捏和输送。表一列出了LIST混捏 轴装有14：市清理杆铰刀构件，每节构件配置有一 机和BUSS混捏机的主要运行参数，从中可以看出 排螺旋形清理杆，清理杆及其支臂与清理轴心线 两种混捏机型之间主要运行参数的差异。 均成23。角配置，清理杆螺旋在全轴长方向上只 第四届全国轻金属冶金学术会议论文集 873 ．文l ! 五 置8 置 盖 ·fk- ‘遵 氍 q }膀纠’睁降 r 专 肛骆 } 藜塞瑁 肛一{车 k 镯肛忙‘ 肛耻 瓠 昔忙扣i!I--路一 蔼 。陋忙肛舾 i卜触j 置 *一点5*。 i p—f}=一I 磬 肛I，U-一- 霭 i捧一I净；^卜}b 蔼 {舾Ib舾膀 霸 瑶培舾； 肛-肛 —j^卜-f}一 磬 忙舾 墨 弘一肛 Eb睁 I ∥ 扩 LJ ………‘T一、、、… LJ～”…… 图1 LlST混捏机双轴配I结构示意图 表～LIST混捏机与BUSS混捏机主要运行参数 现为混捏机对物料的剪切混捏次数过少(转速低、 主要运行’敲 2500型list混捏机KSOO型BUSS混捏机铰刀数少)、对物料的输送速度过快、物料在机内 设计产能 186-32讹r 20—25仆r 停滞时间短(造成对特定物料量的混捏次数少， 驱动电机功率 132Kw 290Kw 沥青对干骨料颗粒的浸润程度低)、机内料位低 双轴：清理轴+混捏 轴数 单轴：混捏轴 (置于最低位置的5个手动调节挡板都不能控制 轴 运动方式 双轴旋转运行 旋转+轴向往复运行 到物料)、平均混捏输入功率只有2’4Kwh／t-糊 设计最大轴转速 清理轴21m混捏轴 轴转速50rpm、轴向 料，对物料揉捏强度低，导致糊料塑性差，糊料 525rpm 往复冲程135ram 混捏质量不均匀，用以制成的生阳极假比重只能 物料停留时间 3-4分钟 2分钟左右 饺刀接触次数 588 14000次／分钟 极沥青含量大、体积密度波动范围大，焙烧时阳 实际能量输入 2-4Kw／t．嘲料 7—10Kw／t-糊料 3 LIST混捏机的结构设计缺陷 体积密度偏低，气孔率高，抗压强度低，电阻率 高，表二为平果铝这四年来炭阳极生产理化指标 平果铝所用LIST混捏机是国内首家引进、国 的平均值。 际上仅使用四台的新型连续混捏设备。该2500 型混捏机设计：I：作轴转速有4rpm和5．25rpm两 4改造方案的技术线路分析 种，依靠更换不同直径传动皮带轮来调整混捏机 LIST混捏机的混捏效果已经成为严重制约 的运行转速，’Jj作轴和清理轴转速比为1：4，实 平果铝炭阳极生产质量稳定和提高的关键因素之 际应州产能约22t／hr。通过投产初期混捏机的改 一。根据LIST混捏机的结构特点，结合这几年的 造(实际]：作轴转速降到3．5rpm)和这儿年生产 不断研究分析，本文认为对LIST混捏机进行结构 工艺优化应用，该LIST混捏机的混捏效果仍不能 改造的技术线路有三条。 达到铝用高品质预焙炭阳极的工艺质量要求，体 4．1技术方案I．．…·变频调速控制技术改造： 874 第四届全国轻金属j台金学术会议论文集 LIS]’混捏机各螺旋面对物料的轴向输送速 度过人，造成机内料位低，可采用变频调速方式， 式中，F一料层输送横断面面积(m。) 根据混捍机输入功率变化情况调控(降低)混捏 V——物料移动的速度(m／s)。 机转速，以提高混捏机内料位，从而提高运行功 Po_～输送物料的堆积密度。 率。 5．2输送断面面积的计算公式为 4．2技术方案I I……工作面螺旋角配置结构改 F：kdk口Lhtan 0(群)…………………………(2) 造： 式中，k“——填充系数： 根据LIST混捏机的结构原理，在保证设计转 ke——倾角系数，安装倾角为0，k。=1．00： 速和产能需要的前提F，通过改造调接混捏机各 L——螺旋叶片长； 螺旋面与螺旋轴之间的夹角，降低混捏机对物料 h——螺旋叶片高： 的轴向输送速度，提高混捏机里的料位，提高混 0——螺旋叶片与轴心线夹角。 捏机的平均输入功率。 (1)由式(2)，混捏杆支臂输送断面面积F。： 4．3技术方案1．…“变频控制技术及配置结构 F产1．3523．102kd。 (m2) 改造相结合： (2)由式(2)，混捏杆输送断面面积R： 技术方案1通过降低混捏机两根轴的转速以 Fz=O．6382．10’’kd2(m2) 提高机内料位而提高运行功率，但对特定物料量 (3)由式(2)，清理杆支臂输送断面面积F。： F3-0．6155．10。kd3 的剪切混捏次数末能有效增加，只相应延长了物 (m。) 料在机内的滞留时间，提高沥青对干骨料颗粒的 (4)由式(2)，清理杆输送断面面积Ft： F4=0．4809*10 浸润效果，而达到提高混捏效果目的，其混捏效 2kd， (m2) 果的提高程度不显著；其优点是可根据混捏机的 (5)混捏机内各螺旋面物料填充系数的关系近似 功率变化情况对混捏机里的料位进行及时稳定的 为： 控制，保证设备运行安全。技术方案II通过改变 kdl=kd3-kd2=k¨ 各螺旋面的配置角度，以降低各螺旋面对物料的 (6)LIST混捏机中，混捏杆支臂输送物料移动速 轴向输送速度，提高机内料位，延长物料在混捏 度v。、混捏杆输送物料移动速度vn清理杆支臂 机里的滞留时间，从而提高混捏机的平均输入功 输送物料移动速度va、清理杆输送物料移动速度 率和对特定物料量的混捏次数。以达到提高混捏 v。的关系近似为； 机对特定物料量的总混捏输入能量的目的，能明 V4=V3=4V2=4V】 显提高糊料的混捏效果。因此，可选择对LIST5．4输送能力 混捏机进行变频控制技术和配置结构综合性改 (1)混捏杆支臂螺旋面输送能力 dJ 造。由于变频调速控制技术改造较容易旃行，本 2=48．6828poVlk(t／hr) O。=3600F。P。V 文只分析了对LIST混捏机进行结构性改造的理(2)混捏杆螺旋面输送能力 论计算依据和改造方案的确定。 (3)清理杆支臂螺旋面输送能力 5 LIST混捏机结构改造技术方案的 (t／hr) Q3=3600F3PoV3=88．632poVlkaI (4)清理杆螺旋面输送能力 理论计算 (t／hr) Ql=3600RpoVt=69．2496p。v：kⅢ 如前所述，本文对LIST混捏机结构改造方案 对比以上计算结果，可看出LIST混捏机清理 的理论计算依据是把混捏机在清理轴和工作轴上 轴物料输送能力比工作轴输送能力大一倍多．这 的铰刀构r{：非接触期间的物料输送特性比照为螺 是导致混捏机内料位过低、糊料混捏质量不均匀 旋输送机的输送特性，根据普通螺旋输送机的计 的首要因素。因此，混捏机螺旋面配置的改造首 算公式和混捏机结构参数、生产过程中实际混捏 先选择在清理轴上进行。 (5)根据螺旋输送机驱动率P的计算公式。．知： 输入功率周期值15’60Kw、混捏输入功率期望值 范闹35“110Kw等数据，计算出改造后所需的混捏 N=KQ(10 机符铰刀螺旋面的螺旋配置角。 式中，K——功率储备系数： 5．1生产率口的计算公式。，知： 。——物料阻力系数； 第四届全国轻金属冶金学术会议论文集 875 Lr一输送机水平投影长度(m)： LIST混捏机与产品接触部位的材质为 H——物料提升高度，H=O(m)。 Rst37～2。，考虑到混捏机各铰刀构件耐磨性能要 (6)实际生产中LIST混捏机周期运行功率为15～求，选用16Mn钢板经形体加工处理后作为混捏机 60Kw，即在目前工况下，其输送物料所需功率为的改造用基材，选用堆256焊条，采用热源集中、 N，=15Kw(这时双轴上的铰刀不相互接触)；改造线能量小的手工电弧焊法施工。。 b改造用基材按清理杆门架结构制作加工时： 后，期望混捏机的运行功率范围达到35～lOOKw， 即改造后混捏机输送物料所需的功率应为 改造工作按间隔法安排施行，首先施行偶数 N2=35Kw。 节或奇数节清理门架的改造，生产检验后，再确定 施行第二阶段其余清理杆门架的改造。该改造方 (7)由公式(3)，改造前混

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