延長陽極攪拌機使用壽命的改進

梁 玲

(廣西現代職業技術學院, 廣西 河池 547000)

1 問題提出

攪拌是一種廣泛應用的單元操作，在容器中對被攪拌的液體進行加熱或冷卻，冶煉過程中經常采用，其對于在被攪拌的液體中進行的化學反應尤為重要，涉及流體力學、傳熱、傳質及化學反應等多種過程。攪拌機是使攪拌介質獲得適宜的流動場而向其輸入機械能量的裝置，攪拌過程取決于攪拌機的正常運轉，攪拌機的結構、強度決定著其使用壽命。

廣西有色金屬集團鑫華公司鉛電解陽極板鑄錠工序采用的攪拌設備為陽極攪拌機。鉛電解陽極板鑄錠工序的工作流程為：固態粗鉛合金加入陽極鍋內加熱至熔融狀態，陽極攪拌機攪拌合金溶液，使其冶化反應充分。該過程有3種產物：液態粗鉛、液態渣和煙氣，其中液態粗鉛經過陽極板鑄錠系統設備澆鑄成固態鉛陽極板，送鉛電解工序。

鑄錠系統中的陽極鍋為圓形，由δ20 mm鍋爐鋼板沖壓成型，四周加強筋板焊接工藝制作，每鍋可熔物料約60 t，攪拌機則由6極22 kW電機驅動，剛性聯軸器與攪拌軸直接相連，裝配圖如圖1。

圖1 陽極鍋攪拌機裝配圖

由于陽極鍋內物料密度及重量大，呈熔融態，物料及鍋面渣粘稠，生產中攪拌機電機燒壞、主軸斷裂、軸承磨損等發生頻率高，軸承座潤滑油跑漏現象嚴重。近十幾年公司都是外購這類攪拌機。隨著生產規模的擴大，處理的物料成分更加復雜，陽極鍋攪拌機的維修頻率逐漸增加，不僅加大了維修成本，更影響生產的順利進行。以該工序的2臺攪拌機為例，僅2015年一季度維修次數就達到15次，維修成本3萬元，因此，延長陽極攪拌機使用壽命成為工程技術人員關注的課題。本文敘述了延長陽極攪拌機使用壽命的改進設計。

2 問題分析

2.1 攪拌機的構造及工作原理

該攪拌機采用立式電機驅動，聯軸器與攪拌軸直接相連，帶動主軸轉動，主軸上葉片攪拌合金溶液。其主要由以下幾部分組成：

(1)電機及聯軸器。驅動電機為立式電機Y200L2- 6- 22 kW，電機輸出軸端面有固定底座法蘭，用于電機的定位固定。電機輸出軸通過平鍵與剛性凸緣聯軸器相聯接，凸緣聯軸器主體采用ZG45鑄造加工。

(2)軸承座。由軸承中座、上下兩壓蓋、軸承及軸套組成，軸承中座、上下兩壓蓋材質為HT，用于安裝支撐軸承外圈，軸套用于支撐軸承內圈，但無加油孔和密封圈(見圖2)。

(3)主軸。材料45#鋼，L=1 650 mm，最大處軸徑φ75 mm，機加工鍵槽位后焊接攪拌葉片。

(4)機架。用于支撐電機、軸承座、主軸，并將以上零部件聯成一體便于吊裝。由機架、吊環、支撐長螺栓(φ50 mm圓鋼加工)、上支撐板構成。機架、支撐板是非標制作件，由18#槽鋼、δ20 mm鋼板采用連續焊接等工藝加工制作。

2.2 存在問題及分析

該攪拌機在高溫環境下作業，故主軸、軸承座、電機都會熱。電機直接對著陽極鍋面，在高溫、高粉塵、高腐蝕煙氣的環境下使用壽命變短，平均每兩個月有一臺電機燒損。主軸由于長時間浸在合金液中，鋼度、韌性有所降低，加之鍋面渣粘稠，很容易產生瞬時剪切應力而折斷。軸承磨損和軸承座潤滑油跑漏致使軸承座內缺油，軸承在高溫和缺油的狀態下易磨損。要延長陽極攪拌機的使用壽命必須解決以上問題。

3 改造實施

(1) 電機及驅動方式。由立式普通電機改為臥式耐高溫電機，剛性聯軸器改為皮帶輪驅動聯接。

(2) 主軸結構。軸徑最大處由φ75 mm增加到φ120 mm，提高鋼度、韌性。

(3)軸承座。材料改為ZG,在上壓蓋、中座上開設加油孔并增加吊耳，上、下壓蓋設有密封圈口，解決漏油問題，改造前后的軸承座裝配圖見圖2。

圖2 改造前后的軸承座裝配圖

2015年8月1日改造完成投運后，攪拌機維修次數大為降低，2015年8月至2016年7月，2臺攪拌機維修次數僅12次，達到預定的目標。

2014年攪拌機全年維修費用為10萬元，共48次，按維修一次的費用平均約2 083元計算，2015年8月至2016年7月節約的維修費用約為7.5萬元[(48-12)×2 083=74 988元]。

4 結束語

通過對電機，主軸，軸承座進行改進，有效地延長了陽極攪拌機的使用壽命，同時解決了陽極攪拌機軸承座潤滑油跑漏較嚴重的問題，不僅改善了現場環境，減少了設備維修次數，減輕了工人勞動強度，而且對提高產品質量等起到了積極的作用，該經驗值得推廣。

[1] 《攪拌設備設計》化工設備設計全書編委會.化工設備設計全書：攪拌設備設計[M].上海：上?？茖W技術出版社 ，1990.