張成寶， 王馨舶

（沈陽機床股份有限公司，沈陽110142）

1 引言

石墨電極因其低成本、低消耗的特性目前被廣泛應(yīng)用于冶金、化工等諸多領(lǐng)域。但是，經(jīng)過焙燒后的石墨電極由于表面粘附了一些雜質(zhì)變得非常粗糙，必須經(jīng)過機械加工才能滿足其使用要求。石墨在加工過程中會產(chǎn)生大量的粉塵和飛沫，尤其是平均直徑小于10μm的呼吸性粉塵，對作業(yè)人員造成極大傷害。本文針對石墨電極機械加工過程產(chǎn)生的粉塵污染，提出了在機床上安裝強力吸塵設(shè)備的解決方案，并實現(xiàn)了石墨粉渣的自動排出，收到了理想的效果。

2 石墨加工特性

首先，石墨電極由碳素材料組成內(nèi)部具有氣孔，在加工時若采用液體進行冷卻，液體中的雜質(zhì)很容易進入電極內(nèi)部，進而對電極造成危害；其次，石墨本身是一種耐高溫材料，在機械加工過程中，不會因為淬火或退火工藝改變其自身的硬度；再次，石墨本身就是良好的潤滑劑。因此，石墨與金屬加工藝不同，其在加工過程中不需要使用冷卻液。

3 水霧除塵裝置的設(shè)計

石墨切削產(chǎn)生的呼吸性粉塵，懸浮于封閉的機床防護中。操作人員在上下料時粉塵即散布開來，對整個生產(chǎn)現(xiàn)場造成污染。所以必須在機床防護打開前將這些粉塵及時收集處理掉。本文根據(jù)現(xiàn)場工況，在機床防護內(nèi)部安裝了自排式石墨除塵系統(tǒng)，該系統(tǒng)由水霧除塵裝置和自動排污裝置兩部分組成。

如圖1中上框所示，機床啟動后，抽風(fēng)機、水泵接收到機床數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號開始工作。在氣流作用下，石墨粉塵由吸塵罩1經(jīng)管路2進入到除塵箱4前腔。除塵箱4在前擋板3和后擋板9的共同作用下形成一個半封閉空腔。當(dāng)抽風(fēng)機11運行后，該半封閉空腔壓力迅速降低并小于前腔氣壓，于是含石墨粉塵的氣流便迅速進入該半封閉空腔內(nèi)。與此同時，該腔上部的細孔噴頭開始噴水，由于水流細、壓力高，形成了高壓水霧。這樣，高壓水霧與高速氣流就在半封閉空腔內(nèi)相互碰撞，絕大部分石墨顆粒被高速水滴黏附，被捕捉到的石墨顆粒因其大比重逐漸沉入除塵箱4的凹槽底部，達到了除塵的目的。水霧氣流，經(jīng)一次水氣過濾由抽風(fēng)機11經(jīng)出風(fēng)口排出廠房。

圖1 除塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4 沉積式自動排污結(jié)構(gòu)的設(shè)計

該系統(tǒng)的另一個組成部分是自動排渣裝置，結(jié)構(gòu)及工作原理見圖1下框所示。經(jīng)過除塵后，沉入除塵箱4凹槽底部的石墨顆粒被水流帶入一級固液分離池5，形成一次沉淀。當(dāng)水位達到預(yù)定高度時經(jīng)連通管路進入二級固液分離池7，形成二次沉淀。利用水泵8將二次沉淀后的清潔水源再注入水霧噴頭，實現(xiàn)除塵用水的循環(huán)使用。兩個固液分離池底部所沉淀的石墨顆粒相互黏結(jié)，形成石墨泥。石墨泥越聚越多，達到一定高度后就會被水泵8吸入，從而導(dǎo)致水泵及管路堵塞。這就要求必須定期人工清理兩個固液分離池，但人工清理石墨效率低、強度大，而且高污染。針對這種情況，本文在兩個固液分離池上分別安裝排污絞龍，當(dāng)石墨泥沉積到一定程度時，感應(yīng)元件就反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)接到信號后就啟動電機連帶減速機使絞龍沿一個方向旋轉(zhuǎn)將石墨泥擠入管路并沿管路落入排污料槽6。自動排渣裝置減輕了人工作業(yè)強度，提高了排渣效率、避免了石墨對作業(yè)人員的危害。此外，該排渣裝置還在絞龍兩端的軸承內(nèi)側(cè)均安裝了耐油密封圈，以防止對軸承造成污染，保證了軸承使用壽命。

圖2 自排式除塵系統(tǒng)的工作流程圖

5 結(jié)論

自排式除塵系統(tǒng)極大地改善了石墨電極加工車間的生產(chǎn)環(huán)境，有效地防止了石墨渣堵塞現(xiàn)象。自動化的智能排污、程序化的流程提高了可靠性，而且節(jié)約了人工成本。除塵水循環(huán)使用，節(jié)約了資源，降低了生產(chǎn)成本，實現(xiàn)了綠色制造。此外，該系統(tǒng)安裝在機床內(nèi)部，減小了設(shè)備占地面積，節(jié)約了空間，為中小型高粉塵污染制造企業(yè)提供了借鑒。

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［2］ 劉江，李德鴻.吸塵罩的空氣動力性能實驗研究［J］.中國衛(wèi)生工程學(xué)，2005，4（2）：3-5.

［3］ 蘇德權(quán)，毛輝，張炯.通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)［M］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2002.

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