余建明

（衢州耿泰機(jī)械工業(yè)有限公司，浙江衢州 324000）

提高金屬硅粉碎機(jī)工作性能的措施

余建明

（衢州耿泰機(jī)械工業(yè)有限公司，浙江衢州 324000）

VSM型金屬硅粉碎機(jī)主要使用在光伏產(chǎn)品的原料生產(chǎn)上，金屬硅制作的主要耗能設(shè)備。獲得良好的產(chǎn)品粒度分布延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命是企業(yè)主要考慮的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)金屬硅物料性能要求和粉碎機(jī)本身的要求這兩方面著手，對(duì)設(shè)備的刀片的末端線速度、刀片厚度和進(jìn)料口結(jié)構(gòu)、襯板與刀片間隙及設(shè)備耐磨性進(jìn)行研究，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定了粉碎機(jī)基本參數(shù)，得出了精確地設(shè)計(jì)可提高出料率，同時(shí)降低單位成本能耗的結(jié)論。

安全；低耗；高效；優(yōu)質(zhì)的硅粉加工；金屬硅粉的生產(chǎn)技術(shù)

粉碎工藝是硅粉生產(chǎn)的關(guān)鍵工藝之一，是金屬硅制作工作的主要耗能工段，該工段工作的好壞直接關(guān)系到金屬硅的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本，作為生產(chǎn)主要設(shè)備的金屬硅粉碎機(jī)的工作性能就顯得非常關(guān)鍵，而影響粉碎機(jī)工作性能的主要因素是金屬硅物料性能要求和粉碎機(jī)本身的要求[1]。

1 金屬硅物料性能要求的影響

金屬硅（Si）是工業(yè)提純的單質(zhì)硅，主要用于生產(chǎn)有機(jī)硅、制取高純度的半導(dǎo)體材料以及配制有特殊用途的合金等。其密度為2.32～2.34克/厘米3，莫氏硬度7，性脆。

一般來(lái)講，對(duì)金屬硅成品的要求有以下幾點(diǎn)。

1.1 細(xì)度

金屬硅產(chǎn)品的應(yīng)用均要求一定的細(xì)度。如有的廠家要求規(guī)格是50～600μm其中293～600μm≤10%、184～293μm≤10%、127～184μm ≤10%、87～127μm≤15%、50～87μm≤20%、-50μm≤35%，另一廠家要求規(guī)格是45～240μm其中-45μm≤2%、45～500μm≥96%、+500μm≤2%。太細(xì)會(huì)造成廢粉，而每增加1%的成品率對(duì)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)可產(chǎn)生300元的利潤(rùn)，成品率的提高對(duì)生產(chǎn)廠家十分重要。

1.2 純度

金屬硅產(chǎn)品的純度要求也是其主要指標(biāo)之一，廠家按產(chǎn)品的化學(xué)指標(biāo)提出要求。這意味著在粉碎過(guò)程中不得污染，應(yīng)保持原有的成分，要求在制作過(guò)程中減少與環(huán)境的接觸。這是生產(chǎn)高純度的有機(jī)硅產(chǎn)品的根本保證。

1.3 粉體形狀的特殊要求

化學(xué)成份符合要求指標(biāo)的硅，煉制中已獲得最佳微觀結(jié)構(gòu)，保證其擁有參與反應(yīng)的最佳活性，即其天性或自然性能，制粉時(shí)一定要盡量降低對(duì)其天然微觀結(jié)構(gòu)的劣化作用，減少其晶粒及晶粒群間的變形，使絕大部分硅粉（99.8%以上）仍保持住原有的天然微觀結(jié)構(gòu)。這對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)提出了很高的要求，要保持適宜的筒體內(nèi)壁與刀片的距離，刀片最佳傾角等等[2]。

2 粉碎機(jī)本身的影響及工作性能提高措施

在實(shí)際生產(chǎn)中，粉碎機(jī)的應(yīng)用是多元的，需要通用性比較強(qiáng)的。研制了VSM超硬材料粉碎機(jī)，如圖1所示，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理研究，控制刀片半徑、主軸轉(zhuǎn)速、筒體內(nèi)徑之間的關(guān)系，達(dá)到所需粉徑的最佳狀態(tài)，以使設(shè)備提高效率，降低能耗。

圖1 粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

2.1 刀片的末端線速度

根據(jù)國(guó)內(nèi)外資料表明，最佳刀片線速度隨不同物料的物理機(jī)械特性而不同，加快，提高生產(chǎn)率，使粒度變細(xì)、過(guò)快，空載功率加大，振動(dòng)與噪聲加大，安全系數(shù)越小。

根據(jù)試驗(yàn)及使用的經(jīng)驗(yàn)，目前常用的刀片式粉碎機(jī)的刀片末端線速度多在80～90 m/s。在設(shè)計(jì)粉碎機(jī)時(shí)，選擇主軸轉(zhuǎn)速M(fèi)AX2 000 r/min，如一級(jí)刀片內(nèi)徑?316 mm，外徑?880 mm，轉(zhuǎn)速可達(dá)33.0-92.1 m/s，二級(jí)刀片內(nèi)徑?636 mm，外徑?1 200 mm，轉(zhuǎn)速為668.94～125 m/s，通過(guò)多次試驗(yàn)，確定主軸速度為1 300～1 400 r/min，刀片末端線速度可為87.9 m/s，控制粉碎材料達(dá)到所需的細(xì)度，降低生產(chǎn)成品單位成本能耗。

2.2 刀片厚度和進(jìn)料口結(jié)構(gòu)

據(jù)有關(guān)資料及試驗(yàn)表明，當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，刀片在物料中攪動(dòng)，刀片過(guò)厚，則效率不高，但過(guò)薄又易磨損，故按性能價(jià)格比定。當(dāng)進(jìn)料速度為每小時(shí)3～3.5噸時(shí)，由于顆粒大的沖擊力也大，對(duì)刀片的磨損大，一般采用第1層30 mm、第2層20 mm的矩形刀片。同時(shí)，采用、改進(jìn)多進(jìn)料口結(jié)構(gòu)，使物料在到達(dá)刀片前通過(guò)粉碎刀盤(pán)得到均布，減輕對(duì)刀片的負(fù)擔(dān)，延長(zhǎng)刀片的使用壽命（平均壽命可達(dá)500小時(shí)以上）。

轉(zhuǎn)子上刀片的多少對(duì)粉碎能力有較大的影響，每個(gè)刀片數(shù)目通過(guò)正交試驗(yàn)得到，并以刀片密度來(lái)衡量[3]。由于粉碎為細(xì)粉碎，通過(guò)試驗(yàn)選擇刀片為每級(jí)8片為佳，二級(jí)共16片，同時(shí)刀片與刀盤(pán)的傾角為12°～18°（設(shè)備定型選擇16°），這樣通過(guò)一定的反射角增加破碎面積，提高工作效率。

2.3 襯板與刀片間隙

襯板與刀片間隙是指轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)刀片末端與襯板內(nèi)表面之間距離。襯板與刀片間隙越小，刀片撞擊物料的頻率越高，環(huán)流速度越慢。實(shí)踐中間隙的大小主要取決被粉碎金屬硅的指標(biāo)要求，對(duì)于一定物料有其最佳的襯板與刀片間隙。如要求成品規(guī)格是45～240μm，其中-45μm≤2%、45～500μm≥96%、+500μm≤2%，按刀片式粉碎機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果，一級(jí)與二級(jí)之間的高度為175 mm，一級(jí)和二級(jí)刀片與襯板距離為30 mm，主軸速度為1 400 r/min，可達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)，保證材料的成品率達(dá)到97.5%以上。

2.4 設(shè)備耐磨性

為充分考慮物料的磨蝕性，粉碎機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，為增加使用壽命，充分考慮在破碎材料硬度極高等狀態(tài)下運(yùn)行的要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上主軸、襯板、刀片、粉碎刀盤(pán)、刀架等均考慮耐磨措施，襯板、刀片材料用高鉻錳鋼，主軸、粉碎刀盤(pán)、刀架采用滲碳處理。在筒體襯板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上使用連續(xù)波浪曲線面以改善物料反射情況。同時(shí)為方便日后維護(hù)工作增加襯板外型美觀，用連續(xù)拼接技術(shù)，使襯板模塊化組合，并將維修口與襯板巧妙組合，以減少生產(chǎn)成本。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，金屬硅粉碎機(jī)的產(chǎn)量、成品粒度、成品粒度的均勻性等是可操控的。認(rèn)為精確地設(shè)計(jì)可提高出料率，同時(shí)降低單位成本能耗，滿足生產(chǎn)產(chǎn)家的需求。

［1］周恩浦.粉碎機(jī)械的理論與應(yīng)用［M］.長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2004.

［2］銀金光.節(jié)能型立軸式?jīng)_擊粉碎機(jī)基本參數(shù)的確定［J］.礦山機(jī)械，2006，34（10）：42-44.

［3］高書(shū)娟.納米金屬硅粉制備新工藝［J］.機(jī)電工程技術(shù)，2012（8）：139-140.

［4］黃艷玲，等.基于正交試驗(yàn)法的17-4PH葉片鋼切削力研究［J］.組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2013（11）：56-59.

(編輯：王智圣)

圖8 各光纖插頭纖芯去除率的差值

3 結(jié)論

本文針對(duì)現(xiàn)行光纖跳線端面研拋成形工藝，提出了一種簡(jiǎn)單、直觀的微形端面研拋成形加工的去除率的分析方法。得到以下結(jié)論：

（1）單芯插頭的球形端面研磨成形初期，材料去除率在空間的分布主要受研磨壓力的影響；

（2）與平動(dòng)式光纖研磨機(jī)相比，采用行星回轉(zhuǎn)式光纖研磨機(jī)加工MPO插頭時(shí)，由研磨速度引起的同一 光纖插頭中各纖芯之間的去除率的最大差值約 0.32%。使用圖8所示的現(xiàn)行光纖夾具，24根單芯光纖插頭纖芯之間的去除率的最大差值為3%。距中心最近處光纖去除率較小。

參考文獻(xiàn)：

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第一作者簡(jiǎn)介：高 綺，女，1962年生，遼寧沈陽(yáng)人，碩士，副教授。研究領(lǐng)域：電子通訊產(chǎn)品的拋光加工技術(shù)和SPM等超精密儀器的防音及防振技術(shù)。已發(fā)表論文11篇。

(編輯：向 飛)

Measures to Improve the Working Performance of the Silicon Metal Crusher

YU Jian-ming
（Quzhou Gengtai Mechanical Industry Co.，Ltd.，Quzhou324000，China）

VSM series silicon metal crusher is mainly used in the production of early photovoltaic products.Silicon metal is produced by these major energy-consuming devices.To get a good product size distribution,so as to prolong the usage life of equipment is the main consideration and focus in production enterprises.Through silicon metal material performance and mill itself improvement,as the end of the line speed of the blades,blade thickness,the inlet structure,gap of liner with blade and abrasion resistance of equipment,these parameters were comprehensive optimized.Experience data was added to determine the basic parameters of the mill.The result demonstrates that discharge rates precisely were designed and improved,while the unit cost of energy conclusions was reduced.

safety；low cost；efficient；high quality silicon powder processing；Silicon metal powder production technology

TH132.41

A

1009－9492(2014)09－0135－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.09.037

余建明，男，45歲，浙江開(kāi)化人，大學(xué)本科，高級(jí)工程師。研究領(lǐng)域：提升機(jī)、輸送機(jī)、粉碎機(jī)等產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)。已發(fā)表論文1篇。

2014－03－12