提高金屬硅粉碎機工作性能的措施

余建明

（衢州耿泰機械工業有限公司，浙江衢州 324000）

提高金屬硅粉碎機工作性能的措施

余建明

（衢州耿泰機械工業有限公司，浙江衢州 324000）

VSM型金屬硅粉碎機主要使用在光伏產品的原料生產上，金屬硅制作的主要耗能設備。獲得良好的產品粒度分布延長設備的使用壽命是企業主要考慮的問題。通過對金屬硅物料性能要求和粉碎機本身的要求這兩方面著手，對設備的刀片的末端線速度、刀片厚度和進料口結構、襯板與刀片間隙及設備耐磨性進行研究，通過經驗數據確定了粉碎機基本參數，得出了精確地設計可提高出料率，同時降低單位成本能耗的結論。

安全；低耗；高效；優質的硅粉加工；金屬硅粉的生產技術

粉碎工藝是硅粉生產的關鍵工藝之一，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系到金屬硅的質量、產量、成本，作為生產主要設備的金屬硅粉碎機的工作性能就顯得非常關鍵，而影響粉碎機工作性能的主要因素是金屬硅物料性能要求和粉碎機本身的要求[1]。

1 金屬硅物料性能要求的影響

金屬硅（Si）是工業提純的單質硅，主要用于生產有機硅、制取高純度的半導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。

一般來講，對金屬硅成品的要求有以下幾點。

1.1 細度

金屬硅產品的應用均要求一定的細度。如有的廠家要求規格是50～600μm其中293～600μm≤10%、184～293μm≤10%、127～184μm ≤10%、87～127μm≤15%、50～87μm≤20%、-50μm≤35%，另一廠家要求規格是45～240μm其中-45μm≤2%、45～500μm≥96%、+500μm≤2%。太細會造成廢粉，而每增加1%的成品率對產品來說可產生300元的利潤，成品率的提高對生產廠家十分重要。

1.2 純度

金屬硅產品的純度要求也是其主要指標之一，廠家按產品的化學指標提出要求。這意味著在粉碎過程中不得污染，應保持原有的成分，要求在制作過程中減少與環境的接觸。這是生產高純度的有機硅產品的根本保證。

1.3 粉體形狀的特殊要求

化學成份符合要求指標的硅，煉制中已獲得最佳微觀結構，保證其擁有參與反應的最佳活性，即其天性或自然性能，制粉時一定要盡量降低對其天然微觀結構的劣化作用，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構。這對生產設備的結構提出了很高的要求，要保持適宜的筒體內壁與刀片的距離，刀片最佳傾角等等[2]。

2 粉碎機本身的影響及工作性能提高措施

在實際生產中，粉碎機的應用是多元的，需要通用性比較強的。研制了VSM超硬材料粉碎機，如圖1所示，通過實驗數據的整理研究，控制刀片半徑、主軸轉速、筒體內徑之間的關系，達到所需粉徑的最佳狀態，以使設備提高效率，降低能耗。

圖1 粉碎機結構示意圖

2.1 刀片的末端線速度

根據國內外資料表明，最佳刀片線速度隨不同物料的物理機械特性而不同，加快，提高生產率，使粒度變細、過快，空載功率加大，振動與噪聲加大，安全系數越小。

根據試驗及使用的經驗，目前常用的刀片式粉碎機的刀片末端線速度多在80～90 m/s。在設計粉碎機時，選擇主軸轉速MAX2 000 r/min，如一級刀片內徑?316 mm，外徑?880 mm，轉速可達33.0-92.1 m/s，二級刀片內徑?636 mm，外徑?1 200 mm，轉速為668.94～125 m/s，通過多次試驗，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，控制粉碎材料達到所需的細度，降低生產成品單位成本能耗。

2.2 刀片厚度和進料口結構

據有關資料及試驗表明，當轉子高速旋轉時，刀片在物料中攪動，刀片過厚，則效率不高，但過薄又易磨損，故按性能價格比定。當進料速度為每小時3～3.5噸時，由于顆粒大的沖擊力也大，對刀片的磨損大，一般采用第1層30 mm、第2層20 mm的矩形刀片。同時，采用、改進多進料口結構，使物料在到達刀片前通過粉碎刀盤得到均布，減輕對刀片的負擔，延長刀片的使用壽命（平均壽命可達500小時以上）。

轉子上刀片的多少對粉碎能力有較大的影響，每個刀片數目通過正交試驗得到，并以刀片密度來衡量[3]。由于粉碎為細粉碎，通過試驗選擇刀片為每級8片為佳，二級共16片，同時刀片與刀盤的傾角為12°～18°（設備定型選擇16°），這樣通過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子旋轉時刀片末端與襯板內表面之間距離。襯板與刀片間隙越小，刀片撞擊物料的頻率越高，環流速度越慢。實踐中間隙的大小主要取決被粉碎金屬硅的指標要求，對于一定物料有其最佳的襯板與刀片間隙。如要求成品規格是45～240μm，其中-45μm≤2%、45～500μm≥96%、+500μm≤2%，按刀片式粉碎機的試驗結果，一級與二級之間的高度為175 mm，一級和二級刀片與襯板距離為30 mm，主軸速度為1 400 r/min，可達到相應的技術指標，保證材料的成品率達到97.5%以上。

2.4 設備耐磨性

為充分考慮物料的磨蝕性，粉碎機在結構設計上，為增加使用壽命，充分考慮在破碎材料硬度極高等狀態下運行的要求，結構設計上主軸、襯板、刀片、粉碎刀盤、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、刀架采用滲碳處理。在筒體襯板的結構設計上使用連續波浪曲線面以改善物料反射情況。同時為方便日后維護工作增加襯板外型美觀，用連續拼接技術，使襯板模塊化組合，并將維修口與襯板巧妙組合，以減少生產成本。

3 結束語

總之，金屬硅粉碎機的產量、成品粒度、成品粒度的均勻性等是可操控的。認為精確地設計可提高出料率，同時降低單位成本能耗，滿足生產產家的需求。

［1］周恩浦.粉碎機械的理論與應用［M］.長沙：中南大學出版社，2004.

［2］銀金光.節能型立軸式沖擊粉碎機基本參數的確定［J］.礦山機械，2006，34（10）：42-44.

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

［4］黃艷玲，等.基于正交試驗法的17-4PH葉片鋼切削力研究［J］.組合機床與自動化加工技術，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 結論

本文針對現行光纖跳線端面研拋成形工藝，提出了一種簡單、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）與平動式光纖研磨機相比，采用行星回轉式光纖研磨機加工MPO插頭時，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：

［1］N.SUZUKI，M.SARUWATARI，M.OKUYAMA.Low in? sertion-and high return-loss optical connectors with spherically convex-polished end［J］.ELECTRON?ICS LETTERS 16thJanuary 1986，22（2）：110-112.

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［4］TOSHIRO SHINTAKU，RYO NAGASE，ETSUJI SUGI?TA.Connection mechanism of physical-contact optical fi?ber connectors with spherical convex polished ends［J］. Applied Optics，1991，30（36）：506-513.

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［7］劉德福，段吉安.光纖端面研磨加工機理研究［J］.光學精密工程，2004，12（6）：570-575.

［8］JUN WANG，YU-SHAN LU，QI-LIN SHU et al.De?sign and analysis on kinematics of the lap-polisher with planetmovement for Optical fiber end-face［J］.Int J Adv.Manufacture Technology，2010（50）：651-658.

［9］孟慶闖，孫建章，呂玉山.光纖連接器端面拋光計算分析［J］.沈陽理工大學學報，2007，26（6）：47-69.

第一作者簡介：高 綺，女，1962年生，遼寧沈陽人，碩士，副教授。研究領域：電子通訊產品的拋光加工技術和SPM等超精密儀器的防音及防振技術。已發表論文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，浙江開化人，大學本科，高級工程師。研究領域：提升機、輸送機、粉碎機等產品的設計、開發、生產。已發表論文1篇。

2014－03－12