CC BY
16
112
Вестник
и легирования недефицитными металлами, можно управлять структурой и свойствами покрытий, а значит, и их механическими и адгезионно-прочностными свойствами, что непосредственно сказывается на износостойкости РИ с покрытием.
4 .. Ч
Ширманов Николай Анатольевич, кандидат технических наук, док-торант кафедры «Металлорежущие станки и инструменты» УлГТУ, окончил Ульяновский политехнический институт. Занимается вопросами упрочнения режущего инструмента износостойкими ионно-плазменн ыми покрытиями.
УДК 621.923.045:66.067
А .
Б. М. БУЛЫЖЁВ, В. П. АФАНАСЬЕВ, А. Р. ТРОЩИЙ
* .
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КАССЕТНЫХ МАГНИТНЫХ СЕПАРАТОРОВ
Приведены результаты экспериментального исследования технологической эффективности кассетных магнитных сепараторов с различным исполнением магнитных патронов.
Перспективным элементом экологизированных ресурсосберегающих систем применения смазочно-охлаждающих жидкостей (С-ОЖ) в машино-
а
строении и металлургии являются кассетные магнитные сепараторы (KMC) (рис. 1). Их применение позволяет в десятки раз увеличить срок эксплуатации СОЖ, тем самым существенно уменьшить объёмы сбросов отработанных СОЖ и сократить негативное техногенное воздействие предприятий на окружающую среду.
Принцип работы KMC состоит в следующем. Кассета (см. рис. 1, а), состоящая из магнитных патронов 1, закреплённых на траверсе 2 и проходящих через шламосъёмник 3, при помощи привода возвратно-поступательного действия (на рисунке условно не показан) периодически опускается в ёмкость 4 между распределительными решётками 5 и б (рис. 1, а - рабочее положение) и извлекается из неё для очистки патронов (рис. 1,6- разгрузочное положение), li разгрузочном положении под кассету подводится транспортирующий механизм 9. СОЖ поступает по каналу 8 в правый отсек ёмкости, затем проходит через решётку 5. При этом выравнивается скорость движения жидкости по по-
перечному сечению ёмкости 4. При прохождении СОЖ через магнитную ре-
к
шётку, образованную патронами 1 кассеты, механические примеси притягиваются к поверхностям магнитных патронов. В разгрузочном положении магнитные патроны очищаются при помощи шламосъёмника 3, перемещаемого из верхнего (I) в нижнее (П) положение (см. рис; 1, б). После очистки патрона шламосъёмник возвращается в верхнее положение. Отделённый шлам падает в транспортирующее устройство 9 и удаляется для последующей утилизации.
1
А
1
I
а
I
А-А
Загрязнённая СОЖ
• •
Очищенная СОЖ
Рис. 1. Схема кассетного магнитного сепаратора
Для разработки эффективных конструкций KMC выполнены эксисрн ментальные исследования влияния формы и размеров магнитных элемеп и"» сепаратора (рис. 2) на эффективность очистки СОЖ. 1
Основными измеряемыми характеристиками при исследованиях служим составляющие магнитной индукции В по. трем координатам X, Y, Z (рис. 3).
В исследованиях использовали установку с преобразователем (даим ком) Холла типа ПХЭ 605817Б со следующими характеристиками: рачкиум рабочей зоны (1 х 0,25) мм; магнитная чувствительность - 95 мкВ/мТл; коми
нальный управляющий ток - 100 мА. В качестве источника питания нос и-и,
«
ного тока использовали прибор типа Б5-46, работающий в режиме стабшми*
• *
ции тока при I = 40 мА. Холловскую разность потенциалов измеряли iiMOOi омным ламповым вольтметром типа В2-3. Для градуировки прибора испп'м вали измеритель магнитной индукции Ш1-1 с точностью измерений до 0, Г
и
114
Вестник УлП'У
А
о
/ •
(1 к А
7
—► <—
«—►
гп
ОО
12,5
им.
в
Рис. 2. Магнитные элементы из феррита бария магнитно-твердого ГОСТ 24063-80: а, б, в - соответственно круглая, эллиптическая и призматическая форма магнита
Рис. 3. Составляющие магнитной индукции по длине патрона (Ок = 25 мм; ^ = 7 мм; Ь = 12,5 мм; масса т = 50,8 г; материал феррит бария 6БИ240, ГОСТ 24063-80): 1 - 4 - для В2; 5 - 7 - для Вх; 8 - для Ву;
1; 5 - для одиночного магнитного элемента; 2; 6 - для патрона из двух магнитных элементов без прокладки; 3; 7 - для патрона из двух магнитных элементов с прокладкой; 4 - для патрона из четырёх магнитных элементов с прокладкой
7 9 И 13 15 мм 19 X--
Наличие прокладки между магнитными элементами приводит к увеличению В2 и Вх за счёт концентрации магнитной индукции В в области прокладок. Кривые 3 и 7 (В2 и Вх \ полученные для патронов из двух элементов
с прокладкой, расположены выше соответственно кривых 2 и 6 - для патронов из двух элементов без прокладок. В то же время при наличии прокладок З'величение числа магнитных элементов с двух до четырёх не сказалось ощутимо на величине индукции. Кривые 3 и 4 для патронов из двух и четырёх элементов с прокладками практически неразличимы.
Взаимодействие двух патронов практически не сказывается на величине магнитной индукции на поверхности магнитных патронов (рис. 4). Однако при удалении от поверхности магнитное поле перераспределяется, и величины магнитной индукции на одинаковом расстоянии от поверхности патронов для одиночного патрона и системы из двух патронов начинают различаться.
При смене знака взаимодействия магнитных патронов с отталкивания па притяжение на поверхности патронов наблюдается небольшое увеличение В7 и Вх (см. рис. 4, б и в), не превышающее 20 %.
О 10 20 30 40 мм 60 0
10 20 30 40 мм 60
h
* б
160
мТл
а 120
Рис. 4. Составляющие магнитной индукции^ и Вх: а - на поверхности
одиночного магнитного патрона (рис. 5, а); б, в - на поверхности соответственно притягивающихся (рис. 5, б) и отталкивающихся (рис. 5, в) магнитных патронов; 1 - В2\ 2- Вх; А = 20 мм;
Ао = 0 мм
80
В2,
Вх 40
0 10 20 30 40 мм 60
h
в
Это увеличение объясняется перераспределением магнитной энергии и зазоре. При уменьшении зазора между патронами до 10 мм наблюдается «вы тягивание» магнитных полей взаимодействующих патронов навстречу дру! дру!*у и увеличение В2 на (20 - 25) %, а при уменьшении зазора до 5 мм H
увеличивается на 75 %.
Составляющая магнитной индукции Bz достигает оптимума при тол
щине прокладки 1 мм (рис. 6) и линейно уменьшается в диапазоне изменении . Ьп от 1 до 5 мм (в 5 раз) с В2 = 155 мТл до 98 мТл (в 1,58 раза). При увеличе
нии диаметра отверстия в магнитном элементе, при прочих равных условиях, наблюдалось увеличение В2, что свидетельствует о преимуществе магнитны*
элементов дисковой формы перед кольцевой.
Исследования магнитных элементов различной формы показали, что -ш липтические элементы обеспечивают значение В7 на (10 - 15) % большее ни сравнению с кольцевыми. В свою очередь призматические элементы уступим и по эффективности кольцевым элементам. ^^Н
Во избежание трудностей технологического и конструктивного илшм возникающих при проектировании магнитной системы Г1МС из эллиптичен- и
116
Вестник УлГТУ l/,'!Mi
элементов, наиболее целесообразно использовать магнитные элементы кольцевой и дисковой форм .
По результатам исследований установлено: 1) рациональная форма магнитов - диск; 2) рациональная высота h магнитного элемента составляет 1/2 от его диаметра; 3) оптимальная ширина
магнитного зазора /м (см. рис. 5) равна
»
(10 30) мм; 4) оптимальное значение толщины прокладки kn (см. рис. 5) между магнитными элементами (3 - 9) мм.
Использование KMC в системе очистки СОЖ (установка «Вита-С») в производстве холоднокатаного листа ОАО «Северсталь» позволило уменьшить скорость нарастания концентрации феррочастиц в очищенной СОЖ в 18 раз (рис. 8) и соответственно увеличить срок эксплуатации СОЖ (2 %-ная эмульсия Квакерол-671).
В настоящее время KMC эксплуатируются в централизованной системе очистки СОЖ маслоэмульсионного отделения производства холоднокатаного листа (ПХЛ) на металлургическом комбинате ОАО «Северсталь» (г. Черепо-вец) и в индивидуальных системах очистки СОЖ на вальцешлифовальном участке ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат» (г. Липецк). Использование KMC в ПХЛ ОАО «Северсталь» позволило увеличить срок эксплуатации СОЖ до 1 года, сократить затраты на её утилизацию и значительно уменьшить негативное воздействие на окружающую среду.
* *
Q* -
S S N N S 8 N
а <- L,
N8 8 N N 8 8 N
б
о - к
N8 8 N N8 8 N
N8 8 N N8 8 N
в
— S N N S S N N S
Рис. 5. Схемы магнитного патрона (а) и взаимного расположения отталкивающихся (б) и притягивающихся (в) патронов
Bz
160
мТл 120
80 40
--D,
25 20 15 10
мм
/ 1
^^^ С N I * 2
О
0
1
2 3 мм 5
Ьп--
Рис. 6. Зависимости составляющей магнитной индукции В2 от диаметра Ц магнитных колец и толщины ферромагнитной прокладки Ьп: 1 - В3 (Ьп); 2- #,(!>,); йк =25 мм, Ьп =12,5 мм
300
мг/л
200
Рис. 8. Динамика изменения концентрации с механических примесей в очищенной СОЖ: 1,2- соот-
ветственно до и после внедрения установки «Вита-С»; Л - долив СОЖ; □ - полный сброс СОЖ
-4
С
100
0
0 5 10 15 20 сутки 30
При этом экономическая эффективность составила 30 млн. руб. в год, а срок окупаемости KMC - 2 месяца.
Булычёв Евгений Михайлович, кандидат технических наук, доцент, генеральный конструктор ЗАО НПК «Волга-ЭКОПРОМ», окончил Ульяновский политехнический институт. Руководит НИР и ОКР в области создания
новой техники применения смазочно-охлаждающих технологических средств.
Афанасьев Владимир Петровичу начальник конструкторского бюро ЗАО НПК «Волга-ЭКОПРОМ», окончил Фрунзенский политехнический ин
ститут. Н
Трощий Анаида Рачиковна кандидат технических наук, доцент кафедры <<Экономика и менеджмент» УлГТУ, окончила Ульяновский политехничс ский институт.
УДК 621.9.079:621.892
Е. А. КАРЕВ, С. Ю. АБРАМОВ, Е. В. АНУФРИЕВА
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ УДАЛЕНИЯ ПОСТОРОННИХ МАСЕЛ С ПОВЕРХНОСТИ СОЖ С ПОМОЩЬЮ МАГНИТНЫХ БАРАБАНОВ
Предложены новые устройства для удаления посторонних масел с поверхности СОЖ . помощью пустотелых барабанов с встроенными постоянными магнитами.
В процессе эксплуатации водных СОЖ на операциях механической «п работки заготовок в них попадают посторонние масла в результате утечек i «I станков. Они негативно влияют на технологические показатели операции (особенно при шлифовании) и способствуют интенсификации биопоражн.....
118
Вестник УлГТУ 1/'0о>
жидкости, так как всплывают на поверхность баков-отстойников, образуя поверхностный слой, препятствующий доступу атмосферного воздуха. Как следствие, в СОЖ возникают благоприятные условия для развития анаэробных бактерий.
Известные устройства для удаления слоев масла с поверхности водной СОЖ либо малопроизводительны, либо вместе с маслом удаляют большое количество СОЖ. Авторами предложены новые устройства барабанного типа со встроенными постоянными магнитами. С целью оптимизации конструктивных и режимных параметров этих устройств проведены экспериментальные исследования. В качестве критериев эффективности использовали: объём постороннего масла в удаляемой водомасляной смеси Уму, мл; объём жидкости (водной фазы) в удаляемой водомасляной смеси Уув, мл; степень удаления масла из жидкости подсчитываемая по формуле = (Уму/Ум) -100 %, где Ум — объём масла в поверхностном слое в начальный момент, мл.
Лабораторная установка состоит из ёмкости 1 (рис. 1), в которую заливают воду или СОЖ 2 и масло 3, пустотелого герметичного барабана 4, привода вращения барабана (на рисунке не показан), скребка 5, мензурки 6 для накопления водомасляной смеси.
Установка работает следующим образом. В ёмкость 1 заливают 136 мл исследуемой жидкости 2 и 10 мл индустриального масла 3. После того как масло всплывет на поверхность СОЖ, включают привод 1 вращения барабана. К поверхности вращающегося барабана 4 прилипает масло с неболь- • шой частью жидкости, которые
затем удаляют с его поверхности скребком 5, а водомасляную смесь сливают в тару 6, где она декантируется (отстаивается). После декантации определяют общее количество удалённой водомасляной смеси, масла и жидкости.
Конструкции барабанов (рис. 2) были разработаны исходя из предположения с влиянии внешних магнитных полей на эффективность удаления масла из технологических жидкостей (см., например, Классен В.И. Вода и магнит. М.: Наука, 1973. 107 е.).
На рис. 2, а представлен -пустотелый герметичный барабан, а на рис. 2, б, в — барабаны с встроенными разнополюсными и однополюсными постоянными магнитами, разделёнными шайбой. Таким образом, моделировали организацию магнитных полей в осевом направлении. По схемам, показанным на рис. 2, г, д, создавали магнитные поля в осевом и окружном направлениях (при расчленении магнитов на две части). Наконец, на рис. 2, е
Рис.1. Схема лабораторной установки
