桥式取样机生石灰取样的测试与改造

史向阳

（安阳钢铁股份有限公司）

0 引言

生石灰是冶金行业常用原料，传统的样品采集方法是人工在卸车前采集和卸车后采集，两种方法各有优劣。卸车后采集样品，容易出现混样、样品污染、样品受潮；卸车前采集样品，难度大，采样效率低，但是可以对某一批次的生石灰样品进行精确采集，为生产过程中的质量控制提供精确的数据支撑，所以卸车前样品采集是生石灰物料进厂检验的第一关，作用尤为重要。运输车辆的货箱深度在1.6 m 到2 m 之间，在卸车前样品采集时，一般采用人工上车挖坑取样的方式，在离车壁和底部不小于0.3 m，离表面不小于0.2 m 处采样[1]（现场按照企业内部要求在深度0.5 m 左右进行采样）。桥式取样机常用于铁精矿、焦煤、喷煤的自动采样，测试表明：采用桥式取样机进行生石灰样品采集，可以有效地提升质检效率，并且实现全截面采样，保证取样代表性。

1 人工样品采集方式存在的问题

（1）人为因素较多。冶金行业生石灰采样人员一般不是固定的，人工挖坑采样时每个人都会有不一样的动作习惯，会使样品采集产生差异性。

（2）代表性差。生石灰颗粒轻而散，下挖时生石灰特别容易塌陷，很难达到0.5 m 的深度，使得生石灰样品采集的准确性受到了影响，样品采集的质量出现偏差，无法实现全截面取样。

（3）人工挖坑时，由于生石灰粉尘较大，属于强碱性物品，腐蚀性很强，所以即使穿戴了劳保用品，久而久之也会对取样人员的健康产生不利的影响。

2 桥式取样机工作原理以及生石灰样品采集测试

2.1 桥式取样机工作原理

桥式取样机的控制方式有自动和手动两种，自动是通过计算机画框设定采样区域和范围以及采样点位，发送采样命令至桥式取样机PLC 模块，由PLC 模块控制桥式取样机大车、小车行走至设定的取样点位坐标，由升降齿条带动旋转的螺旋钻杆下降采样，螺旋钻杆将进入钻杆筒的物料提升至钻杆筒上方，一部分经弃料口返回运输车辆，一部分经进料口进入存样盒，螺旋钻杆触底后触发接近开关，然后齿条带动螺旋钻杆上升，完成这个点位的全截面采样，再运行至下个点位进行采样，完成所有点位的采样后，桥式取样机大车、小车行走至卸料位置，液压推杆带动存样盒打开卸料，样品经接料溜槽进入样罐，完成整个取样过程。手动取样由人工打点确定取样点位，然后由样品采集操作人员通过线控操作手柄控制桥式取样机运行，采样动作和自动取样相同。

2.2 生石灰样品采集测试

分别使用了螺旋转杆直径为108 mm、159 mm、219 mm 三种规格的桥式取样机对运输车辆货箱里的生石灰进行了三点采样测试，测试结果如下所述。

（1）螺旋转杆直径为108 mm 的桥式取样机三点有效自动取样5 kg，弃料4kg，生石灰颗粒完好率在50%以上，取样过程产生了一定的扬尘。手动操作三点取样4 kg，弃料3 kg，生石灰颗粒完好率与自动取样相同，取样过程产生的扬尘低于自动取样的。

（2）螺旋转杆直径为159 mm 的桥式取样机三点有效取样10 kg，弃料8 kg，生石灰颗粒完好率在80%以上，取样过程产生了较大的扬尘。手动操作三点取样8 kg，弃料6 kg，生石灰颗粒完好率与自动取样相同，取样过程扬尘现象低于自动取样的。

（3）螺旋转杆直径为219 mm 的桥式取样机三点有效取样15 kg，弃料12 kg，生石灰颗粒完好率在85%以上，取样过程产生了很大的扬尘。手动操作三点取样12 kg，弃料10 kg，生石灰颗粒完好率与自动取样相同，取样过程产生的扬尘低于自动取样的。

3 测试结果分析

经过对比测试，相比于人工挖坑采样，用桥式自动取样机进行采样不仅精准度高，样品采集也更具备代表性，而且减少了采样人员的劳动强度，可以实现全程无接触采样，最大限度地避免了采样过程中人为因素的影响。采集的生石灰样品，生过烧制备需要6 kg 样品，烘箱样品烘干制备需要1 kg。针对生石灰样品的需求量，通过比对三种规格的螺旋采样数据，发现无论是取样量，还是样品完好率，规格为Φ159 mm 的螺旋转杆的桥式取样机均可以满足样品采集的要求，但是在自动取样过程中也存在扬尘过大，取样量不好控制，取样中颗粒较大，挤压钻杆导致螺旋转杆产生共振的现象。而现在企业的环保压力很大，所以必须对设备进行改造，对取样流程进行优化，才能实现生产中常态化使用的目标。

4 改造方案与实施

选用一台型号为XDCY-Q 铁精矿用桥式取样机进行生石灰采样改造,该取样机取样的南北跨度为18 m，东西跨度为7.5 m，齿条升降行程为3.4 m，取样高度区间为1.2～4.6 m[2]，螺旋转杆为Φ108 mm，长度为2.3 m。生石灰运输车辆一般长8～12 m，宽度在3 m 以内，货箱高度在3.6 m 以下，取样空间完全适合车辆运输生石灰样品的采集。

具体改造方案：

（1）为了确保桥式取样机生石灰样品采集数量的稳定和样品的完好率，将Φ108 mm×2.3 m 螺旋转杆更换为Φ159 mm×2.5 m 的螺旋转杆以及配套的转杆筒；为了防止共振导致螺旋转杆脱落，形成安全隐患，螺旋转杆法兰的6 条连接螺钉紧固后采用串联钢丝防松方法，并在螺旋转杆上方加装一个圆形挡料板，以阻止生石灰颗粒在转杆筒内提升时对连接螺钉和串联钢丝的磨损，同时更换相应的速比较大的转杆驱动减速机，来降低螺旋转杆的旋转速度，以获得稳定的取样量，将规格为XLD4-7-7.5 kW 的摆线针轮减速机更换规格为XLD5-9-7.5 kW 的摆线针轮减速机。

（2）为了防止在取样过程中产生扬尘，对转杆筒原有的三个弃料口进行封闭，为了确保耐磨性和防止生石灰对设备的腐蚀，选用不锈钢材料进行改造，只留一个弃料口并制作弃料口专用溜管，然后使用专用防尘布袋进行密封连接，防尘袋的长度略短于转杆，对存料斗上方的开口用不锈钢板进行封闭，使得样品采集过程生石灰无论是采样还是弃料都处在密封的通道内，不会产生扬尘，接料溜槽下方与样罐也采用防尘布袋连接，在桥式取样机完成取样卸料时也不会产生较大的扬尘。

（3）桥式取样机生石灰自动取样时，由于螺旋转杆对生石灰颗粒的挤压和车厢底部生石灰粉尘的旋入都会产生较大的扬尘，有时还会产生螺旋转杆共振。笔者经过比对发现，相比于全自动取样，手动操作桥式取样机取样的方式更适合生石灰这一品种的样品采集，为了提高设备的可操作性，将原来的线控操作手柄改造为遥控操作手柄。针对性地设计了取样机选点→下降接近采样面→正旋转螺旋→下降触底采样→上升并反转螺旋弃料，然后再重复选点操作，直至完成整个取样流程的新取样方式，并且对取样人员进行操作培训。

5 结论

（1）经过改造，桥式取样机在生石灰取样过程中可以实现全截面采样，采样点位更加精确，采样范围可以基本囊括运输车辆货箱内的任意一点；生石灰样品采集的代表性更加可靠，生石灰进厂样品采集效率大幅提升，由改造前的人工挖坑采样的12 min/车提升到现在的5 min/车。

（2）在采样过程中，操作人员全程不用接触样品，避免了因为人为因素导致的生石灰样品污染的可能性和生石灰样品对采样人员的造成的腐蚀伤害，并且在采样过程中有效地控制了生石灰粉尘的扬尘现象，减少了对周边环境的污染。