摘要：冶金是现代工业中至关重要的一环，为国民经济的发展做出了不可忽视的贡献。从基础的钢铁生产到复杂的高科技材料生产，带式输送机都是冶炼过程中重要的机械组成部分。其主要负责对各类金属矿石、燃料和石灰石等物料输送，实际操作中常见的问题为回程皮带沿线的物料洒落，而皮带清扫器就是解决此问题的关键应用。文章针对皮带清扫器的分类、选型、设计、安装、应用等进行了详细探究与分析，研究发现对其性能进行优化有利于提高生产效率，并使冶炼过程符合环保要求。

　　关键词：冶金机械；带式输送机；回程带料；清扫器；原料输入系统

　　1带式输送机应用现状

　　炼铁过程实质上是将铁从其自然形态—矿石等含铁化合物中还原出来的过程。炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等，其原理是矿石在特定的气氛中，通过物化反应获取还原后的生铁。生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。高炉冶炼是应用最多的炼铁方法，所用的原料主要由铁矿石、燃料（焦炭）和熔剂（石灰石）三部分组成。通常冶炼1t生铁需要1.5~2.0t铁矿石、0.4~0.6t焦炭、0.2~0.4t熔剂，总计需要2~3t原料。为了保证高炉生产的连续性，要求有足够数量的原料供应。这个原料供应的保证，就是由冶金机械中常见的带式输送机来完成。

　　带式输送机运行中的一个常见问题就是回程皮带沿线的物料洒落，即回程带料问题。而皮带下方的回程带料带来的问题包括：①物料损失、利用率降低，物料损耗问题严重；②地面污染，增加现场人工清扫，带来安全隐患；如图1。③现场不符合环保要求，带来相应的监管问题；④现场维护工作增加，停机时间会增多；⑤皮带运行受回程带料影响跑偏；⑥回程带料干燥后，随气流扰动，会产生二次扬尘的粉尘问题；⑦皮带表面残留的物质导致皮带寿命缩短。

　　原料车间，作为各类物料输入和输出的集中场地，拥有数量众多的皮带输送机，某厂目前有533条皮带机，是回程带料问题产生主要源头。在早期设备未对皮带进行有效清扫时，回程皮带下方物料堆积严重，工人每天都要进行2~3次的回程带料清理，劳动强度大，不堪重负。回程皮带积料严重时，会顶到回程皮带，见图2，导致皮带寿命缩短，甚至引发火灾，造成经济损失。

　　2清扫器的实际应用

　　为了解决皮带回程带料的问题，曾采用过切割旧皮带，顶在皮带下方进行皮带清扫的方法，但该方法简单，效果并不理想。由于旧皮带过快的磨损，还需要工人经常手动调节，不能自动调节，往往带来的效果差强人意。如果废旧皮带用的是钢丝带，那一旦内部包含的钢丝在橡胶磨损后裸露出现，则会对皮带表面带来更大的损伤。

　　皮带清扫器的设计需要着重考虑以下方面：首先，要研究物料特性，确定更优的清扫器材料来完成回程带料的清扫；其次，要研究清扫器安装位置，既要完成皮带清扫器的任务，清扫物料，还不能堆积到地面，另外人工去进行清除或需要额外的设备处理清扫下来的回程带料；第三，要能自动持续保证清扫器和皮带的贴合，不需要人工频繁地调整；第四，要适应不同的皮带机结构，做到量身定做，有足够的强度和大小适配现场；第五，不能损伤皮带，不能对皮带机设备带来潜在的安全隐患。

　　要设计选用好的清扫器，首先要了解回程带料的特性，回程带料实际是皮带输送的散状物料中形态最差的：一般都是非常小的颗粒；含水量通常比较大；通过皮带的长途运输后，皮带的振动将这些散料压实，导致高含水量和细小颗粒形成一种粘附性强的混合物。而堆积的物料干燥后，则能像水泥一般坚硬，也会降低皮带清扫的效率。不同物料，特性也不同，需要注意的事项也不一样。在某钢铁厂的原料区域，常见的是各种形态、各种产地的煤，还有红褐色的含水量增大后就会湿粘的铁矿石，石灰石遇水后，则具有一定的腐蚀性，一般的材料不一定能适合用在石灰石物料上。在钢铁厂的其他车间比如烧结和球团，可能还有超高温的物料，这种高温物料，要选用合适的清扫器材料也是比较困难的。不同的物料形态决定了清扫器的材料不会有万能清扫器材料。市面上常见的清扫器材料有聚氨酯，也有合金清扫器可选［1］。

　　2.1清扫器的分类

　　分析完物料后，需要考虑将清扫器的安装。通常考虑清扫器的位置，首先考虑清扫器刮除的物料能够直接进下一条皮带的料流或直接进入仓库。后方的回程皮带下面一般是混凝土地面或钢板，清扫器装太靠后，刮下来的回程带料还是会在清扫器下方堆积，需要人工清理，并没有太大的改变。因此现场的清扫器位置一般都会在卸料滚筒的附近，见图3。

　　需要注意的是，如果清扫器安装位置不佳，直接受到物料流冲击的话，就会导致清扫器损耗过快，因此在安装时一定要避开这些受料流冲击的位置。清扫器按照安装位置，分为一级清扫器、二级清扫器和后道清扫器。一级清扫器的安装很重要，这类清扫器很容易受到物料流的冲击，所以安装要按照厂家的说明书进行正确的位置布置，安装位置会决定清扫角度这个重要指标。一级清扫器一般会是“铲式”清扫器，这时一定要注意清扫器刀片的材料要偏软，否则容易伤到皮带。在湛江钢铁的现场，现场的带式输送机曾有主机厂配套的一级金属刀片清扫器，这对皮带是有很大的安全风险，一旦清扫刀片与皮带贴合的压力比较大，那很容易发生清扫器刀片伤害皮带的情况。

　　2.2原料输入系统清扫器的选型

　　一级清扫器需要关注的是其与卸料滚筒的适配性。国内厂家的清扫器通常仅通过带宽就可以选定一级清扫器，滚筒的尺寸就是清扫器的固定高度。这种在现场就经常碰到大滚筒配高度不高的一级清扫器，安装后不配套，一旦运行，会发现刀片太弱小，仅能刮掉一小部分回程带料，而大部分回程带料继续在回程段洒落，造成现场的污染。

　　一级清扫器后就是二级清扫器，出于对皮带带面保护的考虑，一般现场都比较倾向于继续选用较软的材料，如聚氨酯做二级清扫器的刀片。但只要安装正确，实际上选用高硬度的材料，如合金刀片是会很合适的。国际上流行的几大品牌，二级清扫器多数以合金刀片为主，使用聚氨酯刀片的清扫器品类比较有限。由于二级清扫器安装位置的特殊性，如果使用耐磨性比合金刀片低的聚氨酯材料，聚氨酯刀片的磨损速度导致刀片的更换频率会高于合金刀片，这对于现场维护来说，无疑会是一个负担。二级清扫器一般安装在皮带离开滚筒后的位置，在新建皮带机时，曾经发现过二级清扫器定在滚筒六点钟方向，皮带被顶在滚筒上，这个安装位置实际对于皮带磨损是会比任何位置要大很多的，皮带在这个位置很容易被滚筒和二级清扫器刀片挤压，清扫效果较好，但如果二级清扫器刀片张紧过高，对皮带的磨损将会更大，一般不建议在此位置安装。因此，推荐位置是在皮带离开滚筒后的皮带位置，即使清扫器张紧很高，皮带上方仍有空间进行调整，避免二级清扫器刀片对皮带的磨损。

　　在一级、二级的清扫器组合之后，回程带料的问题得到大大解决。但是，只依靠两级清扫器，并不能达到100%的回程带料清扫。要实现这个目标，取决于一级、二级清扫器的设计、材料、安装和后续维护。想要继续提高带式输送机的回程带料清扫效率，则可以通过继续增加后道清扫器的方案，或者采用清扫箱方案。增加后道清扫器时，由于皮带机设计问题，安装位置会靠后。此时，刮除的回程带料很难进入道下一条皮带的料流，通过开副溜槽的方案在现场并不现实，且难度大，且投入产出比较低。安装位置靠后，此时皮带的张紧度较差，同时还有皮带跳动的可能，后续处理比较困难。此时采用清扫箱的方案，对于钢厂现有条件，还需要较多的基础配套才使这个方案可行。因此采用清扫箱，首先要保证水的供应，其次安装后会产生大量的泥水混合物，这部分污水的处理需要有好的解决方案。不建议回到下一流程的皮带，因为水不是散料，其流动不可控，有可能这条皮带干净了，但是却造成下游皮带及周边建筑被污水污染的情况，就没有实现清洁现场的目的。污水集中处理，需要污水池和污水处理厂，这个需要厂区进行基建配合，完成整个流程才能使清扫箱的应用发挥最大效应。

　　2.3清扫器的安装

　　选择了正确一级、二级清扫器方案后，清扫器的安装也很重要。首先要按照厂家建议的安装位置和距离进行安装。一级清扫器若安装过高，可能使物料流冲击清扫器刀片，造成刀片的快速磨损。安装过远，容易造成刀片稍微磨损一些就出现翻转的情况，造成刀片丢失。安装过近，清扫器刀片与皮带的贴合角度不是最佳，可能造成有物料滞留在刀片和皮带之间，最后物料可能将刀片推离皮带，清扫效果不理想。二级清扫器的安装需要注意刀片与皮带的夹角成90。，或向皮带运行方向稍向后倾斜一个小角度，避免刀片损伤皮带带面。

　　2.4清扫器的维护

　　任何一个好的产品，使用维护都非常重要。清扫器要保证持续的清扫效果，也是需要注意日常的维护，定期清理刀片上残留的物料，防止干燥凝固附着在刀片上，影响清扫效果。清扫器的张紧装置要定期检查，一旦发现刀片与皮带贴合有缝隙，就需要对张紧器调整，保证刀片良好贴合皮带。如果发现刀片已经磨损，不能再使用时，需要及时更换刀片。

　　原料现场在初期随皮带机配置的的清扫器，安装后都不能很好地对皮带回程带料进行有效地清理，造成现场物料堆积严重，如图4、图5。原因在于对现场物料的特性不够了解。原料区皮带输送的物料，多数为泥浆料含水分大，造成物料与皮带经过输送后粘合性较强，一般设计的清扫器难以刮干净［2］。

　　选择正确适用的一级、二级清扫器和后道清扫器的解决方案，选择适合物料特性的材料，在专业人指导下进行正确安装，定期进行维护，带式输送机的现场就能保持一个良好状态，符合清洁生产的要求，不产生安全隐患，不对皮带机部件造成损害，营造一个良好清洁高效的生产现场。

　　3结语

　　在安全与环保理念深入贯彻的当下，加强清扫器在原料输入系统的应用就是贯彻“绿水青山就是金山银山”和“安全重于一切”的指导思想。减少皮带输送机的回程带料问题，会大大助力湛江钢铁的超低排放的环保降耗目标，让冶炼现场更清洁，使生产更高效、作业环境更安全，为打造绿色钢铁添砖加瓦。

　　参考文献

　　［1］周玉山，於钊，唐金花，等.清扫器的应用［J］.建设机械技术与管理，2023，36（5）：55-58.

　　［2］徐文钧.宝钢原料输入系统环保改造的工程实践［J］.宝钢技术，2023（3）：45-49.