Электромагниты, как грузоподъемные устройства

При выполнении различных транспортных операций с использованием мостовых кранов грузовые электромагниты часто предпочитают традиционным крановым крюкам. Последние (особенно при транспортировке тонкого листа или рулона) часто повреждают поверхность стали, и вынуждают тем самым вводить дополнительные операции  по её правке. Конструкции подобных устройств различаются в зависимости от их назначения, мощности и размерам зоны охвата груза.

Мы уже писали статью об электромагнитах для металлолома, которые используются на пунктах приема металлолома и устанавливаются на краны или перегружатели лома.  Также речь о магнитах шла в статье Добыча металлолома из воды. В этой статье речь пойдет о других магнитах, которые используются как отдельное грузоподъемное устройства с применением различных траверс и без них.

Грузовые магниты выпускаются четырёх категорий: лёгкой, средней, тяжёлой и сверхтяжёлой. Корпуса могут быть литого или штампо-сварного исполнения.

Электромагниты для перемещения рулонной стали и широкой ленты

Особенностью таких узлов является преимущественно их вертикальная компоновка, при которой транспортируемый рулон/ленту можно зафиксировать за торцевую зону. При этом высокая плотность витков рулона обеспечивает устойчивость действия электромагнита, а компактность материала позволяет его безопасную транспортировку, даже в стеснённых производственных условиях.

Электромагниты для перемещения рулонной стали и широкой ленты

В плане такие электромагниты имеют форму круга. Это не только увеличивает компактность устройства, но и позволяет более равномерно распределить силовые линии магнитного поля. Равномерность достигается компьютерным моделированием процесса укладки витков, в результате минимизируются зазоры и снижаются потери на непроизводительный нагрев катушки при длительной её работе.

Такие электромагниты состоят из следующих деталей и узлов:

1. Внутреннего и наружного полюсов.
2. Электромагнитной катушки.
3. Шайбы из немагнитного материала.
4. Узла контактных зажимов.
5. Блока выводных контактов.
6. Теплоизоляционной набивки.
7. Корпуса с охлаждающими рёбрами.
8. Подъёмной цепи.

Катушка магнита с целью снижения удельного энергопотребления рассчитывается на режим повторно-кратковременной работы с ПВ 50%, и при длительности цикла около  10…12 мин. При значительной длине трассы транспортирования стального рулона цикл удлиняется, и в этом случае последовательно к цепи подключают дополнительное сопротивление. Это уменьшает подъёмную силу, но исключает перегрев катушки. Так, при постоянной работе электромагнита (ПВ = 100%) напряжение на обмотках уменьшается до 150…160 В.

Магнит для рулонной стали

Питание электромагнита чаще всего осуществляется от электродвигателя мостового крана. Поскольку для самого магнита необходимо постоянное магнитное поле, то в конструкцию дополнительно вводится генераторная установка. Она представляет собой генератор постоянного тока, с которым соединяется (через муфту) обычный асинхронный двигатель. Пуск его производится при помощи  магнитного пускателя. Для особо мощных электромагнитов, работающих в режиме длительного пуска возможно применение селеновых или кремниевых выпрямителей.

Данные электромагниты выпускаются диаметром до 650 мм, при максимальном усилии захвата 5000 кг. Мощность привода составляет 0,5…0,6 кВт, при напряжении питания 36…110 В. При проверочных испытаниях отрывная сила электромагнита должна не менее чем в 2 раза превышать его паспортную грузоподъёмность.

Грузовые электромагниты для перемещения длинномерных грузов

На практике электромагнитные захватные устройства с успехом используются и для транспортировки арматурных прутков, стальных рельс или балок. Ввиду особенности конфигурации груза возможно применение нескольких, последовательно размещённых на траверсе мостового крана круглых электромагнитов, но лучше применять для этих целей магниты с прямоугольной компоновкой.

Электромагниты для перемещения длинномерных грузов

Конструктивно прямоугольные магниты устроены так. Внутри массивного корпуса размещена катушка, защищённая снизу немагнитной шайбой (используется высокомарганцовистая сталь типа 110Г13). Шайба приваривается к корпусу и обеспечивает его надёжную  влагозащиту. При  помощи внутреннего и наружного полюсов катушка фиксируется в прямоугольном корпусе. Для его изготовления используется малоуглеродистая сталь, обладающая повышенной магнитной проницаемостью, что снижает нагрев катушки при её длительной работе. Обмотка (в зависимости от соотношения сторон прямоугольного корпуса) представляет собой набор из нескольких – до четырёх – секций, которые надёжно изолируются друг от друга. После установки немагнитной шайбы все пустоты в корпусе заливаются высокотемпературной полимерной массой: это исключает самопроизвольное смещение секций при загрузке электромагнита предельно допустимым по массе грузом, а также при внезапном смещении центра тяжести перевозимого длинномера. Закрепление полюсов выполняют либо электросваркой, либо более технологично, при помощи шпилек.

электромагнит для металлопроката

Закрепление прямоугольного магнита производится двумя группами захватных цепей,  которые прикрепляются к немагнитным плитам. Токоподвод к катушке производится через гибкий кабель, сматываемый /наматываемый мостовым краном.

Грузовые электромагниты для горячих заготовок

В практике осуществления транспортных операций часто приходится иметь дело со слябами или стальными заготовками, температура которых превышает 500⁰С. В таких условиях не только снижается отрывное усилие на магните, но и перегреваются его катушки, что может вызвать пробой изоляции. Поэтому для таких грузов применяют электромагниты, имеющие термостойкую изоляцию. Она позволяет увеличить допустимый температурный интервал до 750⁰С, после чего подъёмная сила электромагнита всё равно заметно снижается.

Горячая стальная заготовка – сляб

Отличия грузовых электромагнитов с термостойкой изоляцией состоят в следующем:

• Максимальное значение питающего напряжения не должно быть больше 150 В;

• Ток в катушке электромагнита снижают на 30…40%;

• Подъёмная сила зависит от площади контакта заготовки с рабочей поверхностью магнита: для сплошных заготовок (слябы) она выше, чем для заготовок со сложной конфигурацией (рельсы, швеллеры);

• ПВ магнитов с термоизоляцией обычно снижают до значений, не превышающих 30…40%, что предотвращает перегрев катушки;

• Магниты для горячих изделий должны иметь более прочный корпус, для предотвращения повреждений блока выводящих контактов и корпуса.

Грузовые электромагниты для листовой стали

Такие узлы отличаются не столько конструкцией – она примерно такая же, как и для остальных типов электромагнитов – сколько технологией применения. В частности, имеется возможность для кантовки и распушивания листов. Последнее необходимо, тогда, когда обильная смазка холоднокатаного листового проката вызывает сцепление смежных листов между собой, что существенно затрудняет их подачу в зону реза листовых ножниц (и, тем более – автоматизированных комплексов резки листа).

Электромагнит для листовой стали

Раскладку листов выполняют либо снижением величины тока в управляющей катушке, либо короткими отключениями питания электромагнита. При этом сила тяжести разъединяет листы друг от друга. Эффективность возрастает по мере увеличения толщины листа и увеличения количества листов в пачке.

Магнит для листов

Использование грузовых электромагнитов для кантовки заключается в том, что лист или брус поднимают на высоту до 4 м, фиксируя заготовку со смещением центра тяжести, а затем отключают питание. Заготовка падая, переворачивается противоположной стороной. В зависимости от мощности магнита можно выполнять одновременную кантовку двух заготовок.