CN101314821B - 金属镁生产用机及金属镁还原罐高温扒渣方法 - Google Patents

Abstract

本发明的镁生产用机包括在还原罐炉前横向导轨上行走的小车，小车上设置有升降机构，升降机构上装有铲柄及使铲柄作与导轨方向垂直水平往复运动的水平驱动机构，铲柄前端装有工作头，以及可使铲柄往复转动以使工作头能够翻转一定角度的翻转驱动机构。本发明的扒渣方法为：①调整小车位置及所述小车上的升降机构，使得装有铲头的铲柄对准需要进行扒渣的还原罐；②通过水平驱动机构使铲头进入还原罐，并将铲有渣料的铲头退出还原罐；③通过翻转驱动机构使铲头翻转一定角度以将铲头上的渣料倒掉。本发明的镁生产用机能够实现翻转倒渣和投料，本发明的方法扒渣干净、投料效率高，特别适合发生蠕变的还原罐。

Description

金属镁生产用机及金属镁还原罐高温扒渣方法

技术领域

本发明涉及一种热还原法金属镁生产过程中的专用机械及使用该设备进行金属镁还原罐高温扒渣及投料的方法，主要用于金属粗镁还原过程中清除矿渣、投放原料。

背景技术

热还原法生产金属镁是目前我国普遍采用的一种金属镁生产方法。通常在一台炉体上装有数十个水平放置的长圆管状还原罐，还原罐的罐深通常约3.5米，直径约0.25米，罐口朝外，用于装入原料(投料)与排出渣料(扒渣)等。生产流程通常是将配备好的生产原料(直径约4公分的料球)由人工使用推料铲送入还原罐内，在高温下还原成金属粗镁，剩余矿渣由人工使用扒渣铲清除。由于还原罐内温度达到1200度左右，难以靠近，人工扒渣必须在远离罐口处进行，用一根铲柄很长的扒渣铲进行扒渣，由于铲柄受力点远离盛渣的铲头部位，往往需要两三个人同时操作，费时费力。

中国专利文献CN2712942Y公开了一种金属镁还原罐高温扒渣机，扒渣机机架由在还原罐炉前横向导轨上行走的架式小车构成，小车上设置有可垂直升降的平台，升降平台上装有可作与小车导轨方向垂直水平往复运动的扒渣铲及装在铲柄前端的铲头，平台上装有驱动电机和变速箱，升降平台上靠近铲头上面装有清渣挡板，上部还装有水冷装置，清渣挡板的作用是将铲头上的矿渣推下。该现有技术中存在以下问题：首先，还原罐内温度很高，铲头受热的情况下再有外力作用易变形，而清渣挡板在清渣时要在铲头上要来回地刮拉，这样使得铲头会变形，造成扒渣效率降低，并且扒渣不干净。而且由于所述清渣挡板需要专门的水冷装置对其进行冷却，使得整个装置结构复杂。另外，该机构无法完成推料入罐的功能，即该机构无投料功能。

中国专利文献CN2564969Y公开了一种金属镁生产专用掏渣、装料机，由机架和操纵杆两部分组成，机架的下部是底盘，底盘底部设置车轮，立柱在底盘上方，与底盘垂直，立柱上方支撑横梁，工作平台可沿立柱自由升降，操纵杆位于工作平台上，操纵杆由主杆和副杆以及与主、副杆相铰连的铲头组成，铲头的后部为铲柄，铲柄上下各有一孔，下孔与主杆相铰连，上孔与副杆相铰连。其掏渣过程为，主杆伸入还原罐内后，铲头插入镁渣中，副杆向后回缩，铲头向后翻转，铲头内装满镁渣，主、副杆从还原罐中退出后，副杆向前伸，铲头向前翻转，镁渣从铲头自动滑落。换下铲头，换上推板，可以用于装料。该现有技术中存在以下问题：由于还原罐内温度很高，而该现有技术中的主、副杆在扒渣过程中跟随铲头进入还原罐内，在盛渣和倒渣的过程中主、副杆在高温下受力较大容易弯曲。更为重要的是，铲头和主、副杆之间通过销孔铰连，在高温作用下，较细的销轴极易变形和磨损，影响生产并且使用寿命短。另外，由于该机构使用使用了由简单的立柱支撑横梁的方式，在铲头工作过程中立柱要受到很大的横向冲击力，单一的立柱很容易变形而导致系统无法使用。而且，该机构虽然声称可以用推板进行投料，但该机构的推板在将生产原料推入还原罐内后，在推板退出还原罐时，会将大量原料又带出还原罐，因此，该机构实际上并不能完成投料入罐的功能。

中国专利文献CN2712944Y公开了一种金属镁还原罐高温脱渣机，由在还原罐炉前横向导轨上行走的架式小车和装在小车上的垂直升降平台及装在升降平台上的可作与小车导轨方向垂直水平运动并旋转的脱渣机头及导杆组成，脱渣机头位于导杆的前端，导杆的尾端装有旋转驱动电机和减速箱，平台上还装有使脱渣机头与导杆前进与后退的驱动电机和变速箱。脱渣机头为一个旋转的鼓式圆盘，外周上装有切削刀片，中心与导杆相连，内部为空心结构，导杆内部有循环冷却水道。脱渣机头边旋转边给进，将罐壁上的镁渣切削下来，以增加装料量，提高导热性。该现有技术解决的技术问题是在金属镁还原罐中脱渣，采用导杆不停地快速旋转的方式使脱渣机头切削镁渣，该现有技术不能解决目前热还原法金属镁生产中急需解决的扒渣及投料问题。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种结构简单、使用寿命长、能够实现翻转倒渣及投料功能的金属镁生产用机以及使用该设备进行金属镁还原罐高温扒渣的方法。

为解决上述技术问题，本发明的金属镁生产用机，包括在还原罐炉前横向导轨上行走的小车，所述小车上设置有升降机构，所述升降机构上装有铲柄及使所述铲柄作与所述导轨方向垂直水平往复运动的水平驱动机构，所述铲柄前端装有工作头，其特征在于：还包括可使所述铲柄往复转动以使所述工作头能够绕所述铲柄的轴线翻转一定角度的翻转驱动机构。

上述金属镁生产用机，所述工作头翻转的角度为90-180度。

上述金属镁生产用机，还包括控制系统，所述控制系统与所述水平驱动机构、所述翻转驱动机构和使所述升降机构升降的升降驱动机构连接以控制所述水平驱动机构、所述翻转驱动机构和所述升降驱动机构动作。

上述金属镁生产用机，还包括用于采集所述还原罐内信息的信息采集系统，所述信息采集系统与所述控制系统的相连以向所述控制系统提供所采集的还原罐内的信息。

上述金属镁生产用机，所述升降机构包括设置在所述小车上的钢架，可沿所述钢架垂直运动的水平支架，设置于所述钢架上的升降驱动电机通过减速机构与丝杠连接，所述丝杠与所述水平支架相连接以驱动所述水平支架沿所述钢架垂直运动。

上述金属镁生产用机，所述工作头为用于将所述还原罐内渣料扒出的铲头或用于将生产原料推入所述还原罐内的推料头，所述铲柄的前端装有可更换所述铲头或推料头的快接装置。

使用上述金属镁生产用机进行金属镁还原罐高温扒渣的方法，包括以下步骤：

①调整小车位置及所述小车上的升降机构，使得装有铲头的铲柄对准需要进行扒渣的还原罐；

②通过水平驱动机构使得所述铲头进入所述还原罐，然后将铲有渣料的所述铲头退出所述还原罐；

③通过翻转驱动机构使所述铲头绕所述铲柄的轴线翻转一定角度以将所述铲头上的渣料倒入渣料存储装置；

④通过所述翻转驱动机构将所述铲头恢复至原状态并重复所述步骤②、③直至完成扒渣工作。

上述金属镁还原罐高温扒渣方法，还包括在扒渣完成后进行投料的步骤：

a、将铲柄前端安装的铲头换为推料头，通过水平驱动机构使得所述推料头将所述还原罐口的生产原料推入所述还原罐内；

b、通过翻转驱动机构使所述推料头绕所述铲柄的轴线翻转一定角度；

c、通过所述水平驱动机构使得所述推料头退出所述还原罐。

上述金属镁还原罐高温扒渣方法，所述步骤③中所述铲头翻转的角度为90-180度，所述步骤b中所述推料头翻转的角度为180度。

上述金属镁还原罐高温扒渣方法，所述步骤②中还包括通过控制系统根据信息采集系统采集的所述还原罐内信息调整所述铲头进入所述还原罐内深度和位置的步骤，所述步骤a中还包括通过控制系统根据信息采集系统采集的所述还原罐内信息调整所述推料头进入所述还原罐内深度和位置的步骤。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：第一，由于设置了翻转驱动机构可使铲柄往复转动以使工作头能够翻转一定角度，当工作头为铲头时，所述铲头通过翻转方式倒渣，不仅倒渣干净、快捷，而且所述铲柄与所述铲头之间连接简单，连接处结实耐用，使用寿命长；当工作头为推料头时，所述推料头在将生产原料推入还原罐内后，翻转一定角度使得推头朝上然后再退出还原罐，避免将原料又带出还原罐，因此，本发明的设备即可能实现扒渣又可实现投料的功能。第二，采用控制系统实现自动扒渣、投料，生产效率高，质量好。第三，设置了信息采集系统可以清楚地了解高温还原罐内的情况，方便控制调整扒渣、投料过程，其中的图像信息采集装置解决了原来操作人员裸视操作时对人眼睛的损害，同时可以避免强力接触高温还原罐以造成其变形。第四，铲柄前端装有快接装置使铲头与推料头之间的更换快捷方便，使得本设备可完成扒渣和投料工作。第五，本发明一机多用，节约成本，操作方便，适应性强，提高了生产效率，减轻了工人劳动强度，保证了安全生产。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明的金属镁生产用机的结构示意图；

图2是本发明的升降机构结构示意图；

图3是本发明的俯视结构示意图；

图4是本发明的铲头的结构示意图；

图5是本发明的推料头的结构示意图。

图中附图标记表示为：1-钢架、2-升降驱动电机、3-丝杠、4-水平驱动电机、5-连接装置、6-铲柄、7-动力滚轮、8-压力滚轮、9-传动滚轮箱、10-翻转驱动电机、11-水平支架、12-小车、13-升降机构、14-导轨、15-铲头、16-推料头、17-推头。

具体实施方式

如图1所示，本实施例的金属镁生产用机，包括在还原罐炉前横向导轨14上行走的小车12，所述小车12上设置有升降机构13，所述升降机构13上装有铲柄6及使所述铲柄6作与所述导轨14方向垂直水平往复运动的水平驱动机构15，所述铲柄6前端装有工作头，还包括可使所述铲柄6往复转动以使所述工作头能够绕所述铲柄6的轴线翻转一定角度的翻转驱动机构。本发明中，由于工作头为用于将所述还原罐内渣料扒出的铲头15或用于将生产原料推入所述还原罐内的推料头16，而使所述铲头15翻转的目的是将所述铲头15上的渣料倒掉，而使所述推料头16翻转的目的是避免所述推料头16退出还原罐时将原料又带出，因此，本实施例中，所述工作头可实现的翻转角度为相对所述工作头在所述还原罐内扒渣或向所述还原罐内推料时的状态翻转90-180度，而不需要进行超过360度的连续旋转。即，当工作头为铲头15时，90-180度的翻转已经足够将铲头15中的渣料倒出，而当工作头为推料头16时，180度的翻转能够确保推料头16退出还原罐时不会将原料带出。当然，在其他实施例中，所述工作头的翻转角度也可以是超过180度的角度，比如200度等，但从实现本发明的目的而言，其起到的效果与翻转180度相当。本发明中的翻转方向可以为顺时针翻转，也可以为逆时针翻转。

参见图2所示，本实施例的升降机构13包括设置在所述小车12上的钢架1，可沿所述钢架1垂直运动的水平支架11，设置于所述钢架1上的升降驱动电机2通过减速机构与丝杠3连接，所述丝杠3与所述水平支架11相连接以驱动所述水平支架11沿所述钢架1垂直运动。本实施例中的所述钢架1包括四根支撑立柱，支撑非常稳定，当然在其他实施例中，所述钢架1也可以为其他形式，例如两根支撑立柱。

图3所示是本实施例的所述升降机构13去除所述升降驱动电机2、所述减速机构和所述钢架1的横梁后的俯视图，所述水平支架11与所述钢架1垂直，所述水平支架11通过固定在其上的连接装置5与所述钢架1的立柱活动连接。所述升降驱动电机2正转或反转经过减速机构并通过所述丝杠3带动所述水平支架11沿所述钢架1垂直向上或向下运动，以使所述铲柄6对准需要进行扒渣或投料的还原罐。

参见图2和图3所示，所述水平驱动机构包括水平驱动电机4及与所述水平驱动电机4输出轴相连的同步驱动机构。所述铲柄6通过传动滚轮箱9并轴向通过所述水平支架11，所述传动滚轮箱9位于所述水平支架11内，所述传动滚轮箱9内有一组动力滚轮7和一组压力滚轮8，所述动力滚轮7压在所述铲柄6上提供推力或拉力，所述压力滚轮8通过压紧装置压紧所述铲柄6。所述同步驱动机构同步驱动所述动力滚轮7，通过所述水平驱动电机4正反转使所述铲柄6作与所述导轨14垂直方向的水平往复运动。

参见图3所示，所述翻转驱动机构包括一个带变速箱的翻转驱动电机10，所述翻转驱动电机10位于所述水平支架11的前端，所述翻转驱动电机10输出轴通过变速箱与所述传动滚轮箱9相连，通过所述翻转驱动电机10正反转带动所述传动滚轮箱9正反转，从而实现所述铲柄6往复转动以使所述铲头能够翻转一定角度。在其他实施例中，所述翻转驱动机构也可以是由液压汽缸驱动的翻转驱动汽缸。

所述铲柄6的前端装有可更换所述工作头的快接装置，可以快速将铲头15更换为推料头16，以进行投料工作，所述快接装置同样也可以快速将推料头16更换为铲头15，以进行扒渣工作。

如图4所示是本实施例的铲头15的结构示意图，如图5所示是本实施例的推料头16的结构示意图，本发明的铲头15和推料头16结构简单、制造方便，并且结实耐用，使用寿命长。在所述推料头16向还原罐内推料时推头17朝下，以将生产原料推入还原罐中，而在所述推料头16退出还原罐时，所述推头17翻转朝上，所述推头17离还原罐底有一定距离，这样可以避免所述推头17退出还原罐时把部分生产原料带出。

本实施例中，所述小车12上还设置有控制系统，所述控制系统的输出端分别与所述水平驱动机构、所述翻转驱动机构和使所述升降机构13升降的升降驱动电机2连接。所述控制系统包括设置在所述小车12上的触摸屏、与所述触摸屏联接的微电脑和与所述微电脑联接的可编程控制器(PLC控制器)，所述触摸屏输入信号给所述微电脑，所述微电脑对接收到的信号进行处理并将控制信号传送给所述可编程控制器，所述可编程控制器识别控制信号并控制所述水平驱动机构、所述翻转驱动机构和使所述升降机构13升降的升降驱动机构。

所述小车12上设置有信息采集系统，所述信息采集系统与所述控制系统的输入端连接。所述信息采集系统包括设置在所述升降机构13上的摄像装置，所述摄像装置采集图像信号传送到所述控制系统的输入端。所述摄像装置为工业用彩色数字摄像头，所述摄像头上加装红外滤片。所述摄像头安装在所述升降机构中的位置满足在扒渣或投料过程中所述摄像头对准还原罐口，这样摄像头获取还原罐内的图像传输到所述控制系统及显示器上，操作人员可以通过观看所述显示器了解还原罐内清渣或投料的状况，便于控制，并且可以避免强力触及高温还原罐，造成还原罐变形或者其他损害。

本发明扒渣的过程是，所述小车12沿所述导轨14行走到还原罐炉前，所述升降电机2驱动所述丝杠3带动所述水平支架11上下移动使所述水平支架11上的所述铲柄6前端的铲头15对准需要进行扒渣的还原罐罐口，所述水平驱动电机4驱动所述铲柄6伸入还原罐内，使所述铲头15盛满渣料，然后所述水平驱动电机4驱动所述铲柄6向后运动使所述铲头15退到还原罐外，所述翻转驱动电机10驱动使所述传动滚轮箱9转动一定角度，所述铲柄6跟随所述传动滚轮箱9转动一定角度以将所述铲头15上的渣料倒入渣料存储装置，如转动120度，转动的角度使所述铲头上的渣料倾倒干净即可，优选90-180度，最后翻转驱动电机10驱动使所述传动滚轮箱9转动一定角度使所述铲头回复原位以进行下一次扒渣动作。

在所述扒渣过程中，所述控制系统能够实现自动、精准扒渣。所述控制系统控制所述升降驱动动机2、所述水平驱动电机4和所述翻转驱动电机10。所述升降驱动电机2在所述控制系统控制下控制所述升降机构升降使所述铲柄6对准要进行扒渣的还原罐。所述水平驱动电机4在所述控制系统控制下驱动所述铲柄6精准地使所述铲头15逐步进入还原罐内60厘米处、120厘米处、180厘米处、240厘米处、300厘米处、直至还原罐底进行扒渣，然后将铲有渣料的所述铲头15退出所述还原罐。所述翻转驱动机构在所述控制系统控制下使所述铲头15翻转一定角度以将所述铲头15上的渣料倒入渣料存储装置。重复三次上述扒渣过程，这样可以提高清渣率，即使部分发生蠕变的还原罐采用这种扒渣方法也能使清渣率达到90％以上，而且整个扒渣过程由控制系统控制电机自动完成，不需要人工操作。

本发明投料的过程是，所述铲柄6前端换上推料头16，所述推料头16推动罐口放置的生产原料球料，所述水平驱动电机4驱动所述铲柄6伸入还原罐内至所述推料头16推动料球到达还原罐罐底，所述翻转驱动机构(驱动电机10或旋转汽缸)驱动使所述传动滚轮箱9转动180度，所述铲柄6跟随所述传动滚轮箱9转动180度，使得推料头16的推头朝上不致带出已推入罐内的料球，然后所述水平驱动电机4驱动所述铲柄6向后运动使所述推料头16退到还原罐外，最后翻转驱动电机10驱动使所述传动滚轮箱9转动一定角度使所述推料头16回复原位以进行下一次投料动作。

在进行投料时调整所述铲柄6对准所述还原罐口的步骤及使用控制系统调整所述推料头16进入还原罐内的步骤等和扒渣过程相似，在此不再赘述。

本发明通过所述铲柄6往复转动以使所述铲头15能够翻转一定角度。所述铲头15直接和所述铲柄6相连，没有其他附加结构，结构简单，这样方便在狭小的还原罐内进行扒渣动作，而采用翻转的方式倒渣不仅倾倒得干净，而且不需要在所述铲头15上操作，从而不会破坏受热的所述铲头15，在整个扒渣过程中所述铲头15和所述铲柄6为一体结构，结实耐用，二者之间没有相对动作，避免了在高温下损坏，使用寿命长。将所述铲柄6前端的所述铲头15更换为推料头16就可以进行推料，简单易行。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种金属镁生产用机，包括在还原罐炉前横向导轨上行走的小车，所述小车上设置有升降机构，所述升降机构上装有铲柄及使所述铲柄作与所述导轨方向垂直水平往复运动的水平驱动机构，所述铲柄前端装有工作头，其特征在于：还包括可使所述铲柄往复转动以使所述工作头能够绕所述铲柄的轴线翻转一定角度的翻转驱动机构。

2.根据权利要求1所述的金属镁生产用机，其特征在于：所述工作头翻转的角度为90-180度。

3.根据权利要求1所述的金属镁生产用机，其特征在于：还包括控制系统，所述控制系统与所述水平驱动机构、所述翻转驱动机构和使所述升降机构升降的升降驱动机构连接以控制所述水平驱动机构、所述翻转驱动机构和所述升降驱动机构动作。

4.根据权利要求3所述的金属镁生产用机，其特征在于：还包括用于采集所述还原罐内信息的信息采集系统，所述信息采集系统与所述控制系统的相连以向所述控制系统提供所采集的还原罐内的信息。

5.根据权利要求1-4中任一所述的金属镁生产用机，其特征在于：所述升降机构包括设置在所述小车上的钢架，可沿所述钢架垂直运动的水平支架，设置于所述钢架上的升降驱动电机通过减速机构与丝杠连接，所述丝杠与所述水平支架相连接以驱动所述水平支架沿所述钢架垂直运动。

6.根据权利要求1-4中任一所述的金属镁生产用机，其特征在于：所述工作头为用于将所述还原罐内渣料扒出的铲头或用于将生产原料推入所述还原罐内的推料头，所述铲柄的前端装有可更换所述铲头或推料头的快接装置。

7.使用权利要求1-6中任意一项所述的金属镁生产用机进行金属镁还原罐高温扒渣的方法，其特征在于：包括以下步骤：

①调整小车位置及所述小车上的升降机构，使得装有铲头的铲柄对准需要进行扒渣的还原罐；

②通过水平驱动机构使得所述铲头进入所述还原罐，然后将铲有渣料的所述铲头退出所述还原罐；

③通过翻转驱动机构使所述铲头绕所述铲柄的轴线翻转一定角度以将所述铲头上的渣料倒入渣料存储装置；

④通过所述翻转驱动机构将所述铲头恢复至原状态并重复所述步骤②、③直至完成扒渣工作。

8.根据权利要求7所述的金属镁还原罐高温扒渣方法，其特征在于：包括在扒渣完成后进行投料的步骤：

a、将铲柄前端安装的铲头换为推料头，通过水平驱动机构使得所述推料头将所述还原罐口的生产原料推入所述还原罐内；

b、通过翻转驱动机构使所述推料头绕所述铲柄的轴线翻转一定角度；

c、通过所述水平驱动机构使得所述推料头退出所述还原罐。

9.根据权利要求8所述的金属镁还原罐高温扒渣方法，其特征在于：所述步骤③中所述铲头翻转的角度为90-180度，所述步骤b中所述推料头翻转的角度为180度。

10.根据权利要求8所述的金属镁还原罐高温扒渣方法，其特征在于：所述步骤②中还包括通过控制系统根据信息采集系统采集的所述还原罐内信息调整所述铲头进入所述还原罐内深度和位置的步骤，所述步骤a中还包括通过控制系统根据信息采集系统采集的所述还原罐内信息调整所述推料头进入所述还原罐内深度和位置的步骤。

Images