CN101549391A - 板坯连铸结晶器保护渣自动加入装置 - Google Patents
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Abstract
板坯连铸结晶器保护渣自动加入装置，属于连铸工艺设备领域，包括大料斗、电动阀门、加料管、小料斗、螺旋给料机、二维运动机构和基座。该装置利用重力从高处落料，使大料斗远离结晶器口，增大了储料量，允许长时间连续工作；将小体积的小料斗、螺旋给料机和二维运动机构，合理安装在结晶器附近的中间罐车侧翼，避免了将设备安放在结晶器前方造成对工人的观察和操作的妨碍；利用螺旋给料机，实现了加料量的精确控制；输送管道全封闭避免了漏渣扬尘；利用直角坐标式的二维运动机构实现了较大面积的保护渣均匀铺撒，适应于不同尺寸规格的板坯和方坯生产；实现了自动均匀加渣，可以改善钢坯表面质量，降低工人劳动强度。
Description
技术领域
本发明属于冶金连铸工艺设备领域，特别涉及一种板坯连铸结晶器保护渣自动加入装置，适用于不同尺寸规格的板坯生产。
背景技术
连铸结晶器保护渣是钢铁连铸生产中不可或缺的冶金辅助材料。在连铸结晶器浇铸时，要求向结晶器的钢水液面上铺撒保护渣，形成渣层，达到润滑并防止钢液与空气接触的目的，从而提高钢坯质量。结晶器保护渣自动加入技术相比传统的工人手工小铲加入的方式，具有加入时间和加入量可控、加入均匀、改善钢坯表面质量、节省劳动力、改善劳动条件等优点。保护渣自动加入装置要解决的关键问题是：同一台连铸机需要生产不同的尺寸规格的钢坯，保护渣自动加入装置需要在较大范围内调节铺撒保护渣的面积，以适应不同尺寸的结晶器口；另外，保护渣在钢水表面的铺撒均匀程度与钢坯表面质量密切相关，因此，需要精确控制保护渣的加入量和加入频率。
已有的一种保护渣自动加入装置，如美国专利US4084628，该装置采用气力从远处的大料斗吹送保护渣到近处的小料斗，然后采用螺旋给料加渣。该装置的不足之处在于：螺旋给料机整体固定，只适合小面积方坯结晶器的加渣。
已有的一种保护渣自动加入装置，如日本专利JP1057961，包括2个料仓、3台电机、两个螺旋给料机和小车等。该装置由人推到结晶器附近的正前方，两根给料管的出料口位于结晶器口上方，通过螺旋给料机将料斗中的保护渣连续输送到结晶器口中，电机带动两个给料管作水平摆动来适应较宽的板坯结晶器口。该装置的不足之处为：1)工人的大量操作在结晶器前方进行，该装置从前方加料，阻碍了工人操作；2)由于小车大小的限制，使得料斗很难做得比较大，因此需要人工频繁添加保护渣到料斗；3)单自由度的水平摆动，仅适合较薄板坯结晶器口，不能较好适应不同板坯尺寸的结晶器口。
已有的一种保护渣自动加入装置，如日本专利JP11239855，采用单自由度水平摆动再配合喷撒头在半径方向的伸缩，仍然仅适合较薄板坯结晶器口，不能更好适应不同板坯尺寸的结晶器口。
此外，现有的保护渣加入装置均放置在中间罐车的正前方，妨碍了操作工人开展其他工作，操作工人经常需要观察结晶器口内有无渣块、是否需要清理渣块或者保护渣是否加入均匀等，并需要开展清理渣块等工作。
发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，设计出一种板坯连铸结晶器保护渣自动加入装置。该装置可以自动加入保护渣到板坯连铸结晶器口，保护渣铺撒均匀，给料量可以调节；该装置不占用结晶器正前方的空间，有效利用中间罐车侧面空间，避免了将设备安放在结晶器前方造成对工人的观察和操作的妨碍；可以长时间连续加渣，工人添加保护渣次数少；封闭输送，输送过程中无漏渣扬尘；能够较大范围适应不同尺寸规格的板坯生产；改善钢坯质量和降低工人劳动强度。
本发明采用如下技术方案：本发明所述的板坯连铸结晶器保护渣自动加入装置，其特征在于：该装置包括大料斗、电动阀门、加料管、小料斗、螺旋给料机、二维运动机构和基座。所述的大料斗的下方出口管通过电动阀门与加料管的一端相连通，加料管的另一端与小料斗的上部相连通，小料斗的下部与螺旋给料机的进料口固接，螺旋给料机固接于二维运动机构的末端，二维运动机构的底座固接于基座；所述的基座与中间罐车；
所述的二维运动机构采用二维直角坐标运动形式，该二维运动机构包括第一直线运动单元和第二直线运动单元，所述的第一直线运动单元和第二直线运动单元均包括固定底座、导轨、电机、传动机构和运动滑块。在所述的第一直线运动单元和第二直线运动单元中：导轨和电机与固定底座固接，运动滑块套接在导轨上，电机的输出轴与传动机构连接，并通过传动机构带动运动滑块沿导轨运动。所述第一直线运动单元与第二直线运动单元相互垂直布置，其中，第一直线运动单元的固定底座固接于所述的基座上，第一直线运动单元的运动滑块与第二直线运动单元的固定底座相固接，第二直线运动单元的运动滑块与螺旋给料机相固接。
所述的螺旋给料机采用无轴螺旋给料机，由电机、减速器、给料管和螺旋件组成。所述的螺旋给料机由电机驱动，减速器减速。所述电机的输出轴通过减速器与螺旋件的一端相连，螺旋件位于给料管中，给料管的一端与电机的外壳固接。所述的给料管前端弯曲，给料管上在靠近电机一端的开有进料口，给料管的另一端为出料口。所述的进料口与小料斗的下部相固接，所述的螺旋件采用螺旋丝或螺旋片。
所述的电动阀门的出口法兰中心点与小料斗的上部入口处中心点的连线与水平面的夹角为30°～90°，以保证保护渣在管道中自由下滑而不堵塞；所述的二维运动机构位于中间罐车的侧翼下方，板坯连铸结晶器口的长边的延长线经过该侧翼下方；所述的大料斗和小料斗的上部均开有通气孔，该通气孔接有除尘装置或覆盖有透气但不漏渣的除尘材料。
本发明所述的板坯连铸结晶器保护渣自动加入装置，其特征在于：在所述大料斗中设置有第一料位开关，在所述小料斗中设置有第二料位开关。
本发明所述的板坯连铸结晶器保护渣自动加入装置，其特征在于：所述的第一直线运动单元和第二直线运动单元上均设置有行程开关。
本发明所述的板坯连铸结晶器保护渣自动加入装置的一种优选技术方案，其特征在于：所述的大料斗可以固接于钢水罐操作平台上；所述的加料管包括上软管、快速接头、中部加料管和下软管；所述的上软管和下软管均采用可弯曲的软管；所述的上软管的一端通过电动阀门与大料斗相连通，上软管的另一端与中部加料管的一端相连通，中部加料管的另一端通过下软管与小料斗的上部进料口相连通，所述的快速接头安装在从电动阀门到上软管的连接处或者从上软管到中部加料管的连接处。
本发明所述的板坯连铸结晶器保护渣自动加入装置，其特征在于：所述的大料斗还可以固接于中间罐车上；所述的加料管包括中部加料管和下软管；所述的下软管采用可弯曲的软管；所述的中部加料管采用不锈钢管，其一端通过电动阀门与大料斗相连通，中部加料管的另一端通过下软管与小料斗的上部进料口相连通。
工作时，打开电动阀门，存放于大料斗中的保护渣由于自身重力的作用，经过电动阀门、上软管、快速接头、中部加料管和下软管，下落输送到小料斗中。此时电机转动，通过减速机带动给料管中的螺旋丝转动，螺旋丝转动时将给料管的进料口处(小料斗下部)的保护渣往给料管的出料口推动，最终保护渣被撒到结晶器口里的钢水的表面形成保护渣层。二维运动机构作二维平面运动，带动其末端上的螺旋给料机和小料斗作二维平面运动，以适应板坯结晶器口大面积的均匀铺撒(给料管前端弯曲可以绕过浸入式水口)，适应不同尺寸的板坯连铸结晶器保护渣的铺撒，。
当第一料位开关检测到大料斗中保护渣不足时，通过警示灯提醒操作工人向大料斗中添加保护渣。所述的大料斗较大，可以一次装入若干小时使用的保护渣。小料斗设计为可以一次装入若干分钟使用的保护渣。当第二料位开关检测到小料斗中保护渣不足时，通过警示灯提醒操作工人打开电动阀门，从大料斗中添加保护渣到小料斗。这一过程也可以通过控制器自动控制完成。
本发明所述的板坯连铸结晶器保护渣自动加入装置，1)利用重力从高处落料，使大料斗远离结晶器口，增大了大料斗的储料量，使得该设备允许较长时间不间断工作，减少工人添加保护渣次数，降低工人劳动强度；2)将小体积的小料斗、螺旋给料机和二维运动机构，合理安装在结晶器附近的中间罐车侧翼，避免了将设备安放在结晶器前方造成对工人的观察和操作的妨碍；3)利用螺旋给料机，实现了加料量的精确控制；4)输送管道全封闭避免了漏渣扬尘；5)利用直角坐标式的二维运动机构实现了较大面积的保护渣均匀铺撒，改善钢坯表面质量，适应于不同尺寸规格的板坯和方坯生产。
附图说明
图1是本发明提供的板坯连铸结晶器保护渣自动加入装置一种实施例的示意图；
图2是图1所示实施例的俯视图(未画出大料斗、电动阀门和加料管等)。
在图1至图2中：
1-大料斗， 11-第一料位开关， 2-电动阀门，
3-加料管， 31-上软管， 32-快速接头，
33-中部加料管， 34-下软管，
4-小料斗， 41-第二料位开关， 42-通气孔，
5-螺旋给料机， 51-电机， 52-给料管，
53-螺旋件(螺旋丝)， 54-减速器，
6-二维运动机构， 61-第一直线运动单元， 62-第二直线运动单元，
611-第一固定底座， 612-第一运动滑块， 613-第一电机，
621-第二固定底座， 622-第二运动滑块， 623-第二电机，
7-基座，
90-中间罐车， 91-结晶器口， 92-中间罐，
93-钢水罐操作平台， 94-保护渣， 95-钢水，
96-保护渣层， 97-浸入式水口， 98-大包钢水罐，
99-浇铸平台。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明不仅限于此。
实施例，如图1、图2所示本发明的板坯连铸结晶器保护渣自动加入装置，包括大料斗1、电动阀门2、加料管3、小料斗4、螺旋给料机5、二维运动机构6和基座7。
所述的大料斗1的下方出口管通过电动阀门2与加料管3的一端相连通，加料管3的另一端与小料斗4的上部相连通，小料斗4的下部与螺旋给料机5的进料口固接，螺旋给料机5固接于二维运动机构6的末端，二维运动机构6的底座固接于基座7；所述的基座7与中间罐车90固接；中间罐车90安装在浇铸平台99上。
所述的二维运动机构6采用二维直角坐标运动形式，包括第一直线运动单元61和第二直线运动单元62；所述的第一直线运动单元61和第二直线运动单元62均包括固定底座611、621、导轨、电机613、623、传动机构和运动滑块612、622；在所述第一直线运动单元61和第二直线运动单元62中：导轨和电机613、623与固定底座611、621固接，运动滑块612、622套接在导轨上，电机613、623的输出轴通过传动机构与运动滑块612、622相连，驱动运动滑块沿导轨运动。所述第一直线运动单元61与第二直线运动单元62相互垂直布置，第一直线运动单元61的固定底座611固接于所述的基座7上，第一直线运动单元61的运动滑块612与第二直线运动单元62的固定底座621相固接，第二直线运动单元62的运动滑块622与螺旋给料机5相固接。
在上述二维运动机构6中，所述的传动机构采用同步带传动，所述导轨为滚动导轨、电机613、623均为步进电机。所述的第一直线运动单元61和第二直线运动单元62的由步进电机613、623驱动、行星齿轮减速、同步带传动以及滚动导轨导向。在所述的第一直线运动单元61和第二直线运动单元62均设置有行程开关。
所述的螺旋给料机5采用无轴螺旋给料机，包括电机51、给料管52和螺旋件53。所述的电机51采用三相变频电机，便于通过变频器调节给料量，该电机51包括减速器54。所述电机51的输出轴通过减速器54与螺旋件53的一端相连。螺旋件53位于给料管52中，给料管52的一端与电机51的外壳固接；所述的给料管52前端弯曲(如图2所示)，给料管52上在靠近电机51的一端开有进料口，给料管52的另一端为出料口；所述的进料口与小料斗4的下部相固接，所述的螺旋件53采用螺旋丝或螺旋片。
所述的电动阀门2采用电动蝶阀，其出口法兰中心点与小料斗4的上部入口处中心点的连线与水平面的夹角为30°～90°，这一角度可以保证保护渣在管道中自由下滑而不堵塞。所述的二维运动机构6位于中间罐车90的侧翼下方，板坯连铸结晶器口91的长边的延长线经过该侧翼下方，所述的二维运动机构6位于结晶器口91的附近。所述的大料斗1和小料斗4的上部均开有通气孔12、42，该通气孔接有除尘装置或覆盖有透气但不漏渣的除尘材料，除尘装置如布袋除尘器，除尘材料如过滤丝网。
本实施例中，在大料斗1料仓中设置有第一料位开关11，在小料斗4料仓中设置有第二料位开关41。
本实施例中，所述的大料斗1可以固接于钢水罐操作平台93上；所述的加料管3包括上软管31、快速接头32、中部加料管33和下软管34；所述的上软管31和下软管34均采用可弯曲的软管；所述的上软管31的一端通过电动阀门2与大料斗1相连，上软管31的另一端与中部加料管33的一端相连接，中部加料管33的另一端通过下软管34与小料斗4的上部进料口相连通；所述的快速接头32安装在从上软管31到中部加料管33的连接处。所述的上软管31和下软管34采用不锈钢编织软管。所述的中部加料管33采用不锈钢管。
本发明所述的板坯连铸结晶器保护渣自动加入装置，所述的大料斗1还可以固接于中间罐车90上；所述的加料管3还可以包括中部加料管33和下软管34；所述的中部加料管33的一端还可以通过电动阀门2与大料斗1相连，中部加料管33的另一端通过下软管34与小料斗4的上部进料口相连通。
所述的下软管34的长度足够长，以保证当二维运动机构6在工作空间中运动时(小料斗4随之作平面二维运动)中部加料管3始终通过下软管34与小料斗4相连通。
所述的大料斗1用于存放大量保护渣94，所述的小料斗4用于接收并存放来自大料斗1的保护渣。当电动阀门2开启时，通过重力作用，保护渣从大料斗1下落到小料斗4中，中间通过了电动阀门2和加料管3。所述的二维运动机构6的工作空间可以保证与其末端固接的螺旋给料机5的给料管52的出料口的运动范围覆盖结晶器口91上方。
工作时，当第一料位开关检测到大料斗中保护渣不足时，通过警示灯提醒操作工人向大料斗中添加保护渣94。所述的大料斗1上部有盖，方便添加保护渣94，该大料斗较大，可以一次装入若干小时使用的保护渣94。当第二料位开关检测到小料斗4中保护渣94不足时，通过警示灯提醒操作工人打开电动阀门2，从大料斗1中添加保护渣94到小料斗。这一过程也可以通过控制器自动控制完成。小料斗4设计为可以一次装入若干分钟使用的保护渣94。
本发明的板坯连铸结晶器保护渣自动加入装置的工作原理如下：
打开电动阀门2，存放于大料斗1中的保护渣94由于自身重力的作用，经过电动阀门2、上软管31、快速接头32、中部加料管33和下软管34，下落输送到小料斗4中。此时电机51转动，通过减速机54带动给料管52中的螺旋丝53转动，螺旋丝转动时将给料管52的进料口处(小料斗4下部)的保护渣94往给料管52的出料口推动，最终保护渣被撒到结晶器口91里的钢水95的表面形成保护渣层96。二维运动机构6作二维平面运动，带动其末端上的螺旋给料机5和小料斗4作二维平面运动，以适应板坯结晶器口91大面积的均匀铺撒(给料管52前端弯曲可以绕过浸入式水口97)，适应不同尺寸的板坯连铸结晶器保护渣的铺撒。
由于大料斗1(连同电动阀门2)固接在与地面固定的钢水罐操作平台93，而本装置的其他部分(包括中部加料管33、下软管34、小料斗4、螺旋给料机5、二维运动机构6和基座7等)是在中间罐车90上的，当需要移动中间罐车90时，可以通过断开快速接头32实现本装置分离为两个部分：固接于钢水罐操作平台93的部分和固接于中间罐车90的部分，此时再移开中间罐车90到别处，方便进行相应的清理(中间罐或结晶器口)工作。移开中间罐车90一般发生在钢水罐大包98浇铸完成后或者当出现紧急情况时。
由于从大料斗1到小料斗4为封闭输送，因此一方面保证了保护渣不被污染，也不会产生扬尘，另一方面也保证了保护渣从大料斗1到小料斗4再到结晶器口91的输送可以连续进行。由于小料斗4上设置有通气孔42，可以过滤掉气体并保留下保护渣94，不会导致小料斗4附近扬尘，也不会导致小料斗4内部气压异常而使保护渣94堵塞管道。
本发明所述的板坯连铸结晶器保护渣自动加入装置，1)利用重力从高处落料，使大料斗1远离结晶器口91，增大了大料斗1的储料量，使得该设备允许较长时间不间断工作，减少工人添加保护渣次数，降低工人劳动强度；2)将小体积的小料斗4、螺旋给料机5和二维运动机构6，合理安装在结晶器91附近的中间罐车90侧翼，避免了将设备安放在结晶器91前方造成对工人的观察和操作的妨碍；3)利用螺旋给料机5，实现了加料量的精确控制；4)输送管道全封闭避免了漏渣扬尘；5)利用直角坐标式的二维运动机构6实现了较大面积的保护渣94均匀铺撒，改善钢坯表面质量，适应于不同尺寸规格的板坯和方坯生产。
Claims (9)
1、板坯连铸结晶器保护渣自动加入装置，其特征在于：该装置包括大料斗(1)、电动阀门(2)、加料管(3)、小料斗(4)、螺旋给料机(5)、二维运动机构(6)和基座(7)，其中所述的大料斗(1)的下方出口管通过电动阀门(2)与加料管(3)的一端相连通，加料管(3)的另一端与小料斗(4)的上部相连通，小料斗(4)的下部与螺旋给料机(5)的进料口固接，螺旋给料机(5)固接于二维运动机构(6)的末端，二维运动机构(6)的底座固接于基座(7)，所述的基座(7)与中间罐车(90)固接。
2、如权利要求1所述的板坯连铸结晶器保护渣自动加入装置，其特征在于：所述的加料管(3)包括上软管(31)、快速接头(32)、中部加料管(33)和下软管(34)；所述的上软管(31)和下软管(34)均采用可弯曲的软管；所述的上软管(31)的一端通过电动阀门(2)与大料斗(1)相连通，上软管(31)的另一端与中部加料管(33)的一端相连通，中部加料管(33)的另一端通过下软管(34)与小料斗(4)的上部进料口相连通，所述的快速接头(32)安装在从电动阀门(32)到上软管(31)的连接处或者从上软管(31)到中部加料管(33)的连接处。
3、如权利要求1所述的板坯连铸结晶器保护渣自动加入装置，其特征在于：所述的大料斗(1)固接于钢水罐操作平台(93)上，所述的二维运动机构(6)位于中间罐车(90)的侧翼下方，板坯连铸结晶器口(91)的长边的延长线经过该侧翼下方。
4、如权利要求1所述的板坯连铸结晶器保护渣自动加入装置，其特征在于：所述的大料斗(1)还可以固接于中间罐车(90)上，所述的加料管(3)还可以只包括中部加料管(33)和下软管(34)；所述的中部加料管(33)的一端通过电动阀门(2)与大料斗(1)相连通，中部加料管(33)的另一端通过下软管(34)与小料斗(4)的上部进料口相连通。
5、如权利要求1所述的板坯连铸结晶器保护渣自动加入装置，其特征在于：所述的二维运动机构(6)采用二维直角坐标运动形式，该机构包括第一直线运动单元(61)和第二直线运动单元(62)；所述的第一直线运动单元(61)和第二直线运动单元(62)均由固定底座(611)、(621)、导轨、电机(613)、(623)、传动机构和运动滑块(612)、(622)组成，在第一直线运动单元(61)和第二直线运动单元(62)中：导轨和电机(613)、(623)与固定底座(611)、(621)固接，运动滑块(612)、(622)套接在导轨上，电机(613)、(623)的输出轴通过传动机构与运动滑块相连(612)、(622)；第一直线运动单元(61)的固定底座(611)固接于所述的基座上(7)；第一直线运动单元(61)的运动滑块(612)与第二直线运动单元(62)的固定底座(621)相固接；第二直线运动单元(62)的运动滑块(622)与螺旋给料机(5)相固接；第一直线运动单元(61)与第二直线运动单元(62)相互垂直布置，所述的第一直线运动单元(61)和第二直线运动单元(62)均设置有行程开关。
6、如权利要求1所述的板坯连铸结晶器保护渣自动加入装置，其特征在于：所述的螺旋给料机(5)采用无轴螺旋给料机，包括电机(51)、给料管(52)和螺旋件(53)，所述的电机(51)包括减速器(54)，所述电机(51)的输出轴通过减速器(54)与螺旋件(53)的一端相连，螺旋件(53)位于给料管(52)中，给料管(52)的一端与电机(51)的外壳固接。
7、如权利要求1所述的板坯连铸结晶器保护渣自动加入装置，其特征在于：所述的电动阀门(2)的出口法兰中心点与小料斗(4)的上部入口处中心点的连线与水平面的夹角为30°～90°；所述的大料斗(1)和小料斗(4)的上部均开有通气孔(12)、(42)，该通气孔接有除尘装置或覆盖有透气但不漏渣的除尘材料。
8、如权利要求1所述的板坯连铸结晶器保护渣自动加入装置，其特征在于：在大料斗中设置有第一料位开关(11)，在小料斗中设置有第二料位开关(41)。
9、如权利要求1或6所述的板坯连铸结晶器保护渣自动加入装置，其特征在于：所述的给料管(52)前端弯曲，在给料管(52)上在靠近电机(51)的一端开有进料口，给料管(52)的另一端为出料口；所述的进料口与小料斗(4)的下部相固接，所述的螺旋件(52)采用螺旋丝或螺旋片。
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