CN102632210B - 自动加渣机和加渣方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动加渣机和加渣方法，包括小车机构，小车机构上以可水平摆动的方式安装有输料系统，输料系统的靠近尾部处安装有蓄料系统，输料系统头部为落料管，特征是：落料管与摆臂系统相连，落料管沿结晶器做直线运动。优点是：改变常规的弧线运动加渣方式，采用直线运动加渣，可与结晶器截面一致，实现完全加渣，能够全面覆盖结晶器的面积；避免钢水与空气二次氧化，减少钢水氧化物杂质，提高铸坯质量，降低工人劳动强度，减少操作事故，节约生产成本，提高连铸生产操作的自动化水平。保护渣厚度检测功能，可控保护渣添加数量，避免保护渣浪费。整体结构设计合理，结合生产实际需要，低损耗，无浪费，运行方便，易于操作。

Description

自动加渣机和加渣方法

技术领域

本发明涉及一种在冶金行业炼钢工艺中，利用保护粉料对熔融金属的处理领域，属于IPC分类B21D 11/111，特别是涉及一种自动加渣机和加渣方法。

背景技术

连铸生产中, 结晶器是连铸机的关键部件，液态钢水通过结晶器进行第一次冷却形成初生坯壳，钢坯通过结晶器作上下往复运动而脱离，此环节中需不断向结晶器内的液态钢表面添加保护渣, 一方面能使钢坯与结晶器之间充分的润滑并控制热传递 ，另一方面保护渣完全覆盖液态钢水，可隔离钢水与空气接触，对保持钢的成分, 防止钢液接触空气而二次氧化,减少钢坯内部氧化物夹杂,顺利脱离结晶器起着关键的作用, 是不可缺少的工序，我国连铸工艺复杂，现场设备安装紧凑，空间狭小，自动加渣技术发展较慢，大都采用手动加渣方式加入保护渣。但人工加渣的随意性大, 结晶器中渣层厚度不均匀, 易造成卷渣、钢水二次氧化等问题而影响铸坯的表面和内在质量。有鉴于此,为了提高连铸坯质量和改善工人的劳动条件, 近年来国内逐步开发出不同的结晶器保护渣自动加渣技术，但是普及率不高，大多仍旧采用人工加渣的方式，仅有的几家钢厂采用进口的自动加渣机，不但价格昂贵，且不能完全覆盖水口加渣，需要人工补渣，仍然影响钢坯质量。

现有技术中，申请专利号为200820187959和 201110032085.8的中国专利“宽断面板坯自动加渣系统”、“一种双管自动加渣机”，两份文件所披露的技术内容存在以下不足：

1、移动加渣。申请专利号为200820187959的加渣机工作时整体机身与输料管同时移动，更换保护渣料或填料时，需要操作工人与机器同时移动，随走随加，操作困难，容易发生事故。

2、没有加热保护渣功能，直接加入冷渣。申请专利号为201110032085.8的加渣机直接将渣料传输到结晶器中，渣料内含有潮气，影响钢坯质量。

3、无法接近水口，需要人工补加渣料。申请专利号为200820187959的加渣机移动时水口处出现死角，摆臂移动到最小范围时距离水口处较远，不能覆盖水口

此外，国外引进的自动加渣机，下渣管成弧线运动，无法吻合结晶器形状，造成渣料浪费或添加渣料不足的问题，其支管过长，占地面积非常大，不易操控

人们期望获得一种技术效果更好的自动加渣系统，不但提高钢坯质量更能提高生产的安全性。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种自动加渣机和一种自动加渣方法，该加渣机和加渣方法能够全面覆盖结晶器的面积。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种自动加渣机，包括小车机构，小车机构上以可水平摆动的方式安装有输料系统，输料系统的靠近尾部处安装有蓄料系统，输料系统头部为落料管，其特征是：落料管与摆臂系统相连，落料管沿结晶器长度方向做直线运动，且落料管始终垂直于结晶器的长度方向。

所述输料系统由输料电机、输料管、伸缩管、弹性连接管、落料管自其尾部至头部依次相连构成，其中，落料管的下表面上还设有落料口，

输料系统还包括尾部与输料电机相连的柔性绞龙，柔性绞龙依次穿过输料管、伸缩管、弹性连接管和落料管，柔性绞龙的头部位置与落料口的位置对应。

本发明还可以采用如下技术方案：

蓄料系统包括蓄料箱，蓄料箱底部出料口与安装有输料系统的旋转连接器的上部通口相连，旋转连接器的后侧与输料电机相连，前侧与输料管相连。

摆臂系统包括摆臂，摆臂的前端通过固定卡套与落料管连接，摆臂的后端固接有摆臂滑块，摆臂滑块与摆臂丝杠相连，摆臂丝杠与摆臂驱动电机相连。

落料口的下端设有导流板，导流板上设有分流槽。

输料管上设有管状加热器，在输料管上管状加热器的头部方向上设有排气孔。

小车机构包括有底盘，底盘上设有接料箱，用于安装有输料系统的旋转连接器的底部设有卸料阀，卸料阀通过卸料口与接料箱相连。

一种上述自动加渣机的加渣方法，保护渣从蓄料系统流入到输料管中，输料管中的柔性绞龙被输料电机驱动，带动保护渣前进，同时，摆臂系统带动落料管进行水平的往复运动，输料管进行水平的摆动，柔性绞龙在弹性连接管内发生弯曲以改变输料方向，弹性连接管做弯曲运动，伸缩管相对于输料管做轴向伸缩运动以补偿在输料系统长度方向上的变化，保护渣由落料口落出。

保护渣由落料口落出后，先落在导流板上，经过分流槽后均匀的覆盖在结晶器内。

所述自动加渣机还包括有安装在结晶器上的渣料厚度传感器，根据渣料厚度传感器检测的渣料厚度来调节输料系统的电机转速来控制保护渣的输料速度。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明采用了以上技术方案后，改变了常规的弧线运动加渣方式，由弧线运动自动转变为直线运动加渣，可与结晶器截面一致，实现完全加渣，不留死区，避免了钢水与空气二次氧化，减少钢水氧化物杂质，提高了铸坯质量, 降低了工人劳动强度, 减少了操作事故, 节约了生产成本, 提高了连铸生产操作的自动化水平。创新设计保护渣厚度检测功能，可控保护渣添加数量，避免保护渣浪费。独特的管状加热器直接设置在输料管上，功率低，热损小，方便加热加渣一体化，无需另外设置加热设备，整体设计合理，结合生产实际需要，低损耗，不浪费，运行方便，操作容易，比现有的自动加渣机各方面有了很大的提高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的俯视图。

图中：1、落料管； 2、落料口； 3、柔性绞龙； 4、弹性连接管； 5、伸缩管； 6、轴向密封圈； 7、排气孔； 8、管状加热器； 9、左输料管； 10、料位传感器； 11、报警器； 12、蓄料箱； 13、触摸显示屏； 14、旋转连接器； 15、输料电机； 16、控制柜； 17、摆臂驱动电机； 18、升降调整螺母；  19、小车机构；  20、卸料口；  21、接料箱；  22、卸料阀；  23、下支撑臂；  24、下摆臂；  25、上支撑臂；  26、下摆臂滚轮；  27、上摆臂滚轮； 28、上摆臂；  29、固定卡套；30、导流板； 31、分流槽； 32、保护渣； 33、钢水；  34、渣料厚度传感器； 35、结晶器；36、水口；  37、齿轮副； 38、下摆臂丝杠； 39、上摆臂丝杠； 40、底盘；  41、出料口； 42、上摆臂滑块； 43、加料筛网； 44、下摆臂滑块； 45、右输料管。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

实施例1：

本发明可以选用1套输料系统、也可选用2套输料系统，也可选用更多数量的输料系统。本实施例仅描述选用了2套输料系统的实施例。

请参阅图1至图2，一种自动加渣机，包括小车机构19，小车机构上以可水平摆动的方式安装有2套输料系统——左侧输料系统和右侧输料系统，输料系统的靠近尾部处安装有蓄料系统，输料系统的头部为落料管1，落料管与摆臂系统相连，落料管沿结晶器35做直线运动。

每套输料系统由输料电机15、输料管9、轴向密封圈6、伸缩管5、弹性连接管4、落料管1自其尾部至头部依次相连构成，其中，落料管的下表面上还设有落料口2，输料系统还包括尾部与输料电机相连的柔性绞龙3，柔性绞龙依次穿过输料管、轴向密封圈、伸缩管、弹性连接管和落料管，柔性绞龙的头部位置与落料口的位置对应。

柔性绞龙：在本发明以前都是采用不可弯曲输料的硬性绞龙，以专利号为201110032185.8的中国专利为典型应用例，而本发明所述的绞龙为可弯曲并可迂回输送渣料的一种可柔性绞龙，在摆臂的作用下，绞龙在弹性连接管内发生弯曲以改变输料方向。如：结晶器宽度为2.1m时，即落料管在2.1m的长度范围内往复运动，要求输料管内的柔性绞龙头部垂直于结晶器输料，在其弹性连接管处的弯曲角度为32°。

可沿输料管轴向移动的伸缩管：本发明以前是采用凸轮结构的移动来改变输料过程不断变化的半径的，以专利号为201110032185.8的中国专利为典型应用例。而本发明是在输料管外加一伸缩管，可沿输料管轴向伸缩来改变不断变化的半径，伸长半径在0-300mm之间。这样，伸缩管可沿输料管轴向移动来改变不断变化的输料输料系统整体的半径，输料半径变化可达440mm。伸缩管的内径大于输料管的外径，伸缩管与输料管之间依靠轴向密封圈6密封。

可弯曲的弹性连接管：本发明以前落料口是在输料管上，输料管在外力的驱动下做弧线摆动，在结晶器的上方与结晶器有约30^。的偏角，且在结晶器的上方做弧线运动，不能使渣料100%的进入到结晶器内，以国外的加渣机为例，本发明中输料管在外力的驱动下做弧线摆动，弹性连接管做弯曲运动，最终保持落料口运动轨迹与结晶器吻合，并且保持落料口与结晶器垂直。。当摆臂最大开放度为2.1米时，落料口与输料管外的弹性连接管处有32°夹角

柔性绞龙后侧与输料电机相连，输料电机为变频电机，在控制系统的控制下，输料电机的转速可以发生改变。柔性绞龙在输料电机的驱动下，将保护渣由旋转连接器运送到落料管带有倾斜角度的落料口处。

输料系统中输料管前端分别安装了弹性连接管和伸缩管。二者相结合，才能实现在上下摆臂的带动下，弹性连接管做弯曲运动，伸缩管相对于输料管做轴向伸缩运动以实现输料系统在长度方向上的变化，并补偿落料管在结晶器的不同位置处的摆角，使得左右输料管弧形运动转变成左右落料管的直线运动，保护渣从左右落料口输出后，通过其下部安装的左右导流板使落料轨迹与结晶器截面相吻合且落料管始终与结晶器的长度方向垂直。

本实施例中包括上、下两套摆臂系统，每套摆臂系统包括摆臂，摆臂的前端通过固定卡套29与落料管连接，摆臂的后端与摆臂滑块相固接，摆臂滑块与摆臂丝杠相连，两根摆臂丝杠之间通过由相同齿轮组成的齿轮副37之间传动，其中一根丝杠与摆臂驱动电机17之间构成传动副。下支撑臂23通过下摆臂滚轮26支撑下摆臂24横向移动，上支撑臂25通过上摆臂滚轮27支撑上摆臂28横向移动，并且上摆臂与下摆臂做相反方向运动。

由于上摆臂丝杠39和下摆臂丝杠38设置在同一个平面内设置，上摆臂滑块42和下摆臂滑块44等高，上摆臂和下摆臂不等高，因此与之相连的上摆臂28、下摆臂24沿各自的轨迹交叉横向移动，而且上下摆臂28、下摆臂24前端“V”型结构的设计使得上摆臂28、下摆臂24分别只带动左输料管9、右输料管45摆动，其负荷小，摩擦小，驱动功率低，仅为0.75KW，而以前的技术中，以专利号为200820187959的中国专利为典型应用例，则是除小车之外连同蓄料箱整体移动，负荷非常大，摩擦大，驱动功率大于3KW。

在本发明以前，操作人员在往蓄料箱加料时其高度太高，以专利号为200820187959的中国专利为典型应用例，费时、费力，而本发明由于采用了水平排列的上、下摆臂丝杠来带动上、下摆臂牵引左、右输料管偏转，因此，可在很小的高度空间内布置驱动机构，从而降低了蓄料箱的高度，在不减小蓄料箱容积的情况下降低加料难度，实现了人性化设计，降低工人劳动强度，增强安全性。

蓄料系统包括蓄料箱12，蓄料箱的顶部还设有加料筛网43，蓄料箱底部设有出料口41，出料口与安装有输料系统的旋转连接器14的上部通口相连，旋转连接器的后侧与输料电机15相连，前侧与输料管9相连。

在蓄料箱的外部还设有报警器11，在蓄料箱的内侧、两个锥形进料口上端分别装有料位传感器10。蓄料箱下部设计有卸料阀22，卸料阀22的下部设置卸料口20，保护渣通过卸料阀22、卸料口20，穿过小车机构的底盘40，到达小车机构19底部设有的接料箱21。其作用是可将蓄料箱12内残余的渣料通过该闸阀的打开从卸料口20全部直接落到放在小车底部的接料箱21内，在本发明以前都是将残余的渣料仍通过绞龙从落料口2处排出，以专利号为200820187959的中国专利为典型应用例，造成渣料和时间很大的浪费。

落料口的下端设有导流板30，导流板上设有分流槽31，导流板可根据结晶器厚度进行更换。在本发明以前没有任何一种加渣机采用导流板结构，仅仅是出落口与输料管具有一定角度或设置出料筒，以专利号为CN201020288291.6的中国专利为例。而本发明是在落料口2的下方采用了导流板30，使得从落料口2落下来的渣料先落在导流板30上，经过分流槽31和弧形区域后均匀的覆盖结晶器内，此设计更能覆盖到水口36的死区，导流板30的材质为耐热非金属材料，可防止与检测液面的设备发生干扰。

在输料管上分别设有管状加热器8，在输料管上的管状加热器头部方向上设有排气孔。渣料内的水汽可通过左输料管上设置的排气孔7迅速排出，可排除潮气，提高钢坯质量。在本发明以前，是没有在输料过程种对渣料加热的，多数是在加渣机以外另设一套渣料加热装置，将加热后的渣料装入加渣机，也有在蓄料箱体外加热并保温的设置，功率10KW，消耗过大的热量，以专利号为200820187959的中国专利为典型应用例，这两种方式都必须配备搅拌装置以保证渣料温度分布的均匀，不但加大对加渣机本身的热辐射，而且使设备处于高温运行状态，加快加渣机传送部件的磨损，而本发明是将管状加热器8嵌入到输料系统的中部，如图所示，对传送系统没有热辐射，热损非常小，热效率高，加热功率低，减小渣料与钢液的温差，本实施例中，每根管状加热器8上的热功率为1.5KW时可以保证出料口温度为75-100℃。

小车机构19包括底盘40，底盘边角设有四个升降调整螺母18，可根据连铸机结晶器高度调整加渣机落料管高度。这一结构可参考CN201110032085.8的申请公开说明书第53自然段，本说明书中不再赘述。

本发明还要求保护板坯绕绞式自动加渣机，可根据连铸机的拉钢速度设定控制触摸显示屏13。在触摸显示屏13上通过手触形式可进行工作宽度设定、加渣量设定、保护渣加热温度设定等。在触摸显示屏13上进行操作指令，通过安装在控制柜16内的控制装备执行。

在本发明以前大多是根据钢坯宽度设定加料宽度，人工调整丝杠带动左右螺母，将输料管及落料口设定在规定的范围内（以专利号为200820187959的中国专利为典型应用例），而本发明是采用PLC设定，触摸显示屏一键操作来完成。可根据连铸机的拉钢速度通过程序自动调节保护渣加渣量。

一种上述自动加渣机的加渣方法，当渣料加满蓄料箱之后，由料位传感器检测渣料的使用量，保护渣从蓄料系统流入到输料管中，输料管中的绞龙被输料电机驱动，使得渣料沿着螺旋式绞龙向前推进至输料管，并在输料管）内通过其外部的管状加热器将渣料加热至75~100℃，同时，上下摆臂系统分别带动带动落料管进行水平的往复运动，通过弹性连接管做弯曲运动，伸缩管相对于输料管做轴向伸缩运动以实现在输料系统长度方向上的变化以带动输料管进行水平的摆动，绞龙在弹性连接管内发生弯曲以改变输料方向，保护渣由落料口落出，左右落料口与结晶器始终保持垂直状态，达到渣料100%的落到结晶器内。

保护渣32由落料口落出后，先落在导流板上，经过分流槽后均匀的覆盖在结晶器内。

所述自动加渣机还包括有安装在结晶器35上的渣料厚度传感器34，根据渣料厚度传感器检测的渣料厚度来调节输料系统的电机转速来控制保护渣32的输料速度。本发明以前人工加渣时，只能靠目测或经验估计保护渣添加的多少，无法确认准确数据，容易造成保护渣添加不足，达不到生产需要或保护渣添加过多，造成浪费，增加生产成本的情况。本发明之前的任何加渣机都没有设置检测钢水33表面保护渣厚度功能，本发明所述的渣料厚度传感器，设置在结晶器钢水表面添加的保护渣上部，可检测添加的保护渣厚度，然后将检测的信号反馈给输料电机，由此改变输料电机的转速带动柔性绞龙增加或减少加渣量，避免保护渣浪费。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自动加渣机，包括小车机构，小车机构上以可水平摆动的方式安装有输料系统，输料系统的靠近尾部处安装有蓄料系统，输料系统头部为落料管，其特征是：落料管与摆臂系统相连，落料管沿结晶器长度方向做直线运动，且落料管始终垂直于结晶器的长度方向；

所述输料系统由输料电机、输料管、伸缩管、弹性连接管、落料管自其尾部至头部依次相连构成，其中，落料管的下表面上还设有落料口；

输料系统还包括尾部与输料电机相连的柔性绞龙，柔性绞龙依次穿过输料管、伸缩管、弹性连接管和落料管，柔性绞龙的头部位置与落料口的位置对应。

2.根据权利要求1所述的自动加渣机，其特征是：所述蓄料系统包括蓄料箱，蓄料箱底部出料口与安装有输料系统的旋转连接器的上部通口相连，旋转连接器的后侧与输料电机相连，前侧与输料管相连。

3.根据权利要求1所述的自动加渣机，其特征是：所述摆臂系统包括摆臂，摆臂的前端通过固定卡套与落料管连接，摆臂的后端固接有摆臂滑块，摆臂滑块与摆臂丝杠相连，摆臂丝杠与摆臂驱动电机相连。

4.根据权利要求1所述的自动加渣机，其特征是：所述落料口的下端设有导流板，导流板上设有分流槽。

5.根据权利要求1所述的自动加渣机，其特征是：所述输料管上设有管状加热器，在输料管上管状加热器的头部方向上设有排气孔。

6.根据权利要求1所述的自动加渣机，其特征是：所述小车机构包括有底盘，底盘上设有接料箱，用于安装有输料系统的旋转连接器的底部设有卸料阀，卸料阀通过卸料口与接料箱相连。

7.一种使用如权利要求1~6中任意一项所述自动加渣机的加渣方法，其特征是：保护渣从蓄料系统流入到输料管中，输料管中的柔性绞龙被输料电机驱动，带动保护渣前进，同时，摆臂系统带动落料管进行水平的往复运动，输料管进行水平的摆动，柔性绞龙在弹性连接管内发生弯曲以改变输料方向，弹性连接管做弯曲运动，伸缩管相对于输料管做轴向伸缩运动以实现输料系统在长度方向上的变化，并补偿落料管在结晶器的不同位置处的摆角，保护渣由落料口落出。

8.根据权利要求7所述的加渣方法，其特征是，保护渣由落料口落出后，先落在导流板上，经过分流槽后均匀的覆盖在结晶器内。

9.根据权利要求7所述的加渣方法，其特征是，所述自动加渣机还包括有安装在结晶器上的渣料厚度传感器，根据渣料厚度传感器检测的渣料厚度来调节输料系统的电机转速来控制保护渣的输料速度。

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