CN104498660B - Zdz型双轴自动负压排渣装置及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了ZDZ型双轴自动负压排渣装置及其控制系统，包括行走机构、真空仓、吸渣管和真空泵，真空仓下端设有行走机构，上端设有抽真空的真空泵，吸渣管连通于真空仓上端部，吸渣管与真空仓连通处设有逆止阀，排渣管连通于真空仓下端部，排渣管口设有自动阀门，真空仓外壁上设有控制阀门空气压力继电器，吸渣管中间位置有一段为软连接，真空仓上设有机械臂，机械臂后端具有升降扇型齿，升降扇型齿后端与摆线针轮减速电机连接。本发明吸渣管口可实现由中心向四周螺旋运动吸取钢包液面浮渣；吸渣过程均匀还能快速完成吸渣流程，同时真空仓上还有设有进气系统，可以再吸渣之后，对真空仓进行加压，使渣快速排尽。

Description

ZDZ型双轴自动负压排渣装置及其控制系统

技术领域

本发明涉及炼钢排渣件技术领域，具体属于ZDZ型双轴自动负压排渣装置及其控制系统。

背景技术

炼钢炉内的冶炼钢渣在未采取有关措施的情况下，出钢过程中会大量进入钢包，漂浮在钢水表面，因含有大量的FeO和P₂O₅等有害成份，对钢水炉后处理带来诸多不利因素。因此减少钢包携带冶炼钢渣，是炼钢好坏的关键技术，尤其是高品质钢种。国内目前用于减少钢水终渣的方法，一是采用挡渣球等装置，在钢水出炉前将钢渣挡在炉内，使钢渣不跟随钢水进入钢包。挡渣装置若采用机械投放入炉，则设备庞大、投资高、现有钢厂的旧厂房受条件限制，而难以安装，人工投放则劳动条件恶劣，劳动强度大，并且投放成功率低，常不能有效阻止钢渣进入钢包。采用机械或人工扒除钢包内的钢渣，由于钢渣漂浮在钢水表面，机械动作不灵活，机械设备的工作环境差，因而故障多。人工扒渣同样存在劳动环境差，劳动强度大等问题。目前还采用了一种倒包法，但在倒包处理过程中，钢水以及钢水温度损失大，耐火材料消耗高，并且延长了钢水的处理周期，故而未能广泛采用。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供了ZDZ型双轴自动负压排渣装置，吸渣管口可实现由中心向四周螺旋运动吸取钢包液面浮渣；此动作可排除渣面流动性差，固定点吸渣不均匀的缺点，不仅使吸渣过程均匀还能快速完成吸渣流程，从而保证钢水的温度不损耗；同时真空仓上还有设有进气系统，可以再吸渣之后，对真空仓进行加压，使渣快速排尽。

本发明采用的技术方案如下：

ZDZ型双轴自动负压排渣装置，包括行走机构、真空仓、吸渣管和真空泵，所述真空仓下端设有行走机构，上端设有抽真空的真空泵，吸渣管连通于真空仓上端部，吸渣管与真空仓连通处设有逆止阀，排渣管连通于真空仓下端部，排渣管口设有自动阀门，真空仓外壁上设有控制阀门空气压力继电器，所述的吸渣管中间位置有一段为软连接，所述真空仓上设有机械臂，机械臂与真空仓转动连接，机械臂前端与吸渣管连接，后端具有升降扇型齿，升降扇型齿后端与摆线针轮减速电机连接，控制机械臂围绕支点进行扇形摆动，减速电机通过电机支架固定，电机支架固定于真空仓上，所述的真空仓上还连接进气系统。

所述的真空仓下端设有回转机构，回转机构设置于行走机构上，所述的回转机构由直连型减速电机和回转支撑架构成，回转支撑架固装于直连型电机上，真空仓设置于回转支撑架上。

所述的进气系统由空气压缩机、输气管和制动控制阀构成，输气管一端连接于空气压缩机上，另一端连接于真空仓上，靠近真空仓端设有制动控制阀。

所述的真空仓内设有底面从排渣管连接口向四周逐渐升高形成一个坡度，便于钢渣快速排出排尽。

所述的真空仓上盖内设有智能摄像头用于观察真空仓排渣情况。

所述真空仓后端架置升降传动系统。

ZDZ型双轴自动负压排渣装置的排渣方法，第一步，将钢水包车开到排渣区与吸排渣区系统工位吻合后，吸渣管管口由机械臂控制落到钢水浮渣表面，吸渣管可由水平轴和垂直双轴联动，吸渣管口实现由中心向四周螺旋运动吸取钢包液面浮渣；此动作可排除渣面流动性差，固定点吸渣不均匀的缺点，不仅使吸渣过程均匀，还能快速完成吸渣流程，吸渣时间可由固定点吸渣17秒节约到10秒-12秒，从而保证钢水的温度不损耗。

第二步，启动真空仓顶负压抽气真空泵，使真空仓里的空气负压达与吸附钢液重力设定值相同，吸渣管口与钢包里浮渣液面咬合，则由安装在真空仓顶端的智能摄像系统远程观察控制完成；

第三步，在排渣管出口安装有自动控制阀门，当真空仓内的吸取钢渣液面达到上止点时，通过空气压力继电器自动打开排渣阀门，使吸入真空仓的液态钢渣顺利排出，为了使仓内钢渣在未凝固前充分快速的排出，同时开启空气压缩机，打开输气阀门，将压力空气输入真空仓，使仓内由上而下形成排压力，从而沉在仓底的液态钢渣充分迅速排出。

ZDZ型双轴自动负压排渣装置的控制系统，所述的该系统包括旋转机构控制模块、升降机构控制模块和真空机构控制模块，所述的旋转机构控制模块、升降机构控制模块和真空机构控制模块均连接到PLC控制芯片，所述的真空机构模块由真空压力检测仪、压力传感器和压力变送器检测及控制构成，通过旋转机构控制模块和升降机构控制，控制吸渣管插入钢包渣层，通过真空压力检测仪、压力传感器和压力变送器检测及控制启动真空仓顶负压抽气真空泵，使真空仓里的空气负压达与吸附钢液重力设定值相同，当真空仓内的吸取钢渣液面达到上止点时，通过真空压力检测仪、压力传感器和压力变送器检测及控制再启动真空泵加压，从而沉在仓底的液态钢渣充分迅速排出。

所述的系统还包括激光测距仪测量液面吸附的深度。

所述的系统还设有声光报警控制和视频监控仪。

与已有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明吸渣管口可实现由中心向四周螺旋运动吸取钢包液面浮渣；此动作可排除渣面流动性差，固定点吸渣不均匀的缺点，不仅使吸渣过程均匀还能快速完成吸渣流程，从而保证钢水的温度不损耗；同时真空仓上还有设有进气系统，可以再吸渣之后，对真空仓进行加压，使渣快速排尽。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图；

图2为本发明装置系统控制动作过程的示意图；

图3为本发明真空泵控制电路；

图4为本发明真空仓旋转控制电路；

图5为本发明真空仓升降控制电路。

具体实施方式

参见附图，ZDZ型双轴自动负压排渣装置，包括行走机构1、真空仓2、吸渣管3和真空泵4，所述的真空仓2下端设有回转机构5，回转机构5设置于行走机构1上，所述的回转机构5由直连型减速电机501和回转支撑架502构成，回转支撑架502固装于直连型电机501上，真空仓2设置于回转支撑架502上，所述真空仓2上端设有抽真空的真空泵4，吸渣管3连通于真空仓2上端部，吸渣管3与真空仓2连通处设有逆止阀201，排渣管6连通于真空仓2下端部，排渣管6口设有自动阀门601，真空仓2外壁上设有控制阀门601空气压力继电器202，所述的吸渣管3中间位置有一段为软连接301，所述真空仓2设有机械臂7，机械臂7与真空仓2转动连接，机械臂7前端与吸渣管连接，后端具有升降扇型齿701，升降扇型齿701后端与摆线针轮减速电机8连接，控制机械臂围绕支点进行扇形摆动，减速电机8通过电机支架801固定，电机支架801固定于真空仓2上，所述的真空仓2上还连接进气系统9，所述的进气系统由空气压缩机901、输气管902和制动控制阀903构成，输气管902一端连接于空气压缩机901上，另一端连接于真空仓2上，靠近真空仓2端设有制动控制阀903。所述的真空仓内设有底面从排渣管连接口向四周逐渐升高形成一个坡度，便于钢渣快速排出排尽，所述的真空仓上盖内设有智能摄像头10用于观察真空仓排渣情况，所述真空仓后端架置升降传动系统。

当设备正常状态下转动按钮处在正常状态，按钮启动按钮真空泵在压力未达到设定值的情况下开始工作，同时回转机构也将有待机位移向工作位，接到真空仓储能完毕和旋转到位后，升降系统下降至预先设置工作位，真空仓执行机构接到吸渣管信号后打开阀门释放负压瞬间将钢渣吸至真空仓，压力平衡后真空阀自动关闭，升降系统提升至待机位，同时排渣阀打开排空钢渣，旋转系统接收到排渣阀信号回到待机位。

吸渣控制过程，由控制系统发出对回转机构和真空泵的指令，回转机构由待机位移至工作位，升降吸渣管由机械臂通过摆线针轮减速电机连接控制，其吸渣管由待机位插入钢包渣层内，智能检测位真空仓储能结束待命位，由执行机构释放负压吸取钢渣至真空仓关闭阀门，升降吸渣管上升至待机位，排渣阀打开，排空后自动关闭，回转机构回待机位。

ZDZ型双轴自动负压排渣装置的排渣方法，第一步，钢水包车开到排渣区与吸排渣区系统工位吻合后，吸渣管管口由机械臂控制落到钢水浮渣表面，吸渣管可由水平轴和垂直双轴联动，吸渣管口实现由中心向四周螺旋运动吸取钢包液面浮渣。此动作可排除渣面流动性差，固定点吸渣不均匀的缺点，不仅使吸渣过程均匀，还能快速完成吸渣流程，现以80T-120T钢包直径4000mm计算，钢渣厚度80-100mm，吸80％留20％钢渣保温，吸渣时间可由原来固定点吸渣17秒节约到10秒-12秒，从而保证钢水的温度不损耗；

第二步，启动真空仓顶负压抽气真空泵，使真空仓里的空气负压达0.065～0.08MPa，在此压力下，吸渣口产生的吸力足以将比重为2.7±2(材料的比重，如碳钢的比重为7.85)液态钢渣吸入真空仓，管口与钢包里浮渣液面咬合，则由安装在真空仓顶端的智能摄像系统远程观察控制完成；

第三步，在排渣管出口安装有自动控制阀门，当真空仓内的吸取钢渣液面达到上止点时，通过空气压力继电器自动打开排渣阀门，使吸入真空仓的液态钢渣顺利排出，为了使仓内钢渣在未凝固前充分快速的排出，同时开启空气压缩机，打开输气阀门，将12MPa的压力空气输入真空仓，使仓内由上而下形成排压力，从而沉在仓底的液态钢渣充分迅速排出。

ZDZ型双轴自动负压排渣装置的控制系统，所述的该系统包括旋转机构控制模块、升降机构控制模块和真空机构控制模块，所述的旋转机构控制模块、升降机构控制模块和真空机构控制模块均连接到PLC控制芯片，所述的真空机构模块由真空压力检测仪、压力传感器和压力变送器检测及控制构成，通过旋转机构控制模块和升降机构控制，控制吸渣管插入钢包渣层，通过真空压力检测仪、压力传感器和压力变送器检测及控制启动真空仓顶负压抽气真空泵，使真空仓里的空气负压达与吸附钢液重力设定值相同，当真空仓内的吸取钢渣液面达到上止点时，通过真空压力检测仪、压力传感器和压力变送器检测及控制再启动真空泵加压，从而沉在仓底的液态钢渣充分迅速排出，所述的系统还包括激光测距仪测量液面吸附的深度，所述的系统还设有声光报警控制和视频监控仪；系统电路采用双路自切转换开关及相序保护供电系统，旋转机构控制模块、升降机构控制模块和真空机构控制模块配有相应热过载保护器件，PLC智能模块、电源以及仪表检测、监控UPS供配电系统，工作站通过数据线与PLC互联，UPS电源2KVA容量，供给工作台、PLC、视频监视仪及压力表，所有设备在正常情况都处于互锁状态在设备调试、设备检修、紧急故障将转换按钮调到调试状态，解除和其他设备互锁，可以进入点动操作每台设备，确保突发事件时局部设备仍能正常运转。

当设备正常状态下转换按钮处在正常状态，启动按钮旋转机构也将有待机位移向工作位，升降系统下降至预先设置工作位，真空泵在压力、流量检测及压力自动调节阀的协作下，配合吸渣管将钢渣吸进真空仓，当真空仓液位达到设定值时，排渣阀打开等到钢渣吸尽时排渣延时数秒关闭阀门，升降系统由工作位提升至待机位，旋转系统也将待机位；所述的视频监视仪有两个摄像机，在真空室设有窥视孔处，设有耐高温防护罩，摄像机1#安装在防护罩内，摄像机2#为智能球机安装在吸渣管外侧靠近吸渣管，以便观察吸渣管和钢包情况。

设备运行系统控制过程，控制系统启动，旋转机构由待机位移向工作，测距仪和保护罩同时工作反馈信号和数据，真空吸渣管根据反馈数据行至渣层，同时真空泵开始工作，吸渣管配合匀速下降至钢水面，真空管的压力、流量检测信号并反馈，真空仓达到设置容量的70％时，排渣阀自动打开，排渣并反馈信号，由窥视孔摄像机监测和软件延时确定，真空吸渣完毕后延时数秒排闸阀自动关闭并反馈信号；真空压力超过上限时，调节阀自动打开/关闭调节真空并反馈出信号，真空压力瞬速超过上限且流量达到微值时真空泵自动停止，由吸渣口摄像机监测、分析后确定，升降结构收到排渣阀开关位信号和真空泵停止信号后由工作位升至待机位并馈出信号。

Claims (10)

1.ZDZ型双轴自动负压排渣装置，包括行走机构、真空仓、吸渣管和真空泵，其特征在于：所述真空仓下端设有行走机构，上端设有抽真空的真空泵，吸渣管连通于真空仓上端部，吸渣管与真空仓连通处设有逆止阀，排渣管连通于真空仓下端部，排渣管口设有自动阀门，真空仓外壁上设有控制阀门空气压力继电器，所述的吸渣管中间位置有一段为软连接，所述真空仓上设有机械臂，机械臂与真空仓转动连接，机械臂前端与吸渣管连接，后端具有升降扇型齿，升降扇型齿后端与摆线针轮减速电机连接，所述的真空仓上还连接进气系统。

2.根据权利要求1所述的ZDZ型双轴自动负压排渣装置，其特征在于：所述的真空仓下端设有回转机构，回转机构设置于行走机构上，所述的回转机构由直连型减速电机和回转支撑架构成，回转支撑架固装于直连型电机上，真空仓设置于回转支撑架上。

3.根据权利要求2所述的ZDZ型双轴自动负压排渣装置，其特征在于：所述的进气系统由空气压缩机、输气管和制动控制阀构成，输气管一端连接于空气压缩机上，另一端连接于真空仓上，靠近真空仓端设有制动控制阀。

4.根据权利要求3所述的ZDZ型双轴自动负压排渣装置，其特征在于：所述的真空仓内设有底面从排渣管连接口向四周逐渐升高形成一个坡度。

5.根据权利要求4所述的ZDZ型双轴自动负压排渣装置，其特征在于：所述的真空仓上盖内设有智能摄像头用于观察真空仓排渣情况。

6.根据权利要求5所述的ZDZ型双轴自动负压排渣装置，其特征在于：所述真空仓后端架置升降传动系统。

7.根据权利要求1-6其中之一所述的ZDZ型双轴自动负压排渣装置的排渣方法，其特征在于：第一步，将钢水包车开到排渣区与吸排渣区系统工位吻合后，吸渣管管口由机械臂控制落到钢水浮渣表面，吸渣管可由水平轴和垂直双轴联动，吸渣管口实现由中心向四周螺旋运动吸取钢包液面浮渣；

第二步，启动真空仓顶负压抽气真空泵，使真空仓里的空气负压达与吸附钢液重力设定值相同，吸渣管口与钢包里浮渣液面咬合，则由安装在真空仓顶端的智能摄像系统远程观察控制完成；

第三步，在排渣管出口安装有自动控制阀门，当真空仓内的吸取钢渣液面达到上止点时，通过空气压力继电器自动打开排渣阀门，使吸入真空仓的液态钢渣顺利排出，为了使仓内钢渣在未凝固前充分快速的排出，同时开启空气压缩机，打开输气阀门，将压力空气输入真空仓，使仓内由上而下形成排压力，从而沉在仓底的液态钢渣充分迅速排出。

8.根据权利要求1-6其中之一所述的ZDZ型双轴自动负压排渣装置的控制系统，其特征在于：所述的该系统包括旋转机构控制模块、升降机构控制模块和真空机构控制模块，所述的旋转机构控制模块、升降机构控制模块和真空机构控制模块均连接到PLC控制芯片，所述的真空机构模块由真空压力检测仪、压力传感器和压力变送器检测及控制构成，通过旋转机构控制模块和升降机构控制，控制吸渣管插入钢包渣层，通过真空压力检测仪、压力传感器和压力变送器检测及控制启动真空仓顶负压抽气真空泵，使真空仓里的空气负压达与吸附钢液重力设定值相同，当真空仓内的吸取钢渣液面达到上止点时，通过真空压力检测仪、压力传感器和压力变送器检测及控制再启动真空泵加压，从而沉在仓底的液态钢渣充分迅速排出。

9.根据权利要求8所述的ZDZ型双轴自动负压排渣装置的控制系统，其特征在于：所述的系统还包括激光测距仪测量液面吸附的深度。

10.根据权利要求9所述的ZDZ型双轴自动负压排渣装置的控制系统，其特征在于：所述的系统还设有声光报警控制和视频监控仪。