CN105170969B - 一种气动涡流金属液浮渣清除系统及操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种气动涡流金属液浮渣清除系统及操作方法，结构包括气动表面涡流发生器（1）、捞渣器（2）、金属液包（3）、举升装置（4）、运载车（5）、轨道（6）、废渣斗（7）和滚柱（8）；其中气动表面涡流发生器（1）呈环状置于金属液包（3）沿口，其喷出的导向性空间气流使金属液面形成涡流，使浮渣聚于金属液包（3）中部。捞渣时捞渣器（2）处于金属液包（3）中部，举升装置（4）带动捞渣器（2）上升捞渣。举升装置（4）置于运载车（5）上，运载车（5）沿轨道（6）移动。通过滚柱（8）使捞渣器（2）倾翻可将废渣卸在废渣斗（7）内。优点：结构和操作流程简单，节能高效，除渣彻底，适于冶金领域高温浮渣清除。

Description

一种气动涡流金属液浮渣清除系统及操作方法

技术领域

本发明涉及一种气动涡流金属液浮渣清除系统及操作方法，具体而言是涉及一种采用液体表面涡流浮渣聚中原理的高效节能型浮渣清除系统，以及该系统的具体操作流程，属于冶金技术领域。

背景技术

在冶金过程中，特别是采用火法冶金的工艺条件下，熔融的金属液盛装在金属液包内，由于除杂质工艺的需要，往往会在金属液内投入除杂质的原料，当除杂质的原料与杂质相互作用后，会形成漂浮在金属液面的浮渣。如果这些浮渣不能干净、快速地清除掉，不仅会影响金属制品的质量，还会由于散热时间过长，而增加能耗，对企业效益有直接影响。

当前，在冶金行业普遍采用的去除液面浮渣的非人工方法主要有两种方法：一种是采用金属液包底部出料的方法，由于浮渣在金属液面上附近，底部为无渣金属液，通过金属液包底部的出口让无渣金属液流出，当液面降到金属液包底部时再停止出液，从而达到去除浮渣的目的。但底部的出液口会带来安全隐患，目前大部分大中型金属液包采用的的无底部出液口的形式。另一种方法是采用液面机械除渣的方法，实现该方法主要有两种除渣设备，一种是利用往复直线运动的扒渣机，另一种是利用上下运动的捞渣机。扒渣机除渣效率相对要低，除渣不净，还需要配备相应的金属液包运载和倾斜的设备，但因结构简单目前被广泛应用。捞渣机工作效率相对扒渣机要高些，但传统的捞渣机受结构的影响，除渣率并不高。

发明内容

本发明提出的是一种气动涡流金属液浮渣清除系统及操作方法，其目的旨在克服现有除渣设备的不足，具有渣效率高，除渣彻底，工作可靠，寿命长等特点，并能有效降金属损失和金属液包热量散失，达到降低生产成本的目的。

本发明的技术解决方案：一种气动涡流金属液浮渣清除系统，其结构包括气动涡流发生器（1）、捞渣器（2）、金属液包（3）、举升装置（4）、运载车（5）、轨道（6）、废渣斗（7）和滚柱（8）；其中气动涡流发生器呈环状，气动涡流发生器与金属液包共几何轴心，且被放置于金属液包的沿口的上部位置，捞渣器的下部提拉轴与捞渣斗刚性连为一体，下部提拉轴通过转动副与上部提拉轴相联，上部提拉轴与举升装置相联，举升装置被安装于运载车的底部，运载车置于高架的轨道上，废渣斗上有一滚柱。

本气动涡流金属液浮渣清除系统的除渣原理如下：

气动涡流发生器被放置于金属液包沿口附近，并将捞渣器预先沉入金属液包中央液面之下。气动涡流发生器的进气管口注入带压力的气体，通过环形分配气管后，从出气管喷出空间导向气流，该空间气流有两个作用，一是产生液面涡流，二是将金属液包边缘的浮渣向中央驱赶，涡流将进入液面中央的浮渣控制在液面中央的一个小区域内。当浮渣完全进入液面中央后，停止喷气，并提升捞渣器，从而使浮浮渣完全进入捞渣器。其后捞渣器被提出液面，从而完成除渣流程。

本发明的特点是：其核心捞渣部件，即捞渣器在捞渣时的动作是简单的上下直线运动，卸渣时动作非常简单。整个操作过程风险小，易于实现，执行机构可靠性高。使浮渣聚中的表面涡流发生器结构简单，且不必进入金属液内，故工作寿命长，成本低。清渣过程效率高，除渣率高，有效地提高了金属的品质，减少了能耗。

附图说明

图1是气动涡流金属液浮渣清除系统的三维结构示意图；

图2是表面涡流发生器三维结构图；

图3是表面涡流发生器聚渣原理图；

图4是捞渣斗三维图；

图5是捞渣斗剖视图；

图6 是准备捞渣时的状态图；

图7 是捞渣时表面涡流聚渣的状态图；

图8是捞渣时捞渣斗提升的状态图；

图9是卸渣时的状态图。

图中的1是气动涡流发生器、1-1是环形分配气管、1-2是进气管口、1-3是出气管、2是捞渣器、2-1是上部提拉轴、2-2是转动副、2-3是下部提拉轴、2-4是捞渣斗、3是金属液包、4是举升装置、5是运载车、6是轨道、7是废渣斗、8是滚柱。

具体实施方式

如附图所示，1.一种气动涡流金属液浮渣清除系统，其特征在于：包括气动涡流发生器（1）、捞渣器（2）、金属液包（3）、举升装置（4）、运载车（5）、轨道（6）、废渣斗（7）和滚柱（8）；其中气动涡流发生器（1）呈环状，气动涡流发生器（1）与金属液包（3）共几何轴心，且被放置于金属液包（3）的沿口的上部位置，捞渣器（2）的下部提拉轴（2-3）与捞渣斗（2-4）为一体，下部提拉轴（2-3）通过转动副（2-2）与上部提拉轴（2-1）相联，上部提拉轴（2-1)与举升装置（4）相联，举升装置（4）安装于运载车（5）的底部，运载车（5）置于高架的轨道（6）上，废渣斗（7）上有一滚柱（8）。

所述的气动涡流发生器中的环形分配气管（1-1)上有一进气管口(1-2)和多个外伸的出气管(1-3)，进气管和出气管分别与环形分配气管相通，出气管从环形分配气管内侧斜向下伸出，气动涡流发生器（1）可独立移动。

所述捞渣器（2）中的捞渣斗（2-4）为一中间厚、周边薄的双盘反扣立体结构，捞渣斗周边为齿状挡边，捞渣斗中央为一提拉轴，该提拉轴由上下两段组成，下部提拉轴（2-3)与捞渣斗（2-4）相联，上部提拉轴（2-1)与举升装置（4）相联，两段提拉轴间为一转动副（2-2)，提拉轴随举升装置的升降而升降。

所述废渣斗（7）为一容器，废渣斗（7）上有一滚柱（8），该滚柱可自由转动。该滚柱也可不与废渣斗（7）联为一体，而独立被安装在合适的位置。

气动涡流金属液浮渣清除系统的操作方法，包括以下过程：

1）捞渣过程：准备捞渣时，将气动涡流发生器（1）放置于金属液包（3）的沿口处，运载车（5）将捞渣器（2）放置于金属液包（3）的中央，举升装置（4）将捞渣器（2）放下，并使捞渣斗（2-4）没于金属液面下所设定的深度，启动气动涡流发生器（1），具有压力的气体通过进气管口(1-2)进入到环形分配气管（1-1)，再通过出气管(1-3)喷出，喷出的气体将在液态金属表面形成表面涡流，浮渣将在涡流带动下向金属液包（3）中央聚积；停止气体喷出后，浮渣汇聚在捞渣斗（2-4）内被提出金属液面，经静置将残留于捞渣斗（2-4）内的金属液通过捞渣斗（2-4）的边齿漏出，残留金属液漏净后即完成捞渣操作；

2）运载过程：运载车沿轨道将整个除渣装置被转移到废渣斗上方的工作位置，运载过程利用轨道系统或采用起重装置进行移载；

3）卸渣过程：准备卸渣时，准备卸渣时，运载车（5）将捞渣装置移位到废渣斗（7）上部，运载车（5）继续移动，下部提拉轴（2-3)与横置的滚柱（8）相接触，并使下部提拉轴（2-3)绕转动副（2-2)旋转，从而使捞渣斗（2-4）倾斜一定角度，废渣在重力作用下落入废渣斗（7）中，从而完成卸渣操作。

下面结合附图进一步描述本发明的技术方案：

如图1所示，实施过程分为：捞渣操作，运载操作和卸渣操作三个过程，其中，

（1）捞渣操作，在准备实施捞渣作业时，气动涡流发生器被事先放置于金属液包的沿口处，气源进入预备状态。运载车将捞渣器运载至金属液包中央正上方后，此时，捞渣器处于最高位置，如图6所示；

捞渣器的工作部件为图4和图5所示的捞渣斗内，该捞渣斗主体呈双盘反扣结构，中间高，四周低，且在周边有一圈齿状挡边；此时，举升装置启动，通过提拉轴将捞渣器降下；由于捞渣斗的下部分为一向上盘形，故在捞渣斗沉入金属液时不会将浮渣压入金属液内，能很方便地将捞渣斗没入金属液面下一定深度；然后，开启气源，高压气体进入气动涡流发生器的进气管口，通过环形分配气管使气体分布到周向分布的出气管的出口，从而使气体从各出气管高速喷出；

出气管沿环形分配气管呈圆周分布，各气体出口方向为斜向下指向环内部，因此，从每个出气管喷出的气体的速度矢量可分解为沿金属液包几何轴心向下的分量，沿金属液包周向的分量和垂直指向金属液包几何轴线的分量；第一个分量清扫金属液包周边的浮渣，使浮渣处于不稳定状态；各个出气管的第二个分量形成旋转的表面涡流，该涡流使浮渣有聚中的趋势，使浮渣被控制在涡流中央区域；第三个分量将浮渣推向金属液包的中心，强化了浮渣聚中效果，如图2和图3所示；

出气口在金属液面上方形成的空间交叉气流使浮渣快速向金属液包中央聚积，如图7所示。

当浮渣基本聚中后，停止气体喷出，并迅速将捞渣器提升出金属液面，浮渣被约束于捞渣斗内，浮渣被捞渣斗的挡边挡住，由于捞渣斗与废渣接触的上部为一反扣的盘形结构，故自然形成坡度，残留在捞渣斗内的金属液在重力作用下沿坡面四处流向挡边，由于挡边为齿状，故金属液将回落到金属液包内，待残留金属液基本回流后，即完成捞渣操作，如图8所示。

（2）运载操作，举升装置将捞渣器升到最高点，以免在其运动时与金属液包和气动涡流发生器相干涉。运载车沿轨道将整个除渣装置被转移到废渣斗上方的工作位置，完成运载操作。

（3）卸渣过操作，在废渣斗上方有一滚柱，准备卸渣时，运载车将继续沿轨道前行，使得下部提拉轴与滚柱接触，在运载车不断前行中，下部提拉轴将通过转动副而作旋转运动，并将在滚柱上拖动，由于滚柱可以自由转动，故下部提拉轴能轻松拖动，当下部提拉轴的倾斜角度达到一定程度后，废渣将在重力作用下沿捞渣斗，并越过挡边而落入废渣斗中，从而完成卸渣操作，如图9所示。

从以上实施过程可知，气动涡流金属液浮渣清除系统的结构简单、工作可靠，寿命长，除渣率高，除渣效率高，从而有效减少了能量的损耗，非常适用于火法冶金领域需要快速、干净地去除熔融金属液表面浮渣的工况。

Claims (5)

1.一种气动涡流金属液浮渣清除系统，其特征在于：包括气动涡流发生器（1）、捞渣器（2）、金属液包（3）、举升装置（4）、运载车（5）、轨道（6）、废渣斗（7）和滚柱（8）；其中气动涡流发生器（1）呈环状，气动涡流发生器（1）与金属液包（3）共几何轴心，且被放置于金属液包（3）的沿口的上部位置，捞渣器（2）的下部提拉轴（2-3）与捞渣斗（2-4）为一体，下部提拉轴（2-3）通过转动副（2-2）与上部提拉轴（2-1）相联，上部提拉轴（2-1)与举升装置（4）相联，举升装置（4）安装于运载车（5）的底部，运载车（5）置于高架的轨道（6）上，废渣斗（7）上有一滚柱（8）。

2.根据权利要求1所述的一种气动涡流金属液浮渣清除系统，其特征在于：所述的气动涡流发生器中的环形分配气管（1-1)上有一进气管口(1-2)和多个外伸的出气管(1-3)，进气管和出气管分别与环形分配气管相通，出气管从环形分配气管内侧斜向下伸出，气动涡流发生器（1）可独立移动。

3.根据权利要求1所述的一种气动涡流金属液浮渣清除系统，其特征在于：所述捞渣器（2）中的捞渣斗（2-4）为一中间厚、周边薄的双盘反扣立体结构，捞渣斗周边为齿状挡边，捞渣斗中央为一提拉轴，该提拉轴由上下两段组成，下部提拉轴（2-3)与捞渣斗（2-4）相联，上部提拉轴（2-1)与举升装置（4）相联，两段提拉轴间为一转动副（2-2)，提拉轴随举升装置的升降而升降。

4.根据权利要求1所述的一种气动涡流金属液浮渣清除系统，其特征在于：所述废渣斗（7）为一容器，废渣斗（7）上有一滚柱（8），该滚柱可自由转动，该滚柱也可不与废渣斗（7）联为一体，而独立被安装在合适的位置。

5.如权利要求1的气动涡流金属液浮渣清除系统的操作方法，其特征在于包括以下过程：

1）捞渣过程：准备捞渣时，将气动涡流发生器（1）放置于金属液包（3）的沿口处，运载车（5）将捞渣器（2）放置于金属液包（3）的中央，举升装置（4）将捞渣器（2）放下，并使捞渣斗（2-4）没于金属液面所设定的深度，启动气动涡流发生器（1），具有压力的气体通过进气管口(1-2)进入到环形分配气管（1-1)，再通过出气管(1-3)喷出，喷出的气体将在液态金属表面形成表面涡流，浮渣将在涡流带动下向金属液包（3）中央聚积；停止气体喷出后，浮渣汇聚在捞渣斗（2-4）内被提出金属液面，经静置将残留于捞渣斗（2-4）内的金属液通过捞渣斗（2-4）的边齿漏出，残留金属液漏净后即完成捞渣操作；

2）运载过程：运载车沿轨道将整个除渣装置被转移到废渣斗上方的工作位置，运载过程利用轨道系统或采用起重装置进行移载；

3）卸渣过程：准备卸渣时，准备卸渣时，运载车（5）将捞渣装置移位到废渣斗（7）上部，运载车（5）继续移动，下部提拉轴（2-3)与横置的滚柱（8）相接触，并使下部提拉轴（2-3)绕转动副（2-2)旋转，从而使捞渣斗（2-4）倾斜一定角度，废渣在重力作用下落入废渣斗（7）中，从而完成卸渣操作。