CN107587170B - 稀土金属高温电解粉末给料机及给料控制方式 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稀土金属高温电解粉末给料机及给料控制方式，包括操作控制箱、机架及安装在机架上的升降调节机构，升降调节机构的顶部装有平台，平台上装有水平移动机构，水平移动机构上装有给料装置；升降调节机构包括装于机架与平台之间的活动剪叉、液压装置或伺服电机；水平移动机构包括伺服电机和水平运动线性模组；给料装置包括集成于一体并安装在滑块上的称重部件、给料变频电机、传动减速机构、料仓、加料螺旋杆、加料导管、出料套管；操作控制箱内部安装有控制器部件，与升降调节机构、水平移动机构和给料装置中的驱动部件组成自动控制系统。由程序设定加料方式及通过工况特征(出料、更换阳极等)‑料量调节形成闭环控制，耐高温、给料精确、可替代人工作业、周期式工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种为稀土金属高温电解炉精确加料且由程序控制的粉末给料技术，尤其涉及一种稀土金属高温电解粉末给料机及给料控制方式。
背景技术
目前在稀土金属电解工艺流程中加料环节为人工操作，加入电解炉的物料为粉末状且对每一炉次添加总量有较严格的控制；由于加料过程对电解炉温有影响，故对操作人员也有较高的技能要求。生产时电解炉的加料区温度达1000°以上，同时有粉尘和有害气体(CO、CO2、CF4、C2F6、HF等)产生。
现有技术中，操作工使用舀勺作为加料工具，将物料投放到区域不大且深的高温加料区内，这种方式存在以下问题：1、加料操作工承受高温辐射和被动吸入有害气体，即使佩戴了防护装备也无法完全杜绝安全隐患；2、在电解过程无外部干扰时，要求加料均匀、连续，按此方式操作工要不断的将粉料舀入炉内，动作单一，往复进行，劳动强度极大；3、操作工在实际加料作业中很难做到均匀连续加料，往往是料量或大或小，甚至是一、二次就将一个炉次的料加完，严重影响稀土金属产品质量；4、电解过程中，炉内会散发大量的阳极气体，由于使用料勺敞口加料，故粉料随阳极热量很高的气体飞扬，导致原料随扬尘损失、原料消耗大，成本增加、效益下降；5、稀土金属出炉和更换阳极块后，炉温急剧下降，此时如不控制加料量，则会引起炉体底部结底，导致无法正常作业，严重时损毁炉体。
上述问题严重制约了稀土金属电解工艺的产业升级，不便实现自动化作业和信息化管理，是该工艺停留在作坊式生产方式的主要原因之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种稀土金属高温电解粉末给料机及给料控制方式。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的稀土金属高温电解粉末给料机，包括操作控制箱、机架及安装在机架上的升降调节机构，所述升降调节机构的顶部装有平台，所述平台上装有水平移动机构，所述水平移动机构上装有给料装置；
所述升降调节机构包括装于所述机架与平台之间的活动剪叉、液压装置或伺服电机；
所述水平移动机构包括伺服电机和水平运动线性模组，所述水平运动线性模组包括滑块；
所述给料装置包括集成于一体并安装在所述滑块上的称重部件、给料变频电机、传动减速机构、料仓、加料螺旋杆、加料导管、出料套管；
所述操作控制箱内部安装有控制器部件，与所述升降调节机构、水平移动机构和给料装置中的驱动部件组成自动控制系统。
本发明的上述的稀土金属高温电解粉末给料机的给料控制方式，包括步骤：
通过补料口添加足量的物料，接通操作控制箱的电源，通过安装在操作控制箱的触摸屏在程序中设置好单个周期所需的加料量、总料量、升降高度、加料区域长度L、等待时间、加料间隔时间、断点或连续加料等参数，控制器自动完成控制算法，准备就绪、待机；
初始状态、待机和停止给料状态，给料机均处在远离炉口高温区熏烤和避免移动时碰撞炉面装置的位置；
给料时给料机从高位水平移动至落料点，然后出料套管12随给料机下降至接近炉面高度约0-10mm位置，由于出料套管的管口与高温液面间隙很小，避免了粉料随高温热气和阳极气体上扬，减少稀土原料的扬尘损失；
启动加料程序后，称重部件持续获取物料重量并将重量信息传送至操作箱的控制器内，控制器根据设定值自动调节给料变频电机转速，控制加料量的大小。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的稀土金属高温电解粉末给料机及给料控制方式，由程序设定加料方式及通过工况特征(出料、更换阳极等)-料量调节形成闭环控制，耐高温、给料精确、可替代人工作业、周期式工作。
附图说明
图1为本发明实施例提供的稀土金属高温电解粉末给料机及给料控制方式的结构示意图。
图2为本发明实施例中连续和断续加料行程示意图。
图3为本发明实施例中工况变化后的加料方式示意图。
图中：
1.机架，2.升降调节机构(Z轴)，3.水平移动机构(X轴)，4.称重部件，5.给料电机，6.传动减速机构，7.料仓，8.补料口，9.加料导管，10.加料螺旋杆，11.气口，12.出料套管，13.操作控制箱；
A.炉体，B.高温液面，C.加料区(长度L)，D.电极，G.出料套管端口；
P0-初始位置L-加料行程P1～Pn-落料点；
T1-第一加料周期T2-第二加料周期T-常规加料周期Δt-加料间隔时间；T1<T2<T。
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
本发明的稀土金属高温电解粉末给料机，其较佳的具体实施方式是：
包括操作控制箱、机架及安装在机架上的升降调节机构，所述升降调节机构的顶部装有平台，所述平台上装有水平移动机构，所述水平移动机构上装有给料装置；
所述升降调节机构包括装于所述机架与平台之间的活动剪叉、液压装置或伺服电机；
所述水平移动机构包括伺服电机和水平运动线性模组，所述水平运动线性模组包括滑块；
所述给料装置包括集成于一体并安装在所述滑块上的称重部件、给料变频电机、传动减速机构、料仓、加料螺旋杆、加料导管、出料套管；
所述操作控制箱内部安装有控制器部件，与所述升降调节机构、水平移动机构和给料装置中的驱动部件组成自动控制系统。
所述料仓上方装有可打开盖板的补料口，所述料仓内装有联动搅拌杆，所述加料导管末端上部开有气口，所述加料导管末端的向下斜管通过螺栓固定所述出料套管。
所述料仓、加料导管、加料螺旋杆的主体材料为耐高温、耐腐蚀的金属及其合金材料，例如各型号不锈钢材料、钨及其合金材料、钛及其合金材料。
所述操作控制箱还设有与外部联网通讯单元，所述操作控制箱面板安装有触摸式操作屏和按钮。
本发明的上述的稀土金属高温电解粉末给料机的给料控制方式，其较佳的具体实施方式是：
包括步骤：
通过补料口添加足量的物料，接通操作控制箱的电源，通过安装在操作控制箱的触摸屏在程序中设置好单个周期所需的加料量、总料量、升降高度、加料区域长度L、等待时间、加料间隔时间、断点或连续加料等参数，控制器自动完成控制算法，准备就绪、待机；
初始状态、待机和停止给料状态，给料机均处在远离炉口高温区熏烤和避免移动时碰撞炉面装置的位置；
给料时给料机从高位水平移动至落料点，然后出料套管12随给料机下降至接近炉面高度约0-10mm位置，由于出料套管的管口与高温液面间隙很小，避免了粉料随高温热气和阳极气体上扬，减少稀土原料的扬尘损失；
启动加料程序后，称重部件持续获取物料重量并将重量信息传送至操作箱的控制器内，控制器根据设定值自动调节给料变频电机转速，控制加料量的大小。
本发明的稀土金属高温电解粉末给料机及给料控制方式，由程序设定加料方式及通过工况特征(出料、更换阳极等)-料量调节形成闭环控制，耐高温、给料精确、可替代人工作业、周期式工作。
升降高度根据使用要求由程序设定，升降调节机构和控制程序组成升降调节线性机械手(Z轴)；
水平移动机构的运动方式(匀速、间断、行程L等)由程序设定，水平移动机构和控制程序组成水平运动线性机械手(X轴)；
给料装置可随升降调节机构和水平移动机构上下运动、水平运动；加料导管末端上部开有气口，用做炉内高温气体的排放通道及观察输料情况；加料导管末端的向下斜管通过螺栓固定有可拆卸的出料套管，当给料装置下降给出粉料时，出料套管此时靠近电解炉高温液面，出料套管采用耐高温合金材料制成并可定期更换。
控制器部件与变频给料装置、称重部件、升降和水平运动机构组成自动控制系统；操作控制箱还有与外部联网通讯功能；操作控制箱面板安装有触摸式操作屏和按钮，便于操作人员更改控制参数和手动操作。
具体实施例：
如图1至图3所示，通过补料口8添加足量的物料，接通操作控制箱13的电源，通过安装在操作控制箱13的触摸屏在程序中设置好单个周期所需的加料量、总料量、升降高度、加料区域长度L、等待时间、加料间隔时间、断点或连续加料等参数，控制器自动完成控制算法，准备就绪、待机。初始状态、待机和停止给料状态，给料机均处在远离炉口高温区熏烤和避免移动时碰撞炉面装置的位置；给料时给料机从高位水平移动至落料点，然后出料套管12随给料机下降至接近炉面高度约0-10mm位置，由于出料套管12的管口与高温液面间隙很小，送出的粉料快速溶解，避免了粉料随高温热气和阳极气体上扬，大大减少稀土原料的扬尘损失；启动加料程序后，称重部件4持续获取物料重量并将重量信息传送至操作箱13的控制器内，控制器根据设定值自动调节给料变频电机转速，控制加料量的大小。
实施例1，连续加料方法：在加料区连续、均匀动态落料。以出料套管12的出料端口为参考点G说明。由程序设定主要参数包括加料区域长度L、加料量等。开机后，升降和水平运动控制装置将出料端口G移动到初始位置P0，该位置离炉口有一定高度和水平距离，并进行一次自检和称重；自检完成后出料端口G水平移动到炉口加料区域的起始点，并落下接近炉口高温液面，见图2所示P1点；在程序控制下根据给料量自动设置电机频率启动给料，同时，给料装置水平匀速移动从P1移动到Pn，行程为L，在此区间粉末原料均匀落下至加料区域；L行程结束后，给料装置升高和水平移动，避开炉台上障碍物和高温区，迅速回到初始位置P0点，等待下一次加料，等待时间由加料总量和每次加料量确定；等待期间进行重量检测，与前一次重量的差即为本次加料量，该加料量也用于调整下一次加料量的增加或减少；等待时间结束后重复加料动作，如此循环直至完成本炉加料总量。
实施例2，多点加料方法：在加料区域设置多个落料点(P1、P2...Pn)，断续定点加料。以出料套管12的出料端口为参考点G说明。由程序设定主要参数包括加料区域落料点数n(n＝1.2...)、加料量等。开机后，升降和水平运动控制装置将出料端口G移动到初始位置P0，离炉口有一定高度和水平距离，并进行一次自检和称重；自检完成后出料端口G水平移动到炉口加料区域的起始点，并落下接近炉口高温液面，见图2所示P1点；在程序控制下根据给料量自动设置电机频率启动给料，达到给定量后停止落料，之后升起给料装置并水平移动，至第二落料点后下降到P2点，再次启动给料；由此不断给料、上升、移动、落下、给料直到最后一个落料点Pn；停止后，出料端口G返回初始位置P0点等待，等待时间由加料总量和每次加料量确定；等待期间进行重量检测，与前一次重量的差即为本次加料量，该加料量也用于调整下一次加料量的增加或减少；等待时间结束后重复多点加料动作，如此循环直至完成本炉加料总量。
实施例3，工况变化后的加料方法：稀土金属出炉、更换阳极块后，炉温迅速下降。为防止加料不当引起粉料沉积、结底，需要适当减少加料量来使炉温尽快恢复。加料控制曲线见图3。控制过程如下，控制器检测到出炉、更换阳极块的特征信号后，启动特殊加料指令(也可人为启动)，程序按加料控制曲线给出初始加料量和后续加料量，再计算加料量相关参数如给料电机频率、每次加料时间等；启动给料运行后，给料动作按实施例2或实施例1执行。
本发明已试用于生产实践，解决了下列问题：
1、全自动作业，设定好参数后无需人工干预加料过程，减少炉台操作人员，工作效率大大提高；
2、贴近炉面的落料方式，有效减少扬尘损失；
3、操作人员远离炉口，远离高温辐射和有害气体，生产安全有保障；
4、操作人员根据原料、炉况灵活选择均匀连续、均匀断续或其它加料方式，以满足生产要求，保证稀土金属产品质量；
5、优化加料方式，使稀土金属出炉、更换阳极块等作业引起工况变化后，炉温得到迅速回升。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (1)
1.一种稀土金属高温电解粉末给料机的给料控制方式，其特征在于：
所述稀土金属高温电解粉末给料机包括操作控制箱、机架及安装在机架上的升降调节机构，所述升降调节机构的顶部装有平台，所述平台上装有水平移动机构，所述水平移动机构上装有给料装置；
所述升降调节机构包括装于所述机架与平台之间的活动剪叉、液压装置或伺服电机；
所述水平移动机构包括伺服电机和水平运动线性模组，所述水平运动线性模组包括滑块；
所述给料装置包括集成于一体并安装在所述滑块上的称重部件、给料变频电机、传动减速机构、料仓、加料螺旋杆、加料导管、出料套管；
所述操作控制箱内部安装有控制器部件，与所述升降调节机构、水平移动机构和给料装置中的驱动部件组成自动控制系统；
所述料仓上方装有可打开盖板的补料口，所述料仓内装有联动搅拌杆，所述加料导管末端上部开有气口，所述加料导管末端的向下斜管通过螺栓固定所述出料套管；
所述料仓、加料导管、加料螺旋杆的主体材料为耐高温、耐腐蚀的金属及其合金材料；
所述操作控制箱还设有与外部联网通讯单元，所述操作控制箱面板安装有触摸式操作屏和按钮；
所述给料控制方式包括步骤：
通过补料口添加足量的物料，接通操作控制箱的电源，通过安装在操作控制箱的触摸屏在程序中设置好单个周期所需的加料量、总料量、升降高度、加料区域长度L、等待时间、加料间隔时间和加料方式，控制器自动完成控制算法，准备就绪、待机；
初始状态、待机和停止给料状态，给料机均处在远离炉口高温区熏烤和避免移动时碰撞炉面装置的位置；
给料时给料机从高位水平移动至落料点，然后出料套管随给料机下降至接近炉面高度0-10mm位置；
启动加料程序后，称重部件持续获取物料重量并将重量信息传送至操作箱的控制器内，控制器根据设定值自动调节给料变频电机转速，控制加料量的大小；
包括以下任一种加料方式：
以下方式中，在加料区域设置多个落料点(P1、P2...Pn)，以出料套管的出料端口G为参考点，初始位置为P0；
1)连续加料方式：
开机后，升降和水平运动控制装置将出料端口G移动到初始位置P0，该位置离炉口有一定高度和水平距离，并进行一次自检和称重；自检完成后出料端口G水平移动到炉口加料区域的起始点，并落下接近炉口高温液面P1；在程序控制下根据给料量自动设置电机频率启动给料，同时，给料装置水平匀速移动从P1移动到Pn，行程为L，在此区间粉末原料均匀落下至加料区域；L行程结束后，给料装置升高和水平移动，避开炉台上障碍物和高温区，迅速回到初始位置P0点，等待下一次加料，等待时间由加料总量和每次加料量确定；等待期间进行重量检测，与前一次重量的差即为本次加料量，该加料量也用于调整下一次加料量的增加或减少；等待时间结束后重复加料动作，如此循环直至完成本炉加料总量；
2)多点加料方式：开机后，升降和水平运动控制装置将出料端口G移动到初始位置P0，离炉口有一定高度和水平距离，并进行一次自检和称重；自检完成后出料端口G水平移动到炉口加料区域的起始点，并落下接近炉口高温液面P1点；在程序控制下根据给料量自动设置电机频率启动给料，达到给定量后停止落料，之后升起给料装置并水平移动，至第二落料点后下降到P2点，再次启动给料；由此不断给料、上升、移动、落下、给料直到最后一个落料点Pn；停止后，出料端口G返回初始位置P0点等待，等待时间由加料总量和每次加料量确定；等待期间进行重量检测，与前一次重量的差即为本次加料量，该加料量也用于调整下一次加料量的增加或减少；等待时间结束后重复多点加料动作，如此循环直至完成本炉加料总量；
3)工况变化后的加料方式：加料控制过程如下，控制器检测到稀土金属出炉、更换阳极块的特征信号后，启动工况变化后的加料指令，按加料控制曲线给出初始加料量和后续加料量，再计算加料量相关参数，该参数包括给料电机频率和每次加料时间；
启动给料运行后，给料动作按连续加料方式或多点加料方式执行。
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