CN110653062A - 一种海绵钛二次选料筛分装置及方法 - Google Patents

一种海绵钛二次选料筛分装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种海绵钛二次选料筛分装置，包括震荡料斗、布料机构、分选机构和粒度筛分器，所述震荡料斗设置在机架上，在震动过程中为布料机构提供海绵钛，所述布料机构入口位置设有布料器，以将海绵钛均匀铺开，布料机构的出口设有磁选装置，所述分选机构包括传送机构和分拣工位，传送机构一端和布料机构的出口衔接，另一端和粒度筛分器的进料口衔接，所述分拣工位位于传送机构的一侧或两侧，所述粒度筛分器用于将不同颗粒大小的海绵钛筛分并分别收集到相应的容器内。二次选料筛分方法包括上料、布料、选料、筛分过程，解决了海绵钛二次选料劳动强度大、效率低的问题，并达到海绵钛颗粒度可按实际需求进行筛分的目的，为高端钛材的熔炼提供高品质海绵钛。

Description

一种海绵钛二次选料筛分装置及方法
技术领域
本发明属于有色金属加工领域，具体涉及一种海绵钛二次选料筛分装置及方法。
背景技术
钛及钛合金具有耐腐蚀、比强度高、生物相容性好、无磁等优点，广泛应用于航空航天、化工、医疗等领域，海绵钛是钛工业的基础环节，是进行钛材熔炼的主要原材料。行业主要采用镁还原反应制取海绵钛，反应式为TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2，然后采用蒸馏法将海绵钛中的MgCl2分离除去后获得海绵钛坨，并经切削、破碎、混料、分选后获得粒度≤25.4mm的海绵钛成品。在海绵钛生产过程中，不可避免会产生有缺陷的海绵钛块，主要包括过烧海绵钛块、暗黄色或亮黄色氧化和富氮海绵钛块、带有明显氯化物残留的海绵钛块、带有残渣的海绵钛块、高铁及其伴生元素的海绵钛块以及杂质元素含量较高的边皮冒口海绵钛和硬块海绵钛。即使经海绵钛厂家进行初步分选后，仍然会有缺陷海绵钛残留。因此，用于医疗、航空航天等高端钛材的海绵钛在熔炼前均需进行二次挑选，去除缺陷海绵钛，以减少由低密度夹杂、成分偏析等冶金缺陷造成的质量风险。
此外，海绵钛中也会存在一定比例富N、O杂质元素的直径≤3mm的小颗粒海绵钛，当用于熔炼制备高纯、高塑性要求钛材时，需将其去除，例如高延展性要求钛板、钛靶材等。目前，国内海绵钛二次挑选筛分，普遍是采用将海绵钛人工平布于检验平台挑选缺陷海绵钛，然后在人工筛分粒度，具有生产效率低、劳动强度大、质量稳定性差的缺点。因此，有必要研发一种海绵钛二次选料筛分装置，能够连续、简单、高效去除缺陷海绵钛，并经筛分获得一定粒度范围海绵钛，对提高钛材质量至关重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种海绵钛二次选料筛分装置及方法，可以一次性连续高效的去除海绵钛中各类缺陷海绵钛，并实现对海绵钛粒度的分级筛分，以降低钛及钛合金铸锭中低密度夹杂、成分偏析等冶金缺陷，达到显著提高产品质量的效果。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种海绵钛二次选料筛分装置，包括震荡料斗、布料机构、分选机构和粒度筛分器，所述震荡料斗设置在机架上，在振动过程中为布料机构提供海绵钛，所述布料机构入口位置设有布料器，以将海绵钛均匀铺开，布料机构的出口设有磁选装置，所述分选机构包括传送机构和选料工位，传送机构一端和布料机构的出口衔接，另一端和粒度筛分器的进料口衔接，所述选料工位位于传送机构的一侧或两侧，所述粒度筛分器用于将不同颗粒大小的海绵钛筛分并分别收集到相应的容器内。
所述震荡料斗通过弹簧设置在机架上，震荡料斗底部相对于出口的一面为斜面，在斜面外侧安装有惯性振动器Ⅰ。
所述震荡料斗的出料口设有可升降的下料挡板，以控制出料量和出料速度，所述下料挡板上设有齿条，并在震荡料斗上设有齿轮以及驱动齿轮转动的摇把，齿轮和所述齿条啮合。
所述布料器为叶轮，并由相应的布料电机驱动叶轮的旋转。
所述布料机构还包括布料传送网带，布料传送网带将震荡料斗排出的海绵钛水平输送至分选机构。
所述分选机构包括倾斜设置的槽型传送履带，槽型传送履带的最低端位于所述布料机构的出口的下方，槽型传送履带最高端位于所述粒度筛分器进料口的上方。
所述粒度筛分器包括筛网、下腔室、上出料口和下出料口，所述上出料口位于筛网的一侧，在筛网上的大颗粒海绵钛经上出料口排至对应的容器中，所述下出料口设置于下腔室的一侧，通过筛网网眼的小颗粒海绵钛进入下腔室由下出料口排入对应的容器；所述下腔室底部通过弹簧安装在筛分器固定支架上，在下腔室外侧面设有惯性振动器Ⅱ。
海绵钛二次选料筛分装置还包括上料机构，由上料机构为震荡料斗供料。
所述上料机构包括上料辊道、提升机构、轨道和上料小车，所述上料辊道水平设置，将海绵钛桶送入上料小车，所述上料小车的底部远离震荡料斗的一端转动连接在提升机构上，接近震荡料斗的一端滚动设置在所述轨道上，所述轨道由竖直段和水平段组成，水平段位于轨道顶部，并位于震荡料斗的进料口上方。
一种海绵钛二次选料筛分方法，该方法利用所述的海绵钛二次选料筛分装置进行，包括如下步骤：
第一步、将装有海绵钛的海绵钛桶运至上料辊道，并推入上料小车内，通过上料电机提升上料小车至轨道的水平段，然后继续提升，以抬高小车远离震荡料斗的一端，将海绵钛倒入震荡料斗中，然后上料电机反转，将上料小车下降至上料辊道位置并停止，等待下一次上料；
第二步、震荡料斗振动下料并通过布料器将海绵钛以设定厚度均匀平铺于布料传送网带，布料传送网带将通过布料器的海绵钛送至磁选装置处；
第三步、海绵钛经磁选后落入槽型传送履带，槽型传送履带两侧设置选料工位，进行人工分拣作业，使用钩形工具对槽型传送履带沟槽内的海绵钛块翻搅，将缺陷海绵钛挑出；
第四步、经分拣后的海绵钛传送至粒度筛分器，由粒度筛分器顶部进料孔下料至筛网，海绵钛颗粒沿振动的筛网进行筛分，筛分后符合颗粒度要求的海绵钛经筛网表面排至上出料口，并由相应的容器收集；通过筛网网孔的小颗粒海绵钛经下部腔室排至下出料口，并进入相应的容器收集。
本发明采用一种全流程海绵钛选料筛分装置，涉及海绵钛上料、布料、选料、筛分及装桶过程，克服了现有技术不足，解决了海绵钛二次选料劳动强度大、效率低的问题，并达到海绵钛颗粒度可按实际需求进行筛分的目的，为高端钛材的熔炼提供高品质海绵钛。
本发明具有以下创新点及优点：①本发明装置集上料、布料、选料、筛分和装桶为一体，实现自动化下料、布料、筛分及装桶，大大降低工人劳动强度；②本发明装置可通过调整下料挡板高度、料斗振动频率，布料器转动速度、布料传送网带速度及挑料传送履带速度，实现整个选料筛分过程连续稳定，大大提高了生产效率；③本发明装置可高效去除原海绵钛中缺陷海绵钛，并获得颗粒度符合使用要求的高品质海绵钛；④本发明装置结构简单、稳定性好，易操作实施，能够实现稳定批量生产；⑤本发明装置二次选料筛分后的海绵钛，可去除富N、O杂质元素的直径≤3mm的小颗粒或粉末状海绵钛，经熔炼后可获得杂质含量低、成分均匀的钛锭，并可有效减少铸锭内部的冶金缺陷。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中粒度筛分器的主视图；
图3为本发明中粒度筛分器的侧视图；
图4为本发明中粒度筛分器的俯视图；
图中标记：1、上料辊道；2、上料电机；3、上料小车；4、震荡料斗；5、料斗弹簧组；6、下料挡板；7、布料电机；8、布料器；9、布料传送网带；10、惯性振动器Ⅰ；11、传送网带电机；12、磁选装置；13、槽型传送履带；14、选料工位；15、槽型传送履带电机；16、粒度筛分器；17、筛分器固定支架；18、筛分器弹簧组；19、下出料口；20、上出料口；21、金属筛网；22、筛网压紧螺丝；23、惯性振动器Ⅱ，24、轨道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。
参照附图所示，一种海绵钛二次选料筛分装置，包括上料机构、震荡料斗4、布料机构、分选机构和粒度筛分器16，上料机构、震荡料斗4、布料机构、分选机构和粒度筛分器16根据工序依次前后衔接设置。
所述上料机构包括上料辊道1、提升机构、轨道24和上料小车3，上料辊道1由设置在地面上的多根辊道组成，每根辊道转动设置在相应的支架上，辊道可以是自由转动也可以是由驱动机构带动转动；二次选料筛分装置具有上料室，所述上料辊道1的末端伸入上料室内，所述提升机构位于上料室内，提升机构包括上料电机2和两套链轮链条机构、链轮链条机构是由上链轮、下链轮和链条组成，两套链轮链条机构中的上链轮通过传动轴连接，传动轴由上料室顶部的上料电机2驱动旋转；所述轨道24设置在上料辊道1的末端，由竖直段和水平段组成，水平段位于轨道24顶端，并朝向震荡料斗4方向伸出至震荡料斗4的进料口上方；所述上料小车3的底部远离震荡料斗4的一端转动连接在提升机构上，接近震荡料斗4的一端通过滚轮滚动设置在所述轨道24上。
提升机构工作时，将上料小车3从上料辊道1位置向上提升，当上料小车3的滚轮进入轨道24的水平段后，继续提升上料小车3，由于其滚轮竖直位置不动，因此上料小车3开始翻转，将其中的海绵钛倒入下方的震荡料斗4，完成上料。
待二次选料筛分的海绵钛装在海绵钛桶内沿上料辊道1被推送入所述的上料小车3中。
所述的震荡料斗4整体呈梯形，其中一个斜面为开设进料口的上斜面，另一斜面为安装惯性振动器Ⅰ10的下斜面，下斜面对面的底部开有出料口，并在出料口位置安装可以上下活动的下料挡板6；所述震荡料斗4整体通过料斗弹簧组5支撑在所述上料室的内壁上。
所述下料挡板6滑动设置在出料口处的滑槽中，下料挡板6的外侧面设有齿条，在震荡料斗4上设有驱动齿轮转动的摇把，齿轮通过支架安装，和所述齿条啮合构成齿轮齿条机构，转动摇把，通过齿轮和齿条的配合，就可以实现下料挡板6沿滑槽上下活动，进而控制出料口的开口大小，实现下料量和下料速度的调节。
所述布料机构包括布料传送网带9、布料器8和磁选装置12，所述布料机构还包括和所述上料室连接并连通的机壳，所述布料传送网带9张紧在链轮链条机构上，该链轮链条机构由对应的传送网带电机11进行驱动，布料传送网带9一端伸入所述上料室，并位于所述震荡料斗4出料口的下方，以承接海绵钛，该端即布料机构的入口，布料传送网带9另一端位于所述机壳的出口上方，机壳的出口即布料机构的出口，所述布料传送网带9的位置高于所述上料辊道1。
所述布料器8为转动设置的叶轮，叶轮上设有三到八片刮料叶片，叶轮的旋转由布料电机7实现，布料器8高度设置为30-60mm。布料电机7固定在机壳外，叶轮在旋转过程中将海绵钛均匀平铺在布料传送网带9上，以便于后续的磁选。
所述磁选装置12位于布料传送网带9上方，作为优选可以设置在所述机壳出口位置的上方，沿传送网带宽度方向安装磁铁，实现海绵钛初步磁选，除去其中铁杂质或富铁海绵钛。海绵钛经磁选后落入下方的槽型传送履带13。
所述分选机构包括倾斜设置的槽型传送履带13，槽型传送履带13设置在对应的机壳内，在机壳长度方向的下半部，为敞口，操作人员在选料工位14上，通过该敞口对槽型传送履带13上的海绵钛进行人工分拣，选料工位14位于机壳的一侧或两侧。该机壳顶部安装有槽型传送履带电机15，实现槽型传送履带13的运行，机壳顶部还设有分选机构的出料口，所述槽型传送履带13最低端位于所述布料机构出口的下方，以承接海绵钛，槽型传送履带13最高端位于分选机构的出料口位置，经过人工分拣的海绵钛落入下方的粒度筛分器16进行粒度筛分。
所述粒度筛分器16包括金属筛网21、上出料口20、下出料口19、下腔室和筛分器固定支架17，所述金属筛网21覆盖在下腔室的敞口位置，金属筛网21一端连接溜槽作为所述的上出料口20，下腔室的一侧连接另一溜槽，作为下出料口19，两个溜槽呈90°设置，在使用时，在每个溜槽下放置一个盛放海绵钛的容器。所述下腔室底部通过筛分器弹簧组18支撑在筛分器固定支架17上，并在下腔室底部设置两个惯性振动器Ⅱ23，起到对海绵钛的振动筛分。在下腔室的敞口边沿还设有筛网压紧螺丝22以及起吊环。
利用本发明所述的海绵钛二次选料筛分装置进行海绵钛的二次选料筛分方法具体操作如下：
第一步、上料：将装有海绵钛的海绵钛桶运至上料辊道1，打开桶盖，将密封塑料袋翻开用桶箍箍紧。将海绵钛桶推入上料小车3内，并通过上料电机2提升小车，至轨道24的水平段，然后继续提升，以抬高小车远离震荡料斗4的一端，将海绵钛倾倒入震荡料斗4中，然后上料电机2反转，将上料小车3下降至上料辊道1位置并停止，等待下一次上料。
第二步、布料：打开下料挡板6、惯性振动器Ⅰ10以及布料电机7和传送网带电机11，震荡料斗4开始振动下料并通过布料器8将待挑选海绵钛以一定厚度均匀平铺于布料传送网带9。调整惯性振动器Ⅰ10振动频率、布料器8转速及布料传送网带电机11的转速，使出料速度、布料速度与传送速度三者相匹配，其目的是保障运行过程中不堵料、不断料，使二次选料筛分过程连续正常运行。
第三步、挑料：海绵钛经磁选后落入槽型传送履带13，槽型传送履带13两侧设置选料工位14，进行人工分拣作业，使用钩形工具对槽型传送履带13沟槽内的海绵钛块翻搅，将缺陷海绵钛挑出，调整槽型传送履带13速度，使其满足与布料传送网带9下料和人工分拣的速度要求，保障人工分拣工作的顺利进行。
第四步、筛分：经分拣后的海绵钛传送至海绵钛粒度筛分器16，由粒度筛分器16顶部进料孔下料至金属筛网21，海绵钛颗粒沿振动的金属筛网21进行筛分，筛分后符合颗粒度要求的海绵钛经金属筛网21表面排至上出料口20，并由相应的容器收集；筛分出的小颗粒海绵钛经金属筛网21下部腔室排至下出料口19，并由相应的容器收集。
下面采用上述装置对不同海绵钛进行二次筛分选料，并对筛选结果加以分析，具体过程如下。
试验例1：采用上述装置对0A级海绵钛进行二次选料筛分，其中磁选装置要求磁铁剩余磁感应强度≥12KGs,矫顽力≥11KOe，震荡料斗出料口的下料挡板高度设定为40mm，布料器高度设定为30mm，金属网筛目数6，筛孔尺寸为3mm。对50吨0A级海绵钛进行二次选料筛分，原始海绵钛粒度0-25.4mm，O含量为0.043-0.049%(重量百分比，以下同)，N含量为0.004-0.006%。筛分后挑选出缺陷海绵钛重量411KG，比例0.82%；颗粒小于3mm的小颗粒及粉末海绵钛重量2537KG，比例5.1%；成品海绵钛粒度3~25.4mm，具体见表1。测量粒度≤3mm的海绵钛O含量为0.07%，N含量为0.016%，杂质含量较高。
试验例2：采用上述装置对0级海绵钛进行二次选料筛分，其中磁选装置要求磁铁剩余磁感应强度≥12KGs,矫顽力≥11KOe，震荡料斗出料口的下料挡板高度设定为40mm，布料器高度设定为30mm，金属网筛目数6，筛孔尺寸为3mm。对50吨0级海绵钛进行二次选料筛分，原始海绵钛粒度0-25.4mm，O含量为0.047-0.056%，N含量为0.005-0.009%。筛分后挑选出缺陷海绵钛重量465KG，比例0.93%；颗粒小于3mm的小颗粒及粉末海绵钛重量2743KG，比例5.4%；成品海绵钛粒度3~25.4mm，具体见表1。测量粒度≤3mm的海绵钛O含量为0.09%，N含量为0.018%，杂质含量较高。
试验例3：采用上述装置对1级海绵钛进行二次选料筛分，其中磁选装置要求磁铁剩余磁感应强度≥12KGs,矫顽力≥11KOe，震荡料斗出料口的下料挡板高度设定为40mm，布料器高度设定为30mm，金属网筛目数6，筛孔尺寸为3mm。对50吨0A级海绵钛进行二次选料筛分，原始海绵钛粒度0-25.4mm，O含量为0.058-0.072%，N含量为0.008-0.012%。筛分后挑选出缺陷海绵钛重量477KG，比例0.95%；颗粒小于3mm的小颗粒及粉末海绵钛重量2801KG，比例5.6%；成品海绵钛粒度3~25.4mm，具体见表1。测量粒度≤3mm的海绵钛O含量为0.12%，N含量为0.023%，杂质含量较高。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
经过上述试验例的试验结果可知，利用本装置的分拣及筛分作业，可有效去除原海绵钛中存在的缺陷海绵钛及富含N、O杂质元素小颗粒及粉末海绵钛，提高了海绵钛成分均匀性，显著提高海绵钛质量。

Claims (10)

1.一种海绵钛二次选料筛分装置，其特征在于：包括震荡料斗（4）、布料机构、分选机构和粒度筛分器（16），所述震荡料斗（4）设置在机架上，在振动过程中为布料机构提供海绵钛，所述布料机构入口位置设有布料器（8），以将海绵钛均匀铺开，布料机构的出口设有磁选装置（12），所述分选机构包括传送机构和选料工位，传送机构一端和布料机构的出口衔接，另一端和粒度筛分器（16）的进料口衔接，所述选料工位位于传送机构的一侧或两侧，所述粒度筛分器（16）用于将不同颗粒大小的海绵钛筛分并分别收集到相应的容器内。
2.根据权利要求1所述的一种海绵钛二次选料筛分装置，其特征在于：所述震荡料斗（4）通过弹簧设置在机架上，震荡料斗（4）底部相对于出口的一面为斜面，在斜面外侧安装有惯性振动器Ⅰ（10）。
3.根据权利要求1所述的一种海绵钛二次选料筛分装置，其特征在于：所述震荡料斗（4）的出料口设有可升降的下料挡板（6），以控制出料量和出料速度，所述下料挡板（6）上设有齿条，并在震荡料斗（4）上设有齿轮以及驱动齿轮转动的摇把，齿轮和所述齿条啮合。
4.根据权利要求1所述的一种海绵钛二次选料筛分装置，其特征在于：所述布料器（8）为叶轮，并由相应的布料电机（7）驱动叶轮的旋转。
5.根据权利要求1所述的一种海绵钛二次选料筛分装置，其特征在于：所述布料机构还包括布料传送网带（9），布料传送网带（9）将震荡料斗排出的海绵钛水平输送至分选机构。
6.根据权利要求1所述的一种海绵钛二次选料筛分装置，其特征在于：所述分选机构包括倾斜设置的槽型传送履带（13），槽型传送履带（13）的最低端位于所述布料机构的出口的下方，槽型传送履带（13）最高端位于所述粒度筛分器（16）进料口的上方。
7.根据权利要求1所述的一种海绵钛二次选料筛分装置，其特征在于：所述粒度筛分器（16）包括筛网（21）、下腔室、上出料口（20）和下出料口（19），所述上出料口（20）位于筛网（21）的一侧，在筛网（21）上的大颗粒海绵钛经上出料口（20）排至对应的容器中，所述下出料口（19）设置于下腔室的一侧，通过筛网（21）网眼的小颗粒海绵钛进入下腔室由下出料口（19）排入对应的容器；所述下腔室底部通过弹簧安装在筛分器固定支架（17）上，在下腔室外侧面设有惯性振动器Ⅱ（23）。
8.根据权利要求1所述的一种海绵钛二次选料筛分装置，其特征在于：海绵钛二次选料筛分装置还包括上料机构，由上料机构为震荡料斗（4）供料。
9.根据权利要求8所述的一种海绵钛二次选料筛分装置，其特征在于：所述上料机构包括上料辊道（1）、提升机构、轨道（24）和上料小车（3），所述上料辊道（1）水平设置，用于将海绵钛桶送入上料小车（3），所述上料小车（3）的底部远离震荡料斗（4）的一端转动连接在提升机构上，接近震荡料斗（4）的一端滚动设置在所述轨道（24）上，所述轨道（24）由竖直段和水平段组成，水平段位于轨道（24）顶部，并位于震荡料斗（4）的进料口上方。
10.一种海绵钛二次选料筛分方法，其特征在于，该方法利用权利要求9所述的海绵钛二次选料筛分装置进行，包括如下步骤：
第一步、将装有海绵钛的海绵钛桶运至上料辊道（1），并推入上料小车（3）内，通过上料电机（2）提升上料小车（3）至轨道（24）的水平段，然后继续提升，以抬高小车远离震荡料斗（4）的一端，将海绵钛倒入震荡料斗（4）中，然后上料电机（2）反转，将上料小车（3）下降至上料辊道（1）位置并停止，等待下一次上料；
第二步、震荡料斗（4）振动下料并通过布料器（8）将海绵钛以设定厚度均匀平铺于布料传送网带（9），布料传送网带（9）将通过布料器（8）的海绵钛送至磁选装置（12）处；
第三步、海绵钛经磁选后落入槽型传送履带（13），槽型传送履带（13）两侧设置选料工位（14），以进行人工分拣作业，使用钩形工具对槽型传送履带（13）沟槽内的海绵钛块翻搅，将缺陷海绵钛挑出；
第四步、经分拣后的海绵钛传送至粒度筛分器（16），由粒度筛分器（16）顶部进料孔下料至筛网（21），海绵钛颗粒沿振动的筛网（21）进行筛分，筛分后符合颗粒度要求的海绵钛经筛网（21）表面排至上出料口，并由相应的容器收集；通过筛网（21）网孔的小颗粒海绵钛经下部腔室排至下出料口（19），并进入相应的容器收集。
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