CN110953897B - 一种电炉铁水扒渣机构和扒渣方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电炉扒渣技术领域，公开了一种电炉铁水扒渣机构和扒渣方法。所述扒渣机构包括隔热箱体、连杆结构、驱动机构和铲斗，所述隔热箱体上设置用于连接起重机的吊环；所述连杆结构设置在所述隔热箱体中，所述连杆结构的输入端铰接所述驱动机构的输出端，所述铲斗与所述连杆结构的输出端连接；所述连杆结构包括第一活动杆、第二活动杆、第三活动杆和第四活动杆，所述第二活动杆和所述第四活动杆的铰接在所述隔热箱体上。本发明将第二活动杆和第四活动杆铰接在隔热箱体上，限制了铲斗的活动范围，提高了铲斗扒渣稳定性；通过起重机连接扒渣机构，增加了扒渣机构的操作安全性；采用可靠的连杆结构，可以在高温作业环境内可靠工作。

Description

一种电炉铁水扒渣机构和扒渣方法

技术领域

本发明涉及电炉扒渣技术领域，尤其涉及一种电炉铁水扒渣机构和扒渣方法。

背景技术

目前造型车间中频电炉炉渣扒渣工作，主要是通过人工完成，使用类似叉子的手动工具进行除渣，每炉炉渣工艺控制在200-250KG,每天生产大约20炉左右，人工扒渣需要靠近炉体进行作业，作业强度大，作业风险高。

对于炉体容量12吨的中频电炉，铁水温度需加热到1520℃。中频电炉的设备厂家提供有扒渣机构，所述扒渣机构采用炉体后倾扒渣方式，将整个炉体的炉口向后倾转，由人工或者配套小型工程机械带扒铲进行扒渣。炉体后倾过程中，整炉铁水也随之后倾(铁水重量超过10吨)，因此危险性较高，炉体后倾机构及相应的安全装置制作成本很高，且对空间要求也大。

因此亟需一种安全可靠并效率高的扒渣机构和扒渣方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电炉铁水扒渣机构和扒渣方法，以解决中频电炉安全稳定扒渣的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种电炉铁水扒渣机构，所述扒渣机构包括，

隔热箱体，所述隔热箱体上设置用于连接起重机的吊环；

线性驱动机构，所述线性驱动机构固定在所述隔热箱体上；

连杆结构，所述连杆结构设置在所述隔热箱体中，其输入端与所述线性驱动机构的输出端铰接，其输出端伸出所述隔热箱体的下侧；

铲斗，所述铲斗与所述连杆结构的所述输出端固接；

所述连杆结构包括第一活动杆、第二活动杆、第三活动杆和第四活动杆，所述第一活动杆的一端和所述第三活动杆的一端均与所述线性驱动机构的所述输出端铰接，所述第一活动杆的另一端和所述第三活动杆的另一端分别与所述第二活动杆的一端和所述第四活动杆的一端铰接；所述第二活动杆和所述第四活动杆的中部铰接在所述隔热箱体的底板上；所述第二活动杆和所述第四活动杆的末端分别连接一个所述铲斗；

两个所述铲斗被配置当所述线性驱动机构的输出端伸出时抱合，当所述线性驱动机构的输出端缩回时分离。

可选地，所述隔热箱体为长方体形状，所述隔热箱体的顶板和所述底板之间通过立柱连接，侧板可拆卸地连接在所述立柱上。

可选地，所述第二活动杆及所述第四活动杆均通过第一铰接机构铰接在所述底板上，所述第一铰接机构包括设置在所述底板上的连接板、设置在所述连接板上的两个轴承座以及支撑于所述两个轴承座中的第一铰接轴。

可选地，所述第二活动杆及所述第四活动杆均包括：

杆结构，所述杆结构包括依次连接的第一杆段、第二杆段和第三杆段，所述第一杆段的自由端分别与所述第一活动杆和所述第三活动杆铰接，所述第一杆段和第二杆段之间呈一定角度，所述第一杆段和所述第二杆段连接处在所述底板上铰接；所述第二杆段和第三杆段垂直，当所述铲斗处于打开最大状态时，所述第三杆段与所述底板平行；

板结构，连接于所述第三杆段的末端，所述板结构上固定连接所述铲斗。可选地，所述第三杆段和所述板结构之间固接，所述第三杆段和所述板结构垂直。

可选地，所述线性驱动机构包括气源、球阀、气动二联件、两位五通电磁阀、节流阀、气控单向阀和双作用气缸，所述气源与所述两位五通电磁阀的进气管之间依次设置所述球阀和所述气动二联件，所述两位五通电磁阀的两个排气管接入大气环境；所述两位五通电磁阀的两个出气管分别接入所述双作用气缸的两腔，在两个所述出气管上均设置有所述节流阀和所述气控单向阀。

可选地，所述两位五通电磁阀的两个排气管上均设置有消声器。

可选地，所述两位五通电磁阀为带复位弹簧电磁阀。

本发明还提供一种电炉铁水扒渣方法，包括如下步骤：

S1，将所述起重机与所述所述吊环连接，并将所述扒渣机构悬于电炉炉体上方；

S2，所述线性驱动机构驱动所述铲斗分离，所述起重机将所述铲斗送入铁水中；

S3，所述线性驱动机构驱动所述铲斗抱合，所述铲斗抱合的同时将炉渣聚拢于所述铲斗内；

S4，所述铲斗完全抱合后，所述起重机将所述扒渣机构提起，放入废料桶上方；所述线性驱动结构反向驱动所述铲斗，炉渣掉入所述废料桶；

S5，将所述铲斗浸入碳灰水内进行浸涂。

可选地，在步骤S1中，所述扒渣机构悬于所述电炉炉体上方之前，先将所述铲斗浸入所述碳灰水内进行浸涂；在步骤S5浸涂完成后，将所述扒渣机构悬于所述电炉炉体上方烘干。

本发明的有益效果：

(1)本发明将第二活动杆和第四活动杆铰接在隔热箱体上，所述第二活动杆和所述第四活动杆的末端分别连接一个所述铲斗，限制了铲斗的活动范围，提高了铲斗扒渣稳定性。

(2)本发明设置用于连接起重机的吊环，可以通过起重机带动扒渣机构整体移动，减小人工劳动强度，同时可以使整个扒渣机构位于炉前地面，而不是安装在炉体平台上，因此增加了扒渣机构的操作安全性。

(3)本发明提供的扒渣机构采用可靠的连杆结构，在扒渣机构上不配备信号开关，可以在高温作业环境内可靠工作。

附图说明

图1A是本发明实施例提供的电炉铁水扒渣机构整体结构正面剖视图；

图1B是本发明实施例提供的电炉铁水扒渣机构中隔热箱体内部连杆结构的俯视图；

图2是本发明实施例提供的电炉铁水扒渣机构中连杆结构组成示意图；

图3A是本发明实施例提供的电炉铁水扒渣机构中第四活动杆结构主视图；

图3B是本发明实施例提供的电炉铁水扒渣机构中第四活动杆结构右视图；

图3C是本发明实施例提供的电炉铁水扒渣机构中第四活动杆结构仰视图；

图4是本发明实施例提供的电炉铁水扒渣机构中气缸驱动机构组成示意图。

图中：

1.隔热箱体； 2.吊环； 3.线性驱动机构； 4.铲斗；

5.第一活动杆； 6.第二活动杆； 7.第三活动杆； 8.第四活动杆；

9.连接板； 10.轴承座； 11.第一铰接轴 101.顶板；

102.底板； 103.立柱； 104.侧板； 301.球阀；

302.气动二联件； 303.两位五通电磁阀； 304.节流阀；

305.气控单向阀； 306.消声器； 307.双作用气缸；

801(601).第一杆段； 802(602).第二杆段；

803(603).第三杆段； 804(604).板结构。

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。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本发明提供一种电炉铁水扒渣机构和扒渣方法，下面通过实施例进行详细说明。

实施例1一种电炉铁水扒渣机构

如图1A和1B所示是本实施例提供的一种电炉铁水扒渣机构，所述电炉铁水扒渣机构包括隔热箱体1，隔热箱体1上方设置用于连接起重机的吊环2和线性驱动机构3，隔热箱体1内部设置连杆结构，连杆结构的输入端铰接在线性驱动机构3的输出端，连杆结构的输出端伸出隔热箱体1下侧，并固连铲斗4，铲斗4位于隔热箱体1下方，两个铲斗4在线性驱动机构3驱动下通过连杆结构实现分离或抱合，两个铲斗4完全抱合成整体用于扒渣。

本实施例提供的扒渣机构是用于中频电炉的除渣工具，因此其作业环境非常恶劣，高温、高粉尘和大磁场，大部分的信号开关在中频电炉炉体周围1-2米，上部4米范围内都会受到或多或少的影响，导致信号不稳定，所以本发明中提供的扒渣机构上不能配备信号开关，而是选用了可靠的连杆结构，通过遥控方式实现扒渣控制。

优选地，隔热箱体1为长方体形状，隔热箱体1的顶板101和底板102之间通过立柱103连接，侧板104可拆卸的连接在立柱103上，优选通过螺栓连接在立柱103上，实现侧板104的可拆卸连接，便于后期维护和维修。隔热箱体1的顶板101上设置有用于驱动机构3的输出端通过的通孔，底板102上设置有用于连杆结构通过并满足转动幅度的通孔。在隔热箱体1的顶板101上设置有吊环2，用于连接起重机，以便将整个扒渣机构通过起重机进行起降操作。

可选地，起重机可以是悬臂式起重机，还可以是单轨吊车或柔性单梁起重机等起重设备。起重机的设置，可以使整个扒渣机构位于炉前地面，而不是安装在炉体平台上，因此增加了扒渣机构的操作安全性。

扒渣机构中的线性驱动机构3设置在隔热箱体1外部，固定在隔热箱体1的顶板101上，隔热箱体1的顶板101上设置有用于线性驱动机构3的输出端通过的通孔。如果将线性驱动机构3设置隔热箱体1内，需要对线性驱动机构3使用隔热材质处理。

本实施例中提供的连杆结构如图2，包括第一活动杆5、第二活动杆6、第三活动杆7和第四活动杆8，第一活动杆5和第三活动杆7的一端在线性驱动机构3的输出端铰接，第一活动杆5的另一端和第三活动杆7的另一端分别与第二活动杆6的一端和第四活动杆8的一端铰接，第二活动杆6和第四活动杆8的中部铰接在隔热箱体1的底板102上；第二活动杆6和第四活动杆8的末端分别连接一个铲斗4，两个铲斗4被配置当驱动机构3的输出端伸出时抱合，当驱动机构3的输出端缩回时分离，实现扒渣。

第二活动杆6和第四活动杆8在隔热箱体1底板102上的铰接位置如图1A所示，第二活动杆6及第四活动杆8均通过第一铰接机构铰接在隔热箱体1的底板102上。第一铰接机构包括设置在隔热箱体1的底板102上的连接板9、设置在连接板9上的两个轴承座10以及支撑于两个轴承座10中的第一铰接轴11。如图1B，第一铰接轴11上铰接第二活动杆6及第四活动杆8，每个连接板9上的两个轴承支座10分别位于第一活动杆5及第三活动杆7两侧，每个连接板9上的两个轴承座10可以连接两个第二活动杆6或两个第四活动杆8，两个第二活动杆6或两个第四活动杆8之间的距离根据板结构804(604)和铲斗4的宽度进行设计，尽量保证铲斗4在抱合扒渣过程中的稳定性，克服炉渣不规则外形对铲斗4造成的受力不均匀导致的转动或变形。将两个轴承座10设置在一块连接板9上有利于两个第二活动杆6或两个第四活动杆8的同轴度，保证两个第二活动杆6或两个第四活动杆8的转动面平行无死点。

如图3B和图3C，第二活动杆6和第四活动杆8均采用双杆结构，如图3A-3C所示，第二活动杆6及第四活动杆8均包括杆结构和板结构604(804)，杆结构包括依次连接的第一杆段601(801)、第二杆段602(802)和第三杆段603(803)，第一杆段601(801)自由端分别与第一活动杆5和第三活动杆7铰接，第一杆段601(801)和第二杆段602(802)之间呈一定角度(实施例给出的为165°角)，第一杆段601(801)和第二杆段602(802)连接处在底板102上铰接。第二杆段602(802)和第三杆段603(803)呈直角，第一杆段601(801)和第三杆段803位于第二杆段602(802)的同一侧，当铲斗4处于打开最大状态时，如图1A，第三杆段603(803)的内侧与底板102平行并贴合，防止铲斗4开口过大。第三杆段603(803)末端连接板结构604(804)，板结构604(804)上固定连接铲斗4。第三杆段603(803)和板结构604(804)之间焊接固定，第三杆段603(803)和板结构604(804)垂直，当铲斗4处于打开最大状态时，板结构604(804)为竖直状态最佳。由于本发明中第二活动杆6及第四活动杆8采用双杆结构，参见图3B和图3C，因此第二活动杆6及第四活动杆8均有两组杆结构连接板结构604(804)，因此保证了板结构604(804)在扒渣过程中不会因为炉渣重量原因而倾斜或翻转，进而可以保证铲斗4稳定性。

如图4，线性驱动机构3包括从气源、球阀301、气动二联件302、两位五通电磁阀303、节流阀304、气控单向阀305和双作用气缸307，气源出口与两位五通电磁阀303的进气管之间依次设置球阀301和气动二联件302，两位五通电磁阀303的两个排气管接入大气环境，并设置有消声器306；两位五通电磁阀303的两个出气管分别接入双作用气缸307的两腔，在两个出气管上均设置有节流阀304和气控单向阀305。双作用气缸307整体可以直接裸露安装在隔热箱体1上方，防止热量上升，烫坏双作用气缸307。驱动机构3的其余部分设置在远离高温中频电炉周围环境的位置，通过气路连接，保护电路和气路结构的使用安全。

其中，两位五通电磁阀304可以通过远程遥控控制，也可与中频电炉PLC(可编程逻辑控制器)系统通讯，完成全自动扒渣。

线性驱动机构3在气动原理上，可控制铲斗4开启关闭速度。安全上，线性驱动机构3中添加了气控单向阀305，气控单向阀305直接安装在双作用气缸307的两腔，确保在外部气管断开时，扒渣机构能保持原有状态，确保在两个铲斗4分离，气管断开时不会抱合抓料，或者在铲斗4抱合时，气管断开，铲斗4不会自己分离打开，并且所采用的两位五通电磁阀303选用带复位弹簧电磁阀，在铲斗4抓取了炉渣后，如果出现误操作，比如在非安全区域误触铲斗4分离打开开关，只要按键松开，铲斗4都会自动抱合。

用于连接的气管外部套用防火耐高温套管，防火耐高温套管为两层结构，内层是无碱玻璃纤维，外层硅树脂橡胶，正常可耐高温温度到350℃，瞬间(30s)耐温可达1650℃，对气管起到很好的高温保护作用。

上述实施例提供的扒渣机构主要是铲斗进入铁水中抓取炉渣的机构,该扒渣机构的特点是通过机械结构本身，在固定的范围内动作，结构稳定可靠。双作用气缸307置于隔热箱体1顶部，缸筒选用铝制，方便散热和维修。在结构上，隔热箱体1下方铲斗4重心设计比较靠下靠中间，即铲斗4重心位置位于铲斗4长度的二分之一以下，确保在自然状态下，铲斗4也是闭合状态。

双作用气缸307和起重机的动作采用无线遥控装置进行控制，由操作人员判断遥控，也可通过PLC(可编程逻辑控制器)与电炉联动控制，该方式简单方便，受外界影响较小。

实施例2一种电炉铁水扒渣方法

应用实施例1提供的扒渣机构，本实施例提供的一种扒渣方法，具体步骤如下：

S1，将起重机与扒渣机构上吊环2连接，并将扒渣机构悬于电炉炉体上方。

S2，线性驱动机构3驱动铲斗4分离，起重机将铲斗4送入铁水中，铲斗4将黏连的炉渣破开。

S3，线性驱动机构3驱动铲斗4抱合，铲斗4抱合的同时将炉渣聚拢于铲斗4内。

S4，铲斗4完全抱合后，起重机将扒渣机构提起，放入废料桶上方，线性驱动机构3反向驱动铲斗4，炉渣掉入废料桶。

S5，将铲斗4浸入含有碳灰水的桶内进行浸涂，目的是将碳灰水均匀涂在铲斗4上，确保铲斗4在抓渣过程中，铁水、炉渣不会粘在铲斗4上。

可选地，在步骤S1中，扒渣机构悬于电炉炉体上方之前，先将铲斗4浸入含有碳灰水的桶内进行浸涂。

可选地，在步骤S5浸涂完成后，将扒渣机构悬于电炉炉体上方烘干，确保扒渣机构表面无水分，避免水分进入炉体形成炸炉，铁水飞溅。

碳灰水是燃煤炉中煤未完全燃烧的固体废弃物与水混合形成，采用碳灰水一方面实现了废物利用回收，另一方面也方便铲斗在液态碳灰水中快速浸涂表面，并具有降温效果。

本发明提供的扒渣机构可在1520℃的电炉炉体中直接作业，在正常运行后，铲斗4为主要易损件，经过铁灰水的浸涂，该易损件可以连续使用满5个月以上，大大提高的铲斗4使用寿命。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电炉铁水扒渣机构，其特征在于，所述扒渣机构包括：

隔热箱体(1)，所述隔热箱体(1)上设置用于连接起重机的吊环(2)；

线性驱动机构(3)，所述线性驱动机构(3)固定在所述隔热箱体(1)上且所述线性驱动机构(3)设置在所述隔热箱体(1)外部；

连杆结构，所述连杆结构设置在所述隔热箱体(1)中，其输入端与所述线性驱动机构(3)的输出端铰接，其输出端伸出所述隔热箱体(1)的下侧；

铲斗(4)，所述铲斗(4)与所述连杆结构的所述输出端固接；

所述连杆结构包括第一活动杆(5)、第二活动杆(6)、第三活动杆(7)和第四活动杆(8)，所述第一活动杆(5)的一端和所述第三活动杆(7)的一端均与所述线性驱动机构(3)的所述输出端铰接，所述第一活动杆(5)的另一端和所述第三活动杆(7)的另一端分别与所述第二活动杆(6)的一端和所述第四活动杆(8)的一端铰接；所述第二活动杆(6)和所述第四活动杆(8)的中部铰接在所述隔热箱体(1)的底板(102)上，所述第二活动杆(6)和所述第四活动杆(8)的末端分别连接一个所述铲斗(4)；

两个所述铲斗(4)被配置当所述线性驱动机构(3)的输出端伸出时抱合，当所述线性驱动机构(3)的输出端缩回时分离；

所述第二活动杆(6)及所述第四活动杆(8)均通过第一铰接机构铰接在所述底板(102)上，所述第一铰接机构包括设置在所述底板(102)上的连接板(9)、设置在所述连接板(9)上的两个轴承座(10)以及支撑于所述两个轴承座(10)中的第一铰接轴(11)；

所述第二活动杆(6)及所述第四活动杆(8)均包括：

杆结构，所述杆结构包括依次连接的第一杆段(601，801)、第二杆段(602，802)和第三杆段(603，803)，所述第一杆段(601，801) 的自由端分别与所述第一活动杆(5)和所述第三活动杆(7)铰接，所述第一杆段(601，801)和第二杆段(602，802)之间呈一定角度，所述第一杆段(601，801)和所述第二杆段(602，802)连接处在所述底板(102)上铰接；所述第二杆段(602，802)和第三杆段(603，803)垂直，当所述铲斗(4)处于打开最大状态时，所述第三杆段(603，803)与所述底板(102)平行；

板结构(604，804)，连接于所述第三杆段(603，803)的末端，所述板结构(604，804)上固定连接所述铲斗(4)。

2.根据权利要求1所述的电炉铁水扒渣机构，其特征在于，所述隔热箱体(1)为长方体形状，所述隔热箱体(1)的顶板(101)和所述底板(102)之间通过立柱(103)连接，侧板(104)可拆卸地连接在所述立柱(103)上。

3.根据权利要求1所述的电炉铁水扒渣机构，其特征在于，所述第三杆段(603，803)和所述板结构(604，804)之间固接，所述第三杆段(603，803)和所述板结构(604，804)垂直。

4.根据权利要求1所述的电炉铁水扒渣机构，其特征在于，所述线性驱动机构(3)包括气源、球阀(301)、气动二联件(302)、两位五通电磁阀(303)、节流阀(304)、气控单向阀(305)和双作用气缸307，所述气源与所述两位五通电磁阀(303)的进气管之间依次设置所述球阀(301)和所述气动二联件(302)，所述两位五通电磁阀(303)的两个排气管接入大气环境；所述两位五通电磁阀(303)的两个出气管分别接入所述双作用气缸(307)的两腔，在两个所述出气管上均设置有所述节流阀(304)和所述气控单向阀(305)。

5.根据权利要求4所述的电炉铁水扒渣机构，其特征在于，所述两位五通电磁阀(303)的两个排气管上均设置有消声器(306)。

6.根据权利要求4所述的电炉铁水扒渣机构，其特征在于，所述两位五通电磁阀(303)为带复位弹簧电磁阀。

7.一种使用权利要求1-6任意一项所述的电炉铁水扒渣机构的电炉铁水扒渣方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，将所述起重机与所述吊环(2)连接，并将所述扒渣机构悬于电炉炉体上方；

S2，所述线性驱动机构(3)驱动所述铲斗(4)分离，所述起重机将所述铲斗(4)送入铁水中；

S3，所述线性驱动机构(3)驱动所述铲斗(4)抱合，所述铲斗(4)抱合的同时将炉渣聚拢于所述铲斗(4)内；

S4，所述铲斗(4)完全抱合后，所述起重机将所述扒渣机构提起，放入废料桶上方；所述线性驱动机构(3)反向驱动所述铲斗(4)，炉渣掉入所述废料桶；

S5，将所述铲斗(4)浸入碳灰水内进行浸涂。

8.根据权利要求7所述的电炉铁水扒渣方法，其特征在于，在步骤S1中，所述扒渣机构悬于所述电炉炉体上方之前，先将所述铲斗(4)浸入所述碳灰水内进行浸涂；在步骤S5浸涂完成后，将所述扒渣机构悬于所述电炉炉体上方烘干。

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