CN111349734A - 一种设有移动式投料口的高炉布料器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种设有移动式投料口的高炉布料器，包括架设在高炉顶部的布料器，布料器的主体内设有由上向下的投料锥斗，投料锥斗底部通过上关节轴承与投料管的上端口连接，投料管的下端口通过下关节轴承与横向驱动机构连接，横向驱动机构设置在横向驱动框架上，横向驱动框架与纵向驱动机构连接，纵向驱动机构设置在纵向驱动框架上，纵向驱动框架与竖向驱动机构连接，竖向驱动机构设置在竖向驱动框架上，竖向驱动框架设置在布料器的主体上，在竖向驱动机构上设有竖向驱动方向传感器；物料由布料器的主体上端投入通过投料锥斗、投料管，由投料管下端的投料口投入到高炉内，并可通过设定投料时间控制投料量，从而构成3D打印式的投料布局。
Description
技术领域
本发明涉及高炉炉顶设备技术领域，具体涉及一种设有移动式投料口的高炉布料器。
背景技术
高炉是高炉炼铁流程的主体，自炉体上部装入铁矿石、燃料和溶剂，从下部鼓入空气燃烧燃料，产生大量高温还原性气体向上运动，炉料在下降过程中经过加热、还原、熔化、造渣等一系列物理化学过程，最终生成液态炉渣和生铁。
物料的配比、放置位置、分布方式对高炉的运行有重要影响，精确的物料布放，对高炉运行有着重要意义。现有技术采用在无料钟炉顶通过料流调节阀的开度控制料流控制物料速度，通过布料溜槽的倾动和旋转控制物料布放的位置，其中溜槽的控制方式有重量和时间方式。
其中，重量方式在读取预先设定的布料矩阵之后，将矩阵中数据转换为重量参数，在布料时，把设定重量的物料放置在设定的位置。而时间方式，在读取预先设定的布料矩阵之后，将矩阵中数据转换为旋转圈数，在布料时，在设定的角度旋转设定的圈数，从而达到在特定位置布放特定重量物料的目的。
实际应用中因为重量方式能更准确的布放物料，生产中大多数情况采用重量方式，但是重量方式对称量设备的稳定非常依赖，在实际生产中，高炉压力变化，料罐上物料的堆积，经常影响称量的稳定，而造成布料的不稳定。时间方式对称量设备不依赖，然而，传统的时间方式按照圈数控制物料布放，精度很差，同时也限制了布料矩阵的形式，有效值必须是合理的自然数。
另外现有布料器的出料口都是设置在按固定部位，通过溜槽的旋转及改变溜槽的倾角达到将物料投入到高炉内设定部位的目的。然而采用这种投料方式并不能达到精准控制，将物料按照设想的方式排布投入到高炉内。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种结构简单，便于操作、自动化程度高、控制精准，可按照任意设定的投料布局结构将物料投入到高炉内的一种设有移动式投料口的高炉布料器。
为实现上述目的，本发明的技术方案是提供了一种设有移动式投料口的高炉布料器，包括架设在高炉顶部的布料器，布料器的主体内设有由上向下的投料锥斗，投料锥斗底部通过上关节轴承与投料管的上端口连接，投料管的下端口通过下关节轴承与横向驱动机构连接，横向驱动机构设置在横向驱动框架或横向驱动板上，横向驱动框架或横向驱动板与纵向驱动机构连接，纵向驱动机构设置在纵向驱动框架或纵向驱动板上，纵向驱动框架或纵向驱动板与竖向驱动机构连接，竖向驱动机构设置在竖向驱动框架或竖向驱动板上，竖向驱动框架或竖向驱动板设置在布料器的主体上，在竖向驱动机构上设有竖向驱动方向传感器；物料由布料器的主体上端投入通过投料锥斗、投料管，由投料管下端的投料口投入到高炉内，而投料管的投料口通过上关节轴承、下关节轴承在横向驱动机构、纵向驱动机构和竖向驱动机构的驱动下可将物料按照投料分布需求投送到高炉内的设定部位，并可通过在每个设定部位的设定投料时间控制设定部位的投料量，从而构成3D打印式的投料布局。
为了便于将不同的物料按照投料布局的需要分别或同时投入到高炉内，同时也为了提高投料的效率，优选的技术方案是，在高炉的顶部设置有2-3个投料输送机，或在所述高炉的顶部设置有2-3台布料器，分别用于向高炉内投送烧结矿、球团矿和溶剂。
为了使得投料管既能够灵活转动到高炉上方的任意部位，同时又能够确保投料管及驱动机构之间连接牢固，进一步优选的技术方案是，所述上关节轴承的固定环与布料器主体连接，所述上关节轴承活动环的内环与投料管一端的外壁静配合连接，所述下关节轴承的固定环与横向驱动机构的驱动部件连接，所述下关节轴承活动环的内环与投料管另一端的外壁静配合连接。
为了确保投料管的投料口能够沿横向方向(X方向)灵活移动，同时又能简化驱动机构，还能将投料管的投料口固定在框架或板面上，使其不能任意摆动，进一步优选的技术方案还有，所横向驱动机构包括横向驱动螺母，横向驱动螺母的一侧与下关节轴承的固定环连接，横向横驱动螺母的螺孔与横向丝杆螺纹配合，横向丝杠的两端通过轴承、轴承座与横向驱动框架或横向驱动板连接，其中横向丝杆的一端连接有横向驱动电机，横向驱动电机通过基座与横向驱动框架或横向驱动板连接，在横向驱动螺母的另一侧设置有横向导向块，横向导向块与设置在横向驱动框架或横向驱动板上的横向导向槽滑动配合。
为了确保投料管的投料口能够沿纵向方向(Y方向)灵活移动，同时又能简化驱动机构，还能将横向驱动框架或横向驱动板固定在纵向驱动框架或纵向驱动板面上，使其移动平稳，进一步优选的技术方案还有，所纵向驱动机构包括纵向驱动螺母，纵向驱动螺母的一侧与横向驱动框架或横向驱动板的底部连接，纵向驱动螺母的螺孔与纵向丝杆螺纹配合，纵向丝杠的两端通过轴承、轴承座与纵向驱动框架或纵向驱动板连接，其中纵向丝杆的一端连接有纵向驱动电机，纵向驱动电机通过基座与纵向驱动框架或纵向驱动板连接，在纵向驱动螺母的另一侧设置有纵向导向块，纵向导向块与设置在纵向驱动框架或纵向驱动板上的纵向导向槽滑动配合。
由于投料管为刚性硬管，所以投料管的投料端口在沿横向和/或纵向移动时，投料管的投料端口在竖向方向的高低位置会随时发生改变，因此需要设置相应的竖向驱动机构，竖向驱动机构是为了跟随横向驱动机构与纵向驱动机构的运动而随动的驱动机构，为了确保投料管的投料口能够沿竖向方向(Z方向)灵活移动，同时又能简化驱动机构，还能将纵向驱动框架或纵向驱动板固定在竖向驱动框机构上，使其移动平稳，进一步优选的技术方案还有，所竖向驱动机构包括竖向驱动螺母，竖向驱动螺母的一侧与纵向驱动框架或纵向驱动板的底部连接，竖向驱动螺母的螺孔与竖向丝杆螺纹配合，竖向丝杠的两端通过轴承、轴承座与竖向驱动框架或竖向驱动板连接，其中竖向丝杆的一端连接有竖向驱动电机，竖向驱动电机通过基座与竖向驱动框架或竖向驱动板连接，在竖向驱动螺母的另一侧设置有竖向导向块，竖向导向块与设置在竖向驱动框架或竖向驱动板上的竖向导向槽滑动配合，竖向驱动框架或竖向驱动板与布料器主体连接。
由于投料管为刚性硬管，所以投料管的投料端口在沿横向和/或纵向移动时，投料管的投料端口在竖向方向的高低位置会随时发生改变，因此需要设置相应的竖向驱动机构，竖向驱动机构是为了跟随横向驱动机构与纵向驱动机构的运动而随动的驱动机构，为了确保投料管的投料口能够沿竖向方向(Z方向)灵活移动，同时又能简化驱动机构，还能将纵向驱动框架或纵向驱动板固定在竖向驱动机构上，使其移动平稳，进一步优选的技术方案还有，所竖向驱动机构包括竖向驱动滚筒，驱动滚筒的中心设有滚筒驱动轴，滚筒驱动轴两端通过轴承、轴承座与布料器主体连接，其中滚筒驱动轴的一端连接有滚筒驱动电机，竖向驱动电机通过基座与布料器主体连接，驱动滚筒与柔锁的一端连接，柔锁的另一端与竖向驱动框架或竖向驱动板连接。
由于布料器、投料管、横向驱动机构、纵向驱动机构和竖向驱动机构的尺寸及重量都较大，为了确保各驱动机构及投料管的安全平稳运行，进一步优选的技术方案还有，所述横向驱动机构、纵向驱动机构和竖向驱动机构分别对称的设有两套。
为了便于控制投料管的投料口位置移动灵活快捷，而且便于控制投料口的移动速度或停留时间，进一步优选的技术方案还有，所述投料管在上关节轴承的下端与下关节轴承的上端之间的管段上装有球阀，球阀的一端与球阀开关控制伺服电机连接，球阀开关控制伺服电机与PLC控制器电连接。
为了便于控制投料口开始投料时间和停止投料时间，进一步优选的技术方案还有，所述投料管在上关节轴承的上端或下关节轴承的下端设有延长管段，在延长管段上装有球阀，球阀的一端与球阀开关控制伺服电机连接，球阀开关控制伺服电机的基座与布料器主体连接或与横向驱动框架或横向驱动板连接，球阀开关控制伺服电机与PLC控制器电连接。
本发明的优点和有益效果在于，该设有移动式投料口的高炉布料器具有结构简单，便于操作、自动化程度高、投料方位投料量控制精准，可按照任意设定的投料布局结构将物料投入到高炉内等特点。可将不同的物料按照3D打印的方式投到高炉内，这种投料方式彻底改变了现有技术中通过溜槽选装及溜槽俯仰角调节的投料方式。
附图说明
图1.1、1.2、1.3是本发明设有移动式投料口的高炉布料器的3个位置状态主视剖视结构示意图；
图2.1、2.2、2.3是本发明设有移动式投料口的高炉布料器的3个位置状态俯视剖视结构示意图；
图3.1、3.2是图1中横向驱动机构的主视与俯视结构示意图；
图4.1、4.2是图1中纵向驱动机构的主视与俯视结构示意图；
图5是图1中竖向驱动机构的主剖结构示意图之一；
图6是图5的A局部放大结构示意图；
图7是图1中竖向驱动机构的主剖视结构示意图之二；
图8是图7的B局部放大结构示意图。
图中：1、高炉；2、布料器；3、投料锥斗；4、上关节轴承；4.1、固定环；4.2、活动环；5、投料管；6、下关节轴承；6.1、固定环；6.2、活动环；7、横向驱动机构；7.1、横向驱动螺母；7.2、横向丝杆；7.3、横向驱动框架；7.4、横向驱动电机；7.5、横向导向块；7.6、横向导向槽；8、纵向驱动机构；8.1、纵向驱动螺母；8.2、纵向丝杠；8.3、纵向驱动框架；8.4、纵向驱动框架；8.5、纵向导向块；8.6、纵向导向槽；9、竖向驱动机构；9.1、竖向驱动螺母；9.2、竖向丝杆；9.3、竖向驱动框架；9.4、竖向驱动电机；9.5、竖向导向块；9.6、竖向导向槽；9.7、驱动滚筒；9.8、滚筒驱动轴；9.9、滚筒驱动电机；9.10、柔锁；10、竖向驱动方向传感器；11、PLC控制器；12、球阀；13、球阀开关控制伺服电机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1～8所示，本发明是一种设有移动式投料口的高炉布料器，包括架设在高炉1顶部的布料器2，布料器2的主体内设有由上向下的投料锥斗3，投料锥斗3底部通过上关节轴承4与投料管5的上端口连接，投料管5的下端口通过下关节轴承6与横向驱动机构7连接，横向驱动机构7安装在横向驱动框架上，横向驱动框架与纵向驱动机构8连接，纵向驱动机构8安装在纵向驱动框架上，纵向驱动框架与竖向驱动机构9连接，竖向驱动机构9安装在竖向驱动框架上，竖向驱动框架安装在布料器2的主体上，在竖向驱动机构9上设有竖向驱动方向传感器10；物料由布料器2的主体上端投入，通过投料锥斗3、投料管5，由投料管5下端的投料口投入到高炉1内，而投料管5的投料口通过上关节轴承4、下关节轴承6在横向驱动机构7、纵向驱动机构8和竖向驱动机构9的驱动下可将物料按照投料分布需求投送到高炉1内的设定部位，并可通过在每个设定部位的设定投料时间控制设定部位的投料量，从而构成3D打印式的投料布局。物料通过预先设定好的投料布局、投料路线、投料量通过计算机程序由PLC控制器11控制个驱动机构驱动投料口的移动速度、投料位置和投料时间。
如图1.1、1.2、1.3、2.1、2.2、2.3所示，为了便于将不同的物料按照投料布局的需要分别或同时投入到高炉1内，同时也为了提高投料的效率，本发明优选的实施方案是，在高炉1的顶部设置有2至3个投料输送机，分别用于将不同的物料输送到布料器2内，或在所述高炉1的顶部设置有2至3台布料器，分别用于向高炉内投送烧结矿、球团矿和溶剂。
如图1.1、1.2、1.3、2.1、2.2、2.3所示，为了使得投料管5既能够灵活转动到高炉1上方的任意部位，同时又能够确保投料管5与布料器2及驱动机构之间连接牢固，本发明进一步优选的实施方案是，所述上关节轴承4的固定环4.1与布料器2主体连接，所述上关节轴承4的活动环4.2的内环与投料管5一端的外壁静配合连接，所述下关节轴承6的固定环6.1与横向驱动机构7的驱动部件连接，所述下关节轴承6的活动环6.2的内环与投料管5另一端的外壁静配合连接，其中投料管5可选用钢管或碳纤维管。
如图3.1、3.2所示，为了确保投料管5的投料口能够沿横向方向(X方向)灵活移动，同时又能简化驱动机构，还能将投料管5的投料口固定在框架上，使其不能任意摆动，本发明进一步优选的实施方案还有，所横向驱动机构7包括横向驱动螺母7.1，横向驱动螺母7.1的一侧与下关节轴承6的固定环6.1连接，横向横驱动螺母7.1的螺孔与横向丝杆7.2螺纹配合，横向丝杠7.2的两端通过轴承、轴承座与横向驱动框架7.3连接，其中横向丝杆7.2的一端连接有横向驱动电机7.4，横向驱动电机7.4通过基座与横向驱动框架7.3连接，在横向驱动螺母7.1的另一侧设置有横向导向块7.5，横向导向块7.5与设置在横向驱动框架7.3上的横向导向槽7.6滑动配合。
如图4.1、4.2所示，为了确保投料管5的投料口能够沿纵向方向(Y方向)灵活移动，同时又能简化驱动机构，还能将横向驱动框架7.3固定在纵向驱动框架8.3上，使其移动平稳，本发明进一步优选的实施方案还有，所述纵向驱动机构8包括纵向驱动螺母8.1，纵向驱动螺母8.1的一侧与横向驱动框架7.3的底部连接，纵向驱动螺母8.1的螺孔与纵向丝杆8.2螺纹配合，纵向丝杠8.2的两端通过轴承、轴承座与纵向驱动框架8.3连接，其中纵向丝杆8.2的一端连接有纵向驱动电机8.4，纵向驱动电机8.4通过基座与纵向驱动框架8.3连接，在纵向驱动螺母8.1的另一侧设置有纵向导向块8.5，纵向导向块8.5与设置在纵向驱动框架8.3上的纵向导向槽8.6滑动配合。
如图5、6所示，由于投料管5为刚性硬管，所以投料管5的投料端口在沿横向和/或纵向移动时，投料管5的投料端口在竖向方向的高低位置会随时发生改变，因此需要设置相应的竖向驱动机构9，竖向驱动机构9是为了跟随横向驱动机构7与纵向驱动机构8的运动而随动的驱动机构，为了确保投料管5的投料口能够沿竖向方向(Z方向)灵活移动，同时又能简化驱动机构，还能将纵向驱动框架8.3固定在竖向驱动机构9上，使其移动平稳，本发明进一步优选的实施方案还有，所竖向驱动机构9包括竖向驱动螺母9.1，竖向驱动螺母9.1的一侧与纵向驱动框架8.3的底部连接，竖向驱动螺母9.1的螺孔与竖向丝杆9.2螺纹配合，竖向丝杠9.2的两端通过轴承、轴承座与竖向驱动框架9.3连接，其中竖向丝杆9.2的一端连接有竖向驱动电机9.4，竖向驱动电机9.4通过基座与竖向驱动框架9.3连接，在竖向驱动螺母9.1的另一侧设置有竖向导向块9.5，竖向导向块9.5与设置在竖向驱动框架9.3上的竖向导向槽9.6滑动配合，竖向驱动框架9.3与布料器2主体连接。
如图7、8所示，由于投料管5为刚性硬管，所以投料管5的投料端口在沿横向和/或纵向移动时，投料管5的投料端口在竖向方向的高低位置会随时发生改变，因此需要设置相应的竖向驱动机构9，竖向驱动机构9是为了跟随横向驱动机构7与纵向驱动机构8的运动而随动的驱动机构，为了确保投料管5的投料口能够沿竖向方向(Z方向)灵活移动，同时又能简化驱动机构，还能将纵向驱动框架8.3固定在竖向驱动机构9面上，使其移动平稳，本发明进一步优选的实施方案还有，所竖向驱动机构9包括竖向驱动滚筒9.7，驱动滚筒9.7的中心设有滚筒驱动轴9.8，滚筒驱动轴9.8两端通过轴承、轴承座与布料器2主体连接，其中滚筒驱动轴9.8的一端连接有滚筒驱动电机9.9，竖向驱动电机9.9通过基座与布料器2主体连接，驱动滚筒9.7与柔锁9.10的一端连接，柔锁9.10的另一端与竖向驱动框架9.3连接。
如图1.1、1.2、1.3、2.1、2.2、2.3所示，由于布料器2、投料管5、横向驱动机构7、纵向驱动机构8和竖向驱动机构9的尺寸及重量都较大，为了确保各驱动机构及投料管5的安全平稳运行，本发明进一步优选的实施方案还有，所述横向驱动机构7、纵向驱动机构8和竖向驱动机构9分别对称的设有两套。
为了便于控制投料管5的投料口位置移动灵活快捷，而且便于控制投料口的移动速度或停留时间，本发明进一步优选的实施术方案还有，所述横向驱动电机7.4、纵向驱动电机8.4、竖向驱动电机9.4和滚筒驱动电机9.9均为伺服电机，所述竖向驱动方向传感器10为拉力传感器和/或压力传感器，各伺服电机与PLC控制器11电连接。
如图1.1、1.2、1.3、2.1、2.2、2.3所示，为了便于控制投料口开始投料时间和停止投料时间，本发明进一步优选的实施方案还有，所述投料管5在上关节轴承4的下端与下关节轴承6的上端之间的管段上装有球阀12，球阀12的一端与球阀开关控制伺服电机13连接，球阀开关控制伺服电机13与PLC控制器11电连接。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种设有移动式投料口的高炉布料器，其特征在于，包括架设在高炉顶部的布料器，布料器的主体内设有由上向下的投料锥斗，投料锥斗底部通过上关节轴承与投料管的上端口连接，投料管的下端口通过下关节轴承与横向驱动机构连接，横向驱动机构设置在横向驱动框架或横向驱动板上，横向驱动框架或横向驱动板与纵向驱动机构连接，纵向驱动机构设置在纵向驱动框架或纵向驱动板上，纵向驱动框架或纵向驱动板与竖向驱动机构连接，竖向驱动机构设置在竖向驱动框架或竖向驱动板上，竖向驱动框架或竖向驱动板设置在布料器的主体上，在竖向驱动机构上设有竖向驱动方向传感器；物料由布料器的主体上端投入通过投料锥斗、投料管，由投料管下端的投料口投入到高炉内，而投料管的投料口通过上关节轴承、下关节轴承在横向驱动机构、纵向驱动机构和竖向驱动机构的驱动下可将物料按照投料分布需求投送到高炉内的设定部位，并可通过在每个设定部位的设定投料时间控制设定部位的投料量，从而构成3D打印式的投料布局。
2.如权利要求1所述设有移动式投料口的高炉布料器，其特征在于，在高炉的顶部设置有2-3个投料输送机，或在所述高炉的顶部设置有2-3台布料器，分别用于向高炉内投送烧结矿、球团矿和溶剂。
3.如权利要求2所述设有移动式投料口的高炉布料器，其特征在于，所述上关节轴承的固定环与布料器主体连接，所述上关节轴承活动环的内环与投料管一端的外壁静配合连接，所述下关节轴承的固定环与横向驱动机构的驱动部件连接，所述下关节轴承活动环的内环与投料管另一端的外壁静配合连接。
4.如权利要求3所述设有移动式投料口的高炉布料器，其特征在于，所横向驱动机构包括横向驱动螺母，横向驱动螺母的一侧与下关节轴承的固定环连接，横向横驱动螺母的螺孔与横向丝杆螺纹配合，横向丝杠的两端通过轴承、轴承座与横向驱动框架或横向驱动板连接，其中横向丝杆的一端连接有横向驱动电机，横向驱动电机通过基座与横向驱动框架或横向驱动板连接，在横向驱动螺母的另一侧设置有横向导向块，横向导向块与设置在横向驱动框架或横向驱动板上的横向导向槽滑动配合。
5.如权利要求4所述设有移动式投料口的高炉布料器，其特征在于，所纵向驱动机构包括纵向驱动螺母，纵向驱动螺母的一侧与横向驱动框架或横向驱动板的底部连接，纵向驱动螺母的螺孔与纵向丝杆螺纹配合，纵向丝杠的两端通过轴承、轴承座与纵向驱动框架或纵向驱动板连接，其中纵向丝杆的一端连接有纵向驱动电机，纵向驱动电机通过基座与纵向驱动框架或纵向驱动板连接，在纵向驱动螺母的另一侧设置有纵向导向块，纵向导向块与设置在纵向驱动框架或纵向驱动板上的纵向导向槽滑动配合。
6.如权利要求5所述设有移动式投料口的高炉布料器，其特征在于，所竖向驱动机构包括竖向驱动螺母，竖向驱动螺母的一侧与纵向驱动框架或纵向驱动板的底部连接，竖向驱动螺母的螺孔与竖向丝杆螺纹配合，竖向丝杠的两端通过轴承、轴承座与竖向驱动框架或竖向驱动板连接，其中竖向丝杆的一端连接有竖向驱动电机，竖向驱动电机通过基座与竖向驱动框架或竖向驱动板连接，在竖向驱动螺母的另一侧设置有竖向导向块，竖向导向块与设置在竖向驱动框架或竖向驱动板上的竖向导向槽滑动配合，竖向驱动框架或竖向驱动板与布料器主体连接。
7.如权利要求5所述设有移动式投料口的高炉布料器，其特征在于，所竖向驱动机构包括竖向驱动滚筒，驱动滚筒的中心设有滚筒驱动轴，滚筒驱动轴两端通过轴承、轴承座与布料器主体连接，其中滚筒驱动轴的一端连接有滚筒驱动电机，竖向驱动电机通过基座与布料器主体连接，驱动滚筒与柔锁的一端连接，柔锁的另一端与竖向驱动框架或竖向驱动板连接。
8.如权利要求4至7中任意一项所述设有移动式投料口的高炉布料器，其特征在于，所述横向驱动机构、纵向驱动机构和竖向驱动机构分别对称的设有两套。
9.如权利要求8所述设有移动式投料口的高炉布料器，其特征在于，所述横向驱动电机、纵向驱动电机、竖向驱动电机和滚筒驱动电机均为伺服电机，所述竖向驱动方向传感器为拉力传感器和/或压力传感器，每个伺服电机与PLC控制器电连接。
10.如权利要求9所述设有移动式投料口的高炉布料器，其特征在于，所述投料管在上关节轴承的下端与下关节轴承的上端之间的管段上装有球阀，球阀的一端与球阀开关控制伺服电机连接，球阀开关控制伺服电机与PLC控制器电连接。
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