CN111893243A - 钢包自动吹氩对接装置和钢包氩气对接及钢包吹氩方法 - Google Patents

Abstract

公开了钢包自动吹氩对接装置以及钢包氩气对接及钢包吹氩方法，该装置包括发射装置和接收装置，发射装置包括发射器、发射气缸、连通杆、弹簧、第一氩气管、第二氩气管，接收装置包括接收器和第三氩气管；发射器包括中心开有氩气通道的球面连接头和滑杆，发射气缸包括柱塞和第一气缸腔及第二气缸腔，第二氩气管连通于第一气缸腔，弹簧连接于连通杆，连通杆插入穿过柱塞，一端连接于滑杆并与氩气通道连通，另一端连通于第一氩气管；接收器包括接收碗口、连接管和氩气管道，接收碗口内设置有内球面容置腔，氩气管道的一端连通于内球面容置腔，另一端连通于第三氩气管。本发明实现了钢包氩气自动对接和钢包通气吹氩的双气双通双控。

Description

钢包自动吹氩对接装置和钢包氩气对接及钢包吹氩方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金炼钢技术领域，尤其涉及一种钢包自动吹氩对接装置和钢包氩气对接及钢包吹氩方法。

背景技术

钢包吹氩是洁净钢生产的必备要求，贯穿精炼工序冶炼全过程。全程吹氩为钢水温度的均匀化、合金成分的均匀化提供了保障，从而实现钢液的洁净化生产。现有技术中，炼钢厂钢包氩气对接采用人工现场连接方式，每炉钢都需要操作工人爬到钢包车上，在盛满钢水的钢包旁进行对接作业，极大地降低了精炼工序的冶炼效率，而且钢包悬挂积渣容易掉落砸伤操作人员，更为严重的是一旦出现钢水喷溅，操作人员会被烫伤，因而存在较大的安全隐患。

此外，现有的吹氩装置密封性能差，存在氩气泄漏问题，需要频繁更换金属软管、快速接头等，一方面不能满足精品合金钢的冶炼要求，另一方面提高了吹氩作业的成本。

发明内容

本发明针对以上不足之处，提供一种钢包自动吹氩对接装置以及利用该钢包自动吹氩对接装置实施的钢包氩气对接及钢包吹氩方法。

在本发明的一个方面，提供一种钢包自动吹氩对接装置，其包括安装在钢包车上的发射装置和安装在钢包上的接收装置，其中：

发射装置包括发射器、发射气缸、连通杆、弹簧、第一氩气管、第二氩气管，接收装置包括接收器和第三氩气管，第一氩气管、第二氩气管和第三氩气管均各自设置有控制阀门；

发射器包括球面连接头和滑杆，球面连接头和滑杆的中心开有氩气通道，发射气缸包括柱塞以及由柱塞分成的第一气缸腔和第二气缸腔，第二氩气管连通于第一气缸腔，弹簧连接于连通杆，连通杆为空心管道结构并插入穿过柱塞，连通杆与柱塞二者之间气密并相互紧固，连通杆的一端连接于滑杆并与氩气通道连通，连通杆的另一端连通于第一氩气管；

接收器包括接收碗口和连接管，在接收器内设置有氩气管道，接收碗口内设置有内球面容置腔，内球面容置腔的形状和尺寸匹配于球面连接头，氩气管道的一端连通于内球面容置腔，氩气管道的另一端连通于第三氩气管。

优选地，在本发明的上述钢包自动吹氩对接装置中，发射装置还包括底座，底座通过第一螺栓安装在钢包车上。

优选地，在本发明的上述钢包自动吹氩对接装置中，底座上面固定有金属软管，金属软管套装在连通杆的外周，金属软管上端设置有连接法兰，连接法兰上方设置有连通杆基座，连通杆基座具有中心孔，连通杆插入在中心孔内，连通杆基座的与连接法兰对接的部分设置有基座法兰；弹簧安装在金属软管外周，弹簧的上端与连接法兰连接，弹簧的下端与底座连接；连接法兰和基座法兰通过第二螺栓连接。

优选地，在本发明的上述钢包自动吹氩对接装置中，连接管的一端通过第一法兰盘和第三螺栓连接于接收碗口，连接管的另一端设置有第二法兰盘，接收器通过第二法兰盘连接在钢包上。

优选地，在本发明的上述钢包自动吹氩对接装置中，第一氩气管、第二氩气管和第三氩气管为金属软管。

优选地，在本发明的上述钢包自动吹氩对接装置中，连通杆的长度具有适应于球面连接头弹出和回落的冗余量，所述冗余量大于等于球面连接头弹出后滑杆的行程。

优选地，在本发明的上述钢包自动吹氩对接装置中，所述冗余量为20～30cm。

在本发明的另一个方面，提供一种利用上述钢包自动吹氩对接装置实施的钢包氩气对接及钢包吹氩方法，包括：

钢包座入钢包车，将钢包上的接收装置的内球面容置腔对准钢包车上的发射装置的球面连接头，使得接收装置的中心轴线与发射装置的中心轴线在垂直方向上共线，然后打开第一氩气管的控制阀门，氩气经由连通杆和氩气通道从球面连接头吹出，以0.5NL/min的氩气流量吹扫内球面容置腔内的积灰，吹扫时间为3s，吹扫后关闭第一氩气管的控制阀门；

打开第二氩气管的控制阀门，氩气进入发射气缸的第一气缸腔，推动柱塞带动与其插接的连通杆一起向着第二气缸腔运动，与连通杆连接的滑杆随着连通杆的运动而运动，将球面连接头弹出，与内球面容置腔完全接触；

打开第一氩气管的控制阀门和第三氩气管的控制阀门，氩气经由连通杆和氩气通道从球面连接头供应到内球面容置腔，然后经氩气管道进入第三氩气管，第三氩气管连通于钢包透气砖，冶炼过程中的吹氩阶段以0.15～0.25NL/min的氩气流量对钢包内钢液进行吹氩操作，冶炼过程中的搅拌阶段以0.8～1.0NL/min的氩气流量对钢包内钢液进行搅拌操作；

钢包吹氩操作全部完毕后关闭第一氩气管的控制阀门和第三氩气管的控制阀门，然后关闭第二氩气管的控制阀门，球面连接头、滑杆、连通杆通过其自身重力而将球面连接头回落复位。

优选地，在本发明的上述钢包氩气对接及钢包吹氩方法中，如果接收装置的中心轴线与发射装置的中心轴线在垂直方向上不共线，通过弹簧横向摆动发射装置，将发射装置的中心轴线与接收装置的中心轴线调整为在垂直方向上共线。

利用本发明的钢包自动吹氩对接装置和钢包氩气对接及钢包吹氩方法，①实现了钢包氩气精准自动对接，节省了人工现场氩气对接的时间，提高了精炼工序的冶炼效率，消除了钢包悬挂积渣掉落砸伤操作人员以及钢水溅出烫伤操作人员的事故隐患；②实现了钢包氩气自动对接和钢包通气吹氩的双气双通双控，同时解决了氩气泄漏问题，降低了工人的劳动强度并节约了成本；③确保了冶炼过程中氩气软吹及熔池搅拌效果，使钢包内温度、成分更加均匀，稳定了钢的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的钢包自动吹氩对接装置中的发射装置的结构示意图。

图2是本发明的钢包自动吹氩对接装置中的接收装置的结构示意图。

图3是本发明的钢包自动吹氩对接装置中的发射装置和接收装置相互对接的状态示意图。

图4是本发明的钢包自动吹氩对接装置中的发射装置和接收装置断开对接时发射装置的状态示意图。

附图标记说明：

1-发射器、11-球面连接头、12-滑杆、13-氩气通道、2-发射气缸、21-柱塞、22-第一气缸腔、23-第二气缸腔、3-连通杆、31-连通杆基座、32-基座法兰、4-弹簧、5a-第一氩气管、5b-第二氩气管、5c-第三氩气管、6-底座、7-第一螺栓、8-金属软管、81-连接法兰、9-第二螺栓、10-接收器、101-接收碗口、102-连接管、103-氩气管道、104-内球面容置腔、105-第一法兰盘、106-第三螺栓、107-第二法兰盘。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本发明的钢包自动吹氩对接装置用于实施钢包氩气对接及钢包吹氩，包括安装在钢包车上的发射装置和安装在钢包上的接收装置，发射装置包括发射器1、发射气缸2、连通杆3、弹簧4、第一氩气管5a、第二氩气管5b，接收装置包括接收器10和第三氩气管5c，第一氩气管5a、第二氩气管5b和第三氩气管5c均各自设置有控制阀门并且例如都可以是金属软管。

发射器1包括球面连接头11和滑杆12，球面连接头11和滑杆12的中心开有氩气通道13。发射气缸2包括柱塞21以及由柱塞21分成的第一气缸腔22和第二气缸腔23，第二氩气管5b连通于第一气缸腔22。弹簧4连接于连通杆3，连通杆3为空心管道结构，连通杆3插入穿过柱塞21，连通杆3与柱塞21二者之间气密并相互紧固，连通杆3的一端(图1中的上端)连接于滑杆12并与球面连接头11和滑杆12内的氩气通道13连通，连通杆3的另一端(图1中的下端)连通于第一氩气管5a。为清楚显示结构，图1中所示出的发射装置中的球面连接头11处于向上弹出的状态。

发射装置还包括底座6，底座6通过第一螺栓7安装在钢包车上。底座6上面固定有金属软管8，金属软管8套装在连通杆3的外周，金属软管8上端设置有连接法兰81，连接法兰81上方设置有连通杆基座31，连通杆基座31具有中心孔，连通杆3插入在中心孔内，因此中心孔内径略大于连通杆3的外径，以保证连通杆3可在连通杆基座31内上下滑动，同时对连通杆3起到支撑与保护的作用。弹簧4安装在金属软管8外周，弹簧4的上端与连接法兰81连接，弹簧4的下端与底座6连接。连通杆基座31的与连接法兰81对接的部分设置有基座法兰32。连接法兰81和基座法兰32通过第二螺栓9连接，由此将弹簧4定位在连通杆基座31与底座6之间。此外，金属软管11的内径略大于连通杆3的外径，以保证连通杆3可在金属软管11内上下滑动，同时对连通杆3起到支撑与保护的作用。

接收器10包括接收碗口101和连接管102，并在接收器10内设置有氩气管道103。连接管102的一端(图2中的下端)通过第一法兰盘105和第三螺栓106连接于接收碗口101。连接管102的另一端(图2中的上端)设置有第二法兰盘107，接收器10通过第二法兰盘107连接在钢包上。接收碗口101内设置有内球面容置腔104，内球面容置腔104的形状和尺寸匹配于球面连接头101。氩气管道103的一端连通于内球面容置腔104，另一端连通于第三氩气管5c。

图3示出了本发明的钢包自动吹氩对接装置中的发射装置和接收装置相互对接的状态，在此状态下，球面连接头11与内球面容置腔104完全接触并由内球面容置腔104容纳。图4示出了本发明的钢包自动吹氩对接装置中的发射装置和接收装置断开对接时发射装置的状态，在此状态下，球面连接头11回落。与图1示出的球面连接头11弹出的状态相比，可以看出连通杆3具有一定的上下伸缩距离L，即其长度具有适应于球面连接头11弹出和回落的冗余量，根据实际情况，该冗余量即连通杆3的上下伸缩距离L大于等于球面连接头11向上弹出后滑杆12的实际行程，例如L可以是20～30cm。

弹簧4的作用在于：当发射装置的中心轴线与接收装置的中心轴线不在一条垂直线上时，弹簧4对发射装置进行调整，以确保发射装置与接收装置连接时球面连接头11与内球面容置腔104的接触密封性。即，在将钢包上的接收装置的内球面容置腔104对准钢包车上的发射装置的球面连接头11以实现钢包氩气对接时，如果发射装置的中心轴线与接收装置的中心轴线不在一条垂直线上，弹簧4可以横向(图1和图3中的左右方向)摆动发射装置，以将发射装置的中心轴线与接收装置的中心轴线调整为在垂直方向(图1和图3中的上下方向)上共线。

利用本发明的钢包自动吹氩对接装置实施的钢包氩气对接及钢包吹氩方法包括：

钢包座入钢包车，将钢包上的接收装置的内球面容置腔104对准钢包车上的发射装置的球面连接头11，即使得接收装置的中心轴线与发射装置的中心轴线在垂直方向上共线，然后打开第一氩气管5a的控制阀门，氩气经由连通杆3和氩气通道13从球面连接头11吹出，以0.5NL/min的氩气流量吹扫内球面容置腔104内的积灰，吹扫时间为3s，吹扫后关闭第一氩气管5a的控制阀门；

积灰吹扫完毕打开第二氩气管5b的控制阀门，氩气进入发射气缸2的第一气缸腔22，在氩气压力的作用下，推动柱塞21带动与其插接的连通杆3一起向着第二气缸腔23运动，从而与连通杆3连接的滑杆12随着连通杆3的运动而运动，将球面连接头11向上弹出，与内球面容置腔104完全接触；

打开第一氩气管5a的控制阀门和第三氩气管5c的控制阀门，氩气经由连通杆3和氩气通道13从球面连接头11供应到内球面容置腔104，然后经氩气管道103进入第三氩气管5c，第三氩气管5c连通于钢包透气砖，冶炼过程中的吹氩阶段以0.15～0.25NL/min的氩气流量对钢包内钢液进行吹氩操作，冶炼过程中的搅拌阶段以0.8～1.0NL/min的氩气流量对钢包内钢液进行搅拌操作，保证冶炼全过程各阶段的吹氩效果；

钢包吹氩操作全部完毕后关闭第一氩气管5a的控制阀门和第三氩气管5c的控制阀门，然后关闭第二氩气管5b的控制阀门，因发射气缸2的第一气缸腔22内的氩气放散，球面连接头11、滑杆12、连通杆3不再受到氩气气压的作用，因此通过其自身重力而使得球面连接头11回落复位(如图4所示的状态)。

如上所述，本发明的钢包自动吹氩对接装置和钢包氩气对接及钢包吹氩方法通过控制第二氩气管5b的控制阀门实现钢包氩气自动对接，通过控制第一氩气管5a的控制阀门和第三氩气管5c的控制阀门实现钢包通气吹氩，由此实现双气双通双控。

在本发明的钢包自动吹氩对接装置和钢包氩气对接及钢包吹氩方法中，由于第二氩气管5b的控制，发射装置的球面连接头11与接收装置的接收碗口101完全贴合，无气体泄漏，具有结构合理、性能安全可靠的优点，能够实现钢包氩气精准自动对接。

在本发明的钢包自动吹氩对接装置和钢包氩气对接及钢包吹氩方法中，由于第一氩气管5a的控制阀门和第三氩气管5c的控制，确保了冶炼过程中氩气软吹及熔池搅拌效果，使钢包内温度、成分更加均匀，稳定了钢的性能。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另一个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。同时，本文中使用的术语“连接”等应做广义理解，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等均以附图中表示的放置状态为参照。

还需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的范围。

Claims (9)

1.一种钢包自动吹氩对接装置，其特征在于，所述钢包自动吹氩对接装置包括安装在钢包车上的发射装置和安装在钢包上的接收装置，其中：

发射装置包括发射器、发射气缸、连通杆、弹簧、第一氩气管、第二氩气管，接收装置包括接收器和第三氩气管，第一氩气管、第二氩气管和第三氩气管均各自设置有控制阀门；

发射器包括球面连接头和滑杆，球面连接头和滑杆的中心开有氩气通道，发射气缸包括柱塞以及由柱塞分成的第一气缸腔和第二气缸腔，第二氩气管连通于第一气缸腔，弹簧连接于连通杆，连通杆为空心管道结构并插入穿过柱塞，连通杆与柱塞二者之间气密并相互紧固，连通杆的一端连接于滑杆并与氩气通道连通，连通杆的另一端连通于第一氩气管；

接收器包括接收碗口和连接管，在接收器内设置有氩气管道，接收碗口内设置有内球面容置腔，内球面容置腔的形状和尺寸匹配于球面连接头，氩气管道的一端连通于内球面容置腔，氩气管道的另一端连通于第三氩气管。

2.根据权利要求1所述的钢包自动吹氩对接装置，其特征在于，发射装置还包括底座，底座通过第一螺栓安装在钢包车上。

3.根据权利要求2所述的钢包自动吹氩对接装置，其特征在于，底座上面固定有金属软管，金属软管套装在连通杆的外周，金属软管上端设置有连接法兰，连接法兰上方设置有连通杆基座，连通杆基座具有中心孔，连通杆插入在中心孔内，连通杆基座的与连接法兰对接的部分设置有基座法兰；弹簧安装在金属软管外周，弹簧的上端与连接法兰连接，弹簧的下端与底座连接；连接法兰和基座法兰通过第二螺栓连接。

4.根据权利要求1所述的钢包自动吹氩对接装置，其特征在于，连接管的一端通过第一法兰盘和第三螺栓连接于接收碗口，连接管的另一端设置有第二法兰盘，接收器通过第二法兰盘连接在钢包上。

5.根据权利要求1所述的钢包自动吹氩对接装置，其特征在于，第一氩气管、第二氩气管和第三氩气管为金属软管。

6.根据权利要求1所述的钢包自动吹氩对接装置，其特征在于，连通杆的长度具有适应于球面连接头弹出和回落的冗余量，所述冗余量大于等于球面连接头弹出后滑杆的行程。

7.根据权利要求6所述的钢包自动吹氩对接装置，其特征在于，所述冗余量为20～30cm。

8.一种利用权利要求1至7中任一项所述的钢包自动吹氩对接装置实施的钢包氩气对接及钢包吹氩方法，包括：

钢包座入钢包车，将钢包上的接收装置的内球面容置腔对准钢包车上的发射装置的球面连接头，使得接收装置的中心轴线与发射装置的中心轴线在垂直方向上共线，然后打开第一氩气管的控制阀门，氩气经由连通杆和氩气通道从球面连接头吹出，以0.5NL/min的氩气流量吹扫内球面容置腔内的积灰，吹扫时间为3s，吹扫后关闭第一氩气管的控制阀门；

打开第二氩气管的控制阀门，氩气进入发射气缸的第一气缸腔，推动柱塞带动与其插接的连通杆一起向着第二气缸腔运动，与连通杆连接的滑杆随着连通杆的运动而运动，将球面连接头弹出，与内球面容置腔完全接触；

打开第一氩气管的控制阀门和第三氩气管的控制阀门，氩气经由连通杆和氩气通道从球面连接头供应到内球面容置腔，然后经氩气管道进入第三氩气管，第三氩气管连通于钢包透气砖，冶炼过程中的吹氩阶段以0.15～0.25NL/min的氩气流量对钢包内钢液进行吹氩操作，冶炼过程中的搅拌阶段以0.8～1.0NL/min的氩气流量对钢包内钢液进行搅拌操作；

钢包吹氩操作全部完毕后关闭第一氩气管的控制阀门和第三氩气管的控制阀门，然后关闭第二氩气管的控制阀门，球面连接头、滑杆、连通杆通过其自身重力而将球面连接头回落复位。

9.根据权利要求8所述的钢包氩气对接及钢包吹氩方法，其特征在于，如果接收装置的中心轴线与发射装置的中心轴线在垂直方向上不共线，通过弹簧横向摆动发射装置，将发射装置的中心轴线与接收装置的中心轴线调整为在垂直方向上共线。

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