CN112593091A - 一种全自动化底吹吹炼炉冷料加入设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动化底吹吹炼炉冷料加入设备，本设备充分实现了冷料加入的全自动化，根据生产工艺上的需求可选择连续加料和定量加料两种模式，能够完成自动加入生产所需的量，以及能够将加入时间、加入次数、加入重量等数据自动采集入网，补充智能化工程数据。在目前铜冶炼项目吹炼过程中使用的冷料加入设备还只是普通的现场操作箱控制的残极加料机，不能够实现自动化，数据入网等功能。本发明在很大程度上提高了铜冶炼项目的自动化、智能化水平。更方便生产工艺的控制和分析。

Description

一种全自动化底吹吹炼炉冷料加入设备

技术领域

本发明涉及一种全自动化底吹吹炼炉冷料加入设备，属于自动化设备技术领域。

背景技术

在铜冶炼项目中，在吹炼过程中为了平衡炉内热量，均需要向炉中投入冷料。而在国内多数企业均使用残极加料机作为转炉的冷料加料机。而目前国内使用的残极加料机也都未能实现全自动化加料，均需要在现场人工启停操作，人工记录加入时间，加入重量，加入次数等数据。这样就存在几点缺陷：（1）加料过程需要人工现场操作，增加人工和危险，（2）不能计数，（3）不能数据采集和入网，为生产提供数据。

冷料加入设备在铜冶炼生产中一般应用于转炉系统中，为转炉加入冷料，设备自动化程度不高，尚未有全自动化加料的应用。我公司基于转炉上料设备设计了底吹吹炼炉冷料加入设备，实现了全自动化加料，实现DCS控制。

发明内容

本发明提供了一种全自动化底吹吹炼炉冷料加入设备，在生产过程中能够根据生产需求选择连续加料和定量加料两种模式，能够完成自动加入生产所需的量，以及能够将加入时间、加入次数、加入重量等数据自动采集入网。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种全自动化底吹吹炼炉冷料加入设备，包括机械部分及控制系统部分，机械部分包括尾部支架及纵向定位装置，尾部横向对中定位装置，设备输送机架系统，支撑机构，头部投入油缸机构，抬起油缸系统，闸门提升系统，头部滑板，头部驱动系统，头部对中系统，输送链装置，防雨雪顶棚和液压系统；控制系统部分包括限位开关、光电开关、PLC系统和DCS系统。

具体设备选型及设备结构、控制原理如下：

设备结构及选型

一、机械部分

1、尾部机架、纵向定位装置

尾部为上料部位。叉车在尾部将成垛的冷料装上尾部机架，安装在尾部机架上有纵向定位装置，当叉车将冷料垛抵达纵向位置定位装置后，叉车将冷料放下，由机架和油缸为主体组成的纵向定位装置上抬，链板带动冷料运行至下一个工位。

2、尾部横向对中定位装置

尾部两侧的对中油缸将冷料垛向中线压齐，以此会保证每垛冷料均能整齐、均匀布置在整条加料机上。

3、设备输送机架系统

机架是整个设备的支撑、运行基础。为保证设备整体的强度与刚度，以及设备组装安装重量，机架主要件采用槽钢与角钢拼接组装焊接而成，运行轨道采用锰钢板条附着在沿长度方向的槽钢梁上，强度及刚度足以满足生产运行要求。机架两侧设置人行通道，采用角钢焊接制作而成，上铺设钢格板，满足人员上下通道要求。

4、支撑机构

为设备提供支撑作用，保证设备机体不变形。

5、头部投入油缸机构

由分布在两侧共计两台油缸组成，头部抬起推入装置及头部滑板，投入油缸推动推头将冷料通过轨道梁推入炉内。

6、抬起油缸系统

负责抬起头部投入油缸机构，头部抬起油缸抬起后，链板运行将冷料运到投料点后停止运行。抬起油缸动作将投入油缸系统下压至水平位置，投入油缸推动推头将冷料通过轨道梁推入炉内。

7、闸门提升系统

加料口与余热锅炉连接处设有投入闸板。闸门通过气缸实现自动开闭。

8、头部滑板

通过头部滑板，头部投入油缸推动冷料投入炉中。

9、头部驱动系统

根据输送量80t/h，考虑24小时连续加入，选用22KW，IP54级电机，配套SEW减速机，通过一级皮带传动带动链板运行，链板运行速度控制在0.094m/s，在减速机、电机之间装配有定矩液力耦合器及电磁离合器；液力耦合器在启动时起到缓冲作用，当过载时起到保护作用；在间断加料过程中，电磁离合器根据需要由控制系统控制断开和接合。

10、头部对中系统

头部支架起到设备头部支撑作用，入炉前由两台油缸为主体组成的头部对中系统通过两侧油缸同时向中间运动，将即将入炉的冷料压向中间位置，保证能够准确的入炉。

11、输送链装置

链条为整套加料设备的关键部件，起输送、承载功能。为保证链条的承载要求，链板采用40Cr等材料制造，单根链条的破断力不小于40吨。

12、防雨雪顶棚

整条加料设备沿长度方向，上部装设有防雨雪顶棚，采用1.2mm镀锌板制作，链板上半部两侧也装设有钢板，厚度2-3mm；整个加料设备走廊长度方向两侧做有玻璃窗的走廊桥。

13、液压系统

液压系统主要为本设备装置中的所有液压缸提供动力和安全保障。综合考虑使用环境（冬天温度低）及使用效果，本次设备考虑头尾部分别设置一套液压系统（液压管路均在室内）分别控制头部和尾部油缸。

尾部上料处，宽度调整油缸125/70，2件；纵向定位滑动油缸125/70，1件；液压站功率11KW，设计压力为8MPa。

头部加料处，抬起油缸160/100，1件，推入油缸160/100，2件，液压站功率11KW设计压力4MPa。

二、控制部分

整套设备通过设备各位置检测开关信号传到PLC系统再传给DCS系统，PLC系统根据输入输出点数统计，选择西门子品牌的中型PLC产品。在中控室电脑上通过DCS对设备进行控制。在DCS上可根据需要选择连续运行或者定量运行，连续运行是连续做加料运行，定量运行是输入加入总量及单重，设备通过开关检测加入量，加入量完成设备将自动停止运行。系统可设置投料时间、加料次数、备料时间，可对头部加料数、尾部加料数、链板余料、累计加入量等计数。控制部分除PLC系统、DCS系统还有设备上各位置开关。

a、备料光电开关

检测自动备料过程是否已经完成，当备料开关检测到有信号，备料过程结束。

b、头部有料光电开关

检测加入料的堆垛数，从而计算加入量。

c、抬起油缸原位、抬起位限位开关，检测抬起油缸工作位置。

d、整形对中油缸原位、对中位限位开关，检测对中油缸工作位置。

e、投入油缸原位、推入位限位开关，检测推入油缸工作位置。

f、炉门开关位限位开关，检测炉门开关状态。

本发明的有益效果是： 本发明充分实现了冷料加入的全自动化，根据生产工艺上的需求可选择连续加料和定量加料两种模式，能够完成自动加入生产所需的量，以及能够将加入时间、加入次数、加入重量等数据自动采集入网，补充智能化工程数据，并具备计算链板暂存冷料功能。在目前铜冶炼项目吹炼过程中使用的冷料加入设备还只是普通的现场操作箱控制的残极加料机，不能够实现自动化，数据入网等功能。本发明在很大程度上提高了铜冶炼项目的自动化、智能化水平，更方便生产工艺的控制和分析。

附图说明

图1 为本发明结构主视图。

图2 为本发明结构俯视图。

图3为图1的A-A向剖视图。

图4为图1的B-B向剖视图。

图5为设备运行流程图。

图中标号：

1、尾部支架及纵向定位装置，2、尾部横向对中定位装置，3、设备输送机架系统，4、支撑机构，5、头部投入油缸机构，6、抬起油缸系统，7、闸门提升系统，8、头部滑板，9、头部驱动系统，10、头部对中系统，11、输送链装置，12、防雨雪顶棚。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

一种全自动化底吹吹炼炉冷料加入设备，包括机械部分及控制系统部分。

机械部分包括尾部支架及纵向定位装置1，尾部横向对中定位装置2，设备输送机架系统3，支撑机构4，头部投入油缸机构5，抬起油缸系统6，闸门提升系统7，头部滑板8，头部驱动系统9，头部对中系统10，输送链装置11，防雨雪顶棚12和液压系统；

控制系统部分包括限位开关、光电开关、PLC系统和DCS系统。

具体结构如下：

一、机械部分

尾部机架及纵向定位装置1：尾部为上料部位。叉车在尾部将成垛的冷料装上尾部机架，安装在尾部机架上有纵向定位装置，当叉车将冷料垛抵达纵向位置定位装置后，叉车将冷料放下，纵向定位装置上台，链板带动冷料运行至下一个工位。

尾部横向对中定位装置2：尾部两侧的对中油缸将冷料垛向中线压齐，以此会保证每垛冷料均能整齐、均匀布置在整条加料机上。

设备输送机架系统3：机架是整个设备的支撑、运行基础。为保证设备整体的强度与刚度，以及设备组装安装重量，机架主要件采用槽钢与角钢拼接组装焊接而成，运行轨道采用锰钢板条附着在沿长度方向的槽钢梁上，强度及刚度足以满足生产运行要求。机架两侧设置人行通道，采用角钢焊接制作而成，上铺设钢格板，满足人员上下通道要求。

支撑机构4：为设备提供支撑作用，保证设备机体不变形。

头部投入油缸机构5：由分布在两侧共计两台油缸组成，头部抬起推入装置及头部滑板，投入油缸推动推头将冷料通过轨道梁推入炉内。

抬起油缸系统6：负责抬起头部投入油缸机构，头部抬起油缸抬起后，链板运行将冷料运到投料点后停止运行。抬起油缸动作将投入油缸系统下压至水平位置，投入油缸推动推头将冷料通过轨道梁推入炉内。

闸门提升系统7：加料口与余热锅炉连接处设有投入闸板。闸门通过气缸实现自动开闭。

头部滑板8：通过头部滑板，头部投入油缸推动冷料投入炉中。

头部驱动系统9：根据输送量80t/h，考虑24小时连续加入，选用22KW，IP54级电机，配套SEW减速机，通过一级皮带传动带动链板运行，链板运行速度控制在0.094m/s，在减速机、电机之间装配有定矩液力耦合器及电磁离合器；液力耦合器在启动时起到缓冲作用，当过载时起到保护作用；在间断加料过程中，电磁离合器根据需要由控制系统控制断开和接合。

头部对中系统10：头部支架起到设备头部支撑作用，入炉前头部对中系统通过两侧油缸同时向中间运动，将即将入炉的冷料压向中间位置，保证能够准确的入炉。

输送链装置11：链条为整套加料设备的关键部件，起输送、承载功能。为保证链条的承载要求，链板采用40Cr等材料制造，单根链条的破断力不小于40吨。

防雨雪顶棚12：整条加料设备沿长度方向，上部装设有防雨雪顶棚，采用1.2mm镀锌板制作，链板上半部两侧也装设有钢板，厚度2-3mm；整个加料设备走廊长度方向两侧做有玻璃窗的走廊桥。

液压系统：液压系统主要为本设备装置中的所有液压缸提供动力和安全保障。综合考虑使用环境（冬天温度低）及使用效果，本次设备考虑头尾部分别设置一套液压系统（液压管路均在室内）分别控制头部和尾部油缸。

尾部上料处，宽度调整油缸125/70，2件；纵向定位滑动油缸125/70，1件；液压站功率11KW，设计压力为8MPa。

头部加料处，抬起油缸160/100，1件，推入油缸160/100，2件，液压站功率11KW设计压力4MPa。

二、控制部分

整套设备通过设备各位置检测开关信号传到PLC系统再传给DCS系统，PLC系统根据输入输出点数统计，选择西门子品牌的中型PLC产品。在中控室电脑上通过DCS对设备进行控制。在DCS上可根据需要选择连续运行或者定量运行，连续运行是连续做加料运行，定量运行是输入加入总量及单重，设备通过开关检测加入量，加入量完成设备将自动停止运行。系统可设置投料时间、加料次数、备料时间，可对头部加料数、尾部加料数、链板余料、累计加入量等计数。控制部分除PLC系统、DCS系统还有设备上各位置开关。

a、备料光电开关

检测自动备料过程是否已经完成，当备料开关检测到有信号，备料过程结束。

b、头部有料光电开关

检测加入料的堆垛数，从而计算加入量。

c、抬起油缸原位、抬起位限位开关，检测抬起油缸工作位置。

d、整形对中油缸原位、对中位限位开关，检测对中油缸工作位置。

e、投入油缸原位、推入位限位开关，检测推入油缸工作位置。

f、炉门开关位限位开关，检测炉门开关状态。

使用时，

1、根据叉车上一堆垛冷料时间设定驱动步进时间，保证驱动步进与叉车上料能够衔接；

2、头部有料开关检测到信号，设备备料过程结束；

3、DCS上选择设备运行模式，开始运行；

4、抬起油缸抬起，链板机动作将冷料送入头部对中装置，抬起油缸落下；

5、头部对中油缸动作（原位至对中位）；

6、头部对中油缸返回（对中位至原位）；

7、炉门打开；

8、推入油缸动作（原位至推入位）将冷料推入炉中；

9、推入油缸返回（推入位至原位）；

10、 炉门关闭；

11、重复4-10步骤进行反复加料。

设备使用情况

经过实际生产的检验，这一种全自动化的底吹吹炼炉冷料加入设备能够满足生产使用，且在生产中表现出了很高的运行效率，并且也表现出了高自动化水平，良好且稳定的自动控制及数据采集入网功能也大大减少了人工和繁琐的记录及计算工作。已使用设备加料22849000kg。总体来说设备使用表现优异。

Claims (7)

1.一种全自动化底吹吹炼炉冷料加入设备，包括机械部分及控制系统部分，其特征在于：机械部分包括尾部支架及纵向定位装置，尾部横向对中定位装置，设备输送机架系统，支撑机构，头部投入油缸机构，抬起油缸系统，闸门提升系统，头部滑板，头部驱动系统，头部对中系统，输送链装置 ，防雨雪顶棚和液压站；控制系统部分包括限位开关、光电开关、PLC系统和DCS系统。

2.根据权利要求1所述的一种全自动化底吹吹炼炉冷料加入设备，其特征在于：所述的头部投入油缸机构由分布在两侧共计两台油缸组成，头部抬起推入装置及头部滑板，投入油缸推动推头将冷料通过轨道梁推入炉内。

3.根据权利要求1所述的一种全自动化底吹吹炼炉冷料加入设备，其特征在于：加料口与余热锅炉连接处设有投入闸板，闸门通过气缸实现自动开闭。

4.根据权利要求1所述的一种全自动化底吹吹炼炉冷料加入设备，其特征在于：所述的头部驱动系统选用22KW，IP54级电机，配套SEW减速机，通过一级皮带传动带动链板运行，链板运行速度控制在0.094m/s，在减速机、电机之间装配有定矩液力耦合器及电磁离合器；液力耦合器在启动时起到缓冲作用，当过载时起到保护作用；在间断加料过程中，电磁离合器根据需要由控制系统控制断开和接合。

5.根据权利要求1所述的一种全自动化底吹吹炼炉冷料加入设备，其特征在于：所述的输送链装置的链条链板采用40Cr材料制造，单根链条的破断力不小于40吨。

6.根据权利要求1所述的一种全自动化底吹吹炼炉冷料加入设备，其特征在于：头尾部分别设置一套液压系统分别控制头部和尾部油缸。

7.根据权利要求1所述的一种全自动化底吹吹炼炉冷料加入设备，其特征在于：所述的控制系统能够实现连续加料和定量加料两种控制模式。

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