CN113634194B - 制造双层球团的双圆盘造球机及其控制球团粒度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制造双层球团的双圆盘造球机及其控制球团粒度的方法，造球机的造球圆盘设置直径不同的两个，小直径圆盘用于制造双层球团的内层，大直径圆盘用于制造双层球团的外层。两个圆盘分别配置升降驱动装置和转动驱动装置。通过升降装置的伸缩运动实现支架平台的倾角调节，从而实现圆盘倾角的调节，转动驱动装置实现圆盘的转动。两个圆盘分别配置升降驱动装置和转动驱动装置，它们的倾角和转速可单独调节，从而可生产内、外层厚度可变的双层球团。同时采用球团粒度采集分析装置与转动驱动装置进行关联实时改变转速、倾角，来提高双层球团的内外层厚度以及总碱度的准确性。本发明适用于批量制造强度高、粒度均匀的双层球团。

Description

制造双层球团的双圆盘造球机及其控制球团粒度的方法

技术领域

本发明涉及造球机技术领域，尤其是涉及一种制造双层球团的双圆盘造球机及其控制球团粒度的方法。

背景技术

造球机应用比较多的主要为圆盘造球机、圆筒造球机、圆锥造球机等，这些造球机是将细粒粉状物料制成粒度符合下一道作业要求的球状物料的造球设备，广泛应用于钢铁、有色冶金、水泥、肥料等工业领域的设备。

相关技术中，目前已知的所有类型造球机主要用于生产成分均一的球团(颗粒)，即球团内外层的化学成分基本相同。这种生产模式已经十分成熟，被广泛应用于各个行业，但现有的造球机不能用来生产新开发的双层球团。双层球团是指一枚球团(颗粒)中内层由特定化学成分的原料组成，而外层由化学成分完全不同的另一种原料组成。生产双层球团时需通过两条供料线给造球机供料，显然只配备单个圆盘、圆桶或圆锥的造球机无法将两股原料制造成内外层化学不同的球团(颗粒)。

CN104099466A公开了一种双层结构球团制造方法及生产设备，用于制造双层球团，该发明中内层造球盘位于外层造球盘的正上方，由于两圆盘使用同一中心轴和转动驱动装置，即该装置的两个造球盘只能以相同角速度旋转，并且调节倾角时也只能改变相同的角度，因此对造球机参数的调整局限性较大。即当对双层球团的内外层厚度做出调整时，使用同一中心轴和转动驱动装置的造球机是无法实现的。此外该专利未提及两台圆盘的转动方向，但从附图中可以看出，内层球圆盘位于外层球圆盘正上方时，同一中心轴的两台圆盘只能以相同角速度和方向转动，内层球的出球区域正好位于外层球的成球和出球区域重叠，显然无法制造出具有标准内外层厚度和相同化学成分的双层球团。

发明内容

本发明旨在解决现有造球机无法用来生产双层球团的技术问题，在原有的圆盘造球机基础上进行技术创新，提供一种新型的双圆盘造球机用于生产双层球团及其控制球团粒度的方法。

本发明提供的这种制造双层球团的双圆盘造球机，包括底座、两个造球机支架平台、直径不等的两圆盘、两套升降驱动装置、两套转动驱动装置和四组刮刀组；底座作为整个设备的支撑座，两造球机支架平台左右布置，它们的上端分别安装小直径圆盘和大直径圆盘、上部分别与底座铰接，且安装小直径圆盘的造球机支架平台的铰接位置高于安装大直径圆盘的造球机支架平台的铰接位置；两造球机支架平台的下端分别与固定于底座上的升降驱动装置铰接，通过升降驱动装置实现造球机支架平台的倾角调节；转动驱动装置安装于造球机支架平台上，其输出构件固定于圆盘外侧的中心位置处，带动圆盘转动；两造球机支架平台上安装有位于两圆盘上方的支撑梁，刮刀组安装于支撑梁上，每个圆盘分别配置一组旋转式电动底刮刀和一组固定侧刮刀。小直径圆盘制造双层球团的内层球，其下料区的上方滴水器，小直径圆盘制造好的内层球通过内层球溜槽送至大直径圆盘中的给料区域，内层球溜料槽上方有雾状水喷水器润湿内层球表面；大直径圆盘设置有双层球溜料槽，内层球在大直径圆盘中滚动时粘附加料区的外层原料生成双层球团排出；本设备还包括球团粒度采集分析装置，通过本装置对内层球溜料槽和双层球溜料槽中的球团图像进行采集并分析处理后适时调整圆盘的转速，以提高双层球团的内外层厚度以及总碱度的准确性。

上述设备的一种实施方式中，所述小直径圆盘与大直径圆盘之间的高差为200-300mm，以便于安装所述内层球溜料槽和两圆盘的倾角调节。

上述设备的一种实施方式中，升降驱动装置为油缸或者电动推杆。

上述设备的一种实施方式中，所述底座上对应两造球机支架平台的外侧连接有带弧形槽的调节座，弧形槽中连接有可使造球机支架平台固定的锁定螺栓。

上述设备的一种实施方式中，转动驱动装置包括电机、减速机、外圈小齿轮轴和内圈大齿轮，电机通过联轴器带动减速机运转，减速机将转速输出给外圈小齿轮轴，外圈小齿轮轴上的纯与固定在圆盘底部的内圈大齿轮啮合，从而实现圆盘的转动；外圈小齿轮轴通过轴承座安装与所述造球机支架平台上。

上述设备的一种实施方式中，每组所述旋转式电动刮刀配备四把底刮刀，由电机带动，用于刮除圆盘盘底上粘附的物料；每组所述固定刮刀配备两把侧刮刀，用于刮除圆盘壁上粘附的物料，并可疏导料流，促进合格粒度球团的排出。

上述设备的一种实施方式中，所述底刮刀和侧刮刀分别通过刮刀架和悬挂式轴承座安装于所述支撑梁上，底刮刀和侧刮刀与刮刀架之间为可拆卸连接。

上述设备的一种实施方式中，所述内层球溜料槽的倾斜角度在20°-30°之间，以保证内层球顺利滚落至大直径圆盘中。所述滴水器为U型或H型多孔滴水器。

上述设备的一种实施方式中，所述球团粒度采集分析装置包括内层球图像采集摄像头和双层球图像采集摄像头及圆盘转速、倾角的PLC控制系统。

本发明提供的上述造球机控制球团粒度的方法，包括以下步骤：

(1)通过内层球图像采集摄像头和双层球图像采集摄像头，按设定的时间分别对内层球溜料槽和双层球溜料槽内的球团图像进行采集；

(2)通过高斯平滑滤波调整图像质量；

(3)利用阈值法初步分割图像将球团与背景分割开,获得目标对象即球团；

(4)对提取的球团的粒度特征进行计算统计得到平均粒度；当球团平均粒度小于圆盘转速、倾角在PLC自动控制系统中的设定值时，系统控制圆盘转速提升指定转数及圆盘倾角降低指定角度；当球团平均粒度大于圆盘转速、倾角在PLC自动控制系统中的设定值时，系统控制圆盘转速降低指定转数及圆盘倾角提高指定角度。

本发明的造球圆盘设置直径不同的两个，小直径圆盘用于制造双层球团的内层，大直径圆盘用于制造双层球团的外层。两个圆盘分别配置支架平台、升降驱动装置和转动驱动装置。支架平台用于承载圆盘和转动驱动装置，上部铰接于底座上，下端与升降驱动装置铰接，通过升降装置的伸缩运动实现支架平台的倾角调节，从而实现圆盘倾角的调节。转动驱动装置实现圆盘的转动。由于两个圆盘分别配置升降驱动装置和转动驱动装置，所以，两圆盘的倾角和转速可单独调节，从而实现生产内、外层厚度可变的双层球团。同时采用球团粒度采集分析装置与圆盘转动装置进行关联实时改变转速，来提高双层球团的内外层厚度以及总碱度的准确性，与现有技术的所有单盘造球机都存在本质上的区别。本发明适用于批量制造强度高、粒度均匀的双层球团。

附图说明

图1为本发明一个实施例的右视示意图。

图2为本实施例的主视示意图。

图中序号：

1、小直径圆盘；2、大直径圆盘；3、造球机底座；

4、造球机支架平台；5、液压升降驱动装置；6、轴承座；

7、电动机；8、减速机；9、联轴器；10、固定螺杆；

11、外圈小齿轮轴；12、内圈大齿轮；13、密封压盖；14、滴水器；

15、雾状水喷水器；16、供水栓；17、支撑梁；18、刮刀架；

19、悬挂式轴承座；20、刮刀电机；21、底刮刀；22、刮刀连接杆；

23、侧刮刀；24、转动轴承；25、内层球溜料槽；26、双层球溜料槽；

27、内层球图像采集摄像头；28、双层球图像采集摄像头。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实施例公开的这种制造双层球团的双圆盘造球机，本设备的结构组成及工作原理如下：

主要结构包括小直径圆盘1、大直径圆盘2、造球机底座3、两个造球机支架平台4、两套液压升降驱动装置5、两套转动驱动装置、内层球溜料槽25、双层球溜料槽26、滴水器14、雾状水喷水器15、四套刮刀组、两套球团粒度采集分析装置。

造球机底座3固定于地面上，用于支撑整个造球设备。小直径圆盘1制造双层球团的内层，大直径圆盘2制造双层球团的外层。

两造球机支架平台4左右布置，它们的上端分别安装两小直径圆盘1和大直径圆盘2，它们的下端分别与固定于造球机底座3上的升降驱动装置5铰接，它们的上部分别与造球机底座1铰接，且安装小直径圆盘1的造球机支架平台的铰接位置高于安装大直径圆盘2的铰接位置，使小直径圆盘1与大直径圆盘2之间形成高度差，此高度差宜为200-300mm，以便于安装内层球溜料槽25及调节两圆盘的倾角。

圆盘倾角调节通过升降驱动装置5实现，升降驱动装置5可采用油缸或者电动推杆这种可直线伸缩的装置，通过升降驱动装置的伸缩运动来改变造球机支架平台下端的高度，从而快速调节造球机支架平台上端圆盘倾角，以改变球团排出粒度。

升降驱动装置5还可作为造球机支架平台4的竖向支撑装置。造球机支架平台4还可通过底座3上调节座上的锁定螺杆10定位，使造球机支架平台实现竖向和水平方向的定位。

在调节圆盘倾角时，先将锁定螺栓10拧松，然后通过升降驱动装置5调整造球机支架平台4下端的高度至指定位置，然后拧紧锁定螺栓10固定球机支架平台。

由于制备内层球和外层球时对各层厚度的要求较高，因此需安装两套升降驱动装置分别用来调整两个圆盘的角度，从而达到快速精准的控制球团内外层的厚度。

圆盘的转动通过转动驱动装置实现，转动驱动装置包括电动机7、减速机、外圈小齿轮轴和内圈大齿轮，电动机通过联轴器带动减速机运转，减速机将转速输出给外圈小齿轮轴，外圈小齿轮轴上的齿轮与固定在圆盘上的内圈大齿轮相互啮合，因此可通过小齿轮轴的转动带动内圈大齿轮转动，并实现圆盘的转动。

由于采用两段造球技术，因此应避免球团在圆盘内停留时间过长。为了强化球团的分级以及合格粒度生球的快速排出，需安装两套转动驱动装置分别调整两个圆盘的转速，从而制备出粒度均匀的双层球团。

两造球机支架平台4安装有位于两个圆盘上方的支撑梁17，刮刀组固定在支撑梁上，每个圆盘配置一组旋转式电动底刮刀和一组固定侧刮刀。旋转式刮刀组由电机20、转动轴承24、刮刀连接杆21和底刮刀22组成，底刮刀22在电机20的带动下，沿顺时针方向，紧贴圆盘底部旋转，底刮刀22主要用于刮除圆盘底部粘料。固定式刮刀23无电机，通过连接杆使其紧贴圆盘壁，主要用于刮除圆盘壁的粘料，同时还起到疏导料流的作用，加快粒度合格双层球团由双层球溜料槽26排出。

两种刮刀均采用合金陶瓷材质以增加其使用寿命。此外，两种刮刀均可从刮刀架18上拆卸，便于更换。两种刮刀的刮刀架通过悬挂式轴承座19安装于支撑梁17上，可通过悬挂式轴承座改变刮刀架在支撑梁上的位置来调整刮刀与圆盘内壁之间的距离，并通过刮刀架上的脚架来调整刮刀与圆盘盘底之间的间隙及刮刀角度。

小直径圆盘1和大直径圆盘2之间安装内层球溜料槽25，小直径圆盘1造出的内层球滚落到内层球溜料槽25上，并通过该溜料槽排入大直径圆盘2的给球区域。所以内层球溜料槽应具有20°-30°的坡度，以确保内层球可以在该溜料槽中自然滚落至大直径圆盘中。此外，内层球溜料槽还可以防止由于两个圆盘间的落差过高而导致的内层球落下强度后降低或碎裂。

双层球溜料槽26用于承接大直径圆盘2排出的合格粒度双层球团。

小直径圆盘1的上方设置滴水器14，其滴水孔对准小直径圆盘1的下料区，为增加成核数量，此处可采用U型或H型多孔滴水器。雾状水喷水器15喷出的雾状水使球核长大，并充分润湿内层球的表面。此处雾状水喷水器15的作用之一是促进内层球长大，其二是保证内层球表面有足够水分，使内层球进入大直径圆盘2后，可快速粘附外层球原料，避免最终制备出的双层球团内外层间隙过大。

球团粒度采集分析装置是利用数字图像技术实现的粒度分析系统和圆盘转速PLC自动控制系统组成，通过内层球图像采集摄像头27和双层球图像采集摄像头28，每隔一段时间分别对内层球溜料槽25和双层球溜料槽26内的球团图像进行采集，通过高斯平滑滤波调整图像质量，然后利用阈值法初步分割图像将球团与背景分割开,获得目标对象即球团，最后对提取的球团的粒度特征进行计算统计得到平均粒度。当球团平均粒度小于圆盘转速、倾角在PLC自动控制系统中的设定值时，系统控制圆盘转速提升指定转数及圆盘倾角降低指定角度；当球团平均粒度大于圆盘转速、倾角在PLC自动控制系统中的设定值时，系统控制圆盘转速降低指定转数及圆盘倾角提高指定角度。由于两台圆盘均配有相互独立的可变速的驱动装置及倾角自动调节装置，因此两圆盘根据双层球团对粒度的设定，实时改变转速，提高双层球团的内外层厚度以及总碱度的准确性。双圆盘转速及倾角的具体调节参数应根据已采集到的不同球团粒度时的最优圆盘运行参数而定。

本实施例的造球工作过程如下：

开始工作前，先通过两升降驱动装置5分别将两造球机支架平台4调整到指定高度，而后使用两侧的锁定定螺栓10将造球机支架平台4固定,此时，使小直径圆盘1和大直径圆盘2分别调整到合适角度。

调好圆盘倾角后，检测造球机启动装置无误后开启两套转动驱动装置的电动机7，使两圆盘转动。

转动驱动装置开启后，向小直径圆盘1的加料区位置加入内层球原料，开启供水栓16的阀门，使滴水器14滴落的水滴，雾状水喷水器15喷出雾状水。

小直径圆盘1排出的内层小球滚落到内层球溜料槽25中，并通过该溜料槽排入大直径圆盘2的给球区域。

在设定了内层球和双层球的粒度后，内层球图像采集摄像头27和双层球图像采集摄像头28每隔一段时间分别对内层球溜料槽和双层球溜料槽内的球团图像进行采集，最后对提取的球团的粒度特征进行计算统计得到平均粒度。当球团平均粒度小于圆盘转速、倾角在PLC自动控制系统中的设定值时，系统控制圆盘转速每分钟提升1转或倾角降低1°。当球团平均粒度大于圆盘转速、倾角在PLC自动控制系统中的设定值时，系统控制圆盘转速降低1转或倾角提升1°。

本发明具有实质性特点和显著的技术创新，本发明用的双圆盘造球机通过两套驱动装置、两套倾角调节装置、四套刮刀组的联合运转实现双层球团的生产，同时采用球团粒度采集分析装置与圆盘转动装置进行关联实时改变转速，来提高双层球团的内外层厚度以及总碱度的准确性，与现有技术的所有单盘造球机都存在本质上的区别。

Claims (10)

1.一种制造双层球团的双圆盘造球机，包括直径不等的两圆盘，其特征在于：本设备还包括底座、两个造球机支架平台、两套升降驱动装置、两套转动驱动装置和四组刮刀组；

底座作为整个设备的支撑座，两造球机支架平台左右布置，它们的上端分别安装小直径圆盘和大直径圆盘、上部分别与底座铰接，且安装小直径圆盘的造球机支架平台的铰接位置高于安装大直径圆盘的造球机支架平台的铰接位置；

两造球机支架平台的下端分别与固定于底座上的升降驱动装置铰接，通过升降驱动装置实现造球机支架平台的倾角调节；转动驱动装置安装于造球机支架平台上，其输出构件固定于圆盘外侧的中心位置处，带动圆盘转动；

两造球机支架平台上安装有位于两圆盘上方的支撑梁，刮刀组安装于支撑梁上，每个圆盘分别配置一组旋转式电动底刮刀和一组固定侧刮刀；

小直径圆盘制造双层球团的内层球，其下料区的上方滴水器，小直径圆盘制造好的内层球通过内层球溜槽送至大直径圆盘中的给料区域，内层球溜料槽上方有雾状水喷水器润湿内层球表面；大直径圆盘设置有双层球溜料槽，内层球在大直径圆盘中滚动时粘附加料区的外层原料生成双层球团排出；

本设备还包括球团粒度采集分析装置，通过本装置对内层球溜料槽和双层球溜料槽中的球团图像进行采集并分析处理后适时调整圆盘的转速和倾角，以提高双层球团的内外层厚度以及总碱度的准确性。

2.如权利要求1所述的制造双层球团的双圆盘造球机，其特征在于：所述小直径圆盘与大直径圆盘之间的高差为200-300mm，以便于安装所述内层球溜料槽和两圆盘的倾角调节。

3.如权利要求1所述的制造双层球团的双圆盘造球机，其特征在于：升降驱动装置为油缸或者电动推杆。

4.如权利要求1所述的制造双层球团的双圆盘造球机，其特征在于：所述底座上对应两造球机支架平台的外侧连接有带弧形槽的调节座，弧形槽中连接有可使造球机支架平台固定的锁定螺栓。

5.如权利要求1所述的制造双层球团的双圆盘造球机，其特征在于：转动驱动装置包括电机、减速机、外圈小齿轮轴和内圈大齿轮，电机通过联轴器带动减速机运转，减速机将转速输出给外圈小齿轮轴，外圈小齿轮轴上的纯与固定在圆盘底部的内圈大齿轮啮合，从而实现圆盘的转动；外圈小齿轮轴通过轴承座安装与所述造球机支架平台上。

6.如权利要求1所述的制造双层球团的双圆盘造球机，其特征在于：每组所述旋转式电动刮刀配备四把底刮刀，由电机带动，用于刮除圆盘盘底上粘附的物料；每组所述固定刮刀配备两把侧刮刀，用于刮除圆盘壁上粘附的物料，并可疏导料流，促进合格粒度球团的排出。

7.如权利要求6所述的制造双层球团的双圆盘造球机，其特征在于：所述底刮刀和侧刮刀分别通过刮刀架和悬挂式轴承座安装于所述支撑梁上，底刮刀和侧刮刀与刮刀架之间为可拆卸连接。

8.如权利要求1所述的制造双层球团的双圆盘造球机，其特征在于：所述内层球溜料槽的倾斜角度在20°-30°之间；所述滴水器为U型或H型多孔滴水器。

9.如权利要求1所述的制造双层球团的双圆盘造球机，其特征在于：所述球团粒度采集分析装置包括内层球图像采集摄像头和双层球图像采集摄像头及圆盘转速、倾角的PLC控制系统。

10.一种权利要求9所述造球机控制球团粒度的方法，包括以下步骤：

(1)通过内层球图像采集摄像头和双层球图像采集摄像头，按设定的时间分别对内层球溜料槽和双层球溜料槽内的球团图像进行采集；

(2)通过高斯平滑滤波调整图像质量；

(3)利用阈值法初步分割图像将球团与背景分割开,获得目标对象即球团；

(4)对提取的球团的粒度特征进行计算统计得到平均粒度；当球团平均粒度小于圆盘转速、倾角在PLC自动控制系统中的设定值时，系统控制圆盘转速提升指定转数及圆盘倾角降低指定角度；当球团平均粒度大于圆盘转速、倾角在PLC自动控制系统中的设定值时，系统控制圆盘转速降低指定转数及圆盘倾角提高指定角度。

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