CN114061327B - 残极加料系统和残极加料方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种残极加料系统，包括竖直机架、设在竖直机架上部的水平机架、适于放置残极垛的提升架、用于检测残极垛是否完全被推入竖直机架内的光幕传感器、提升架位置检测模块、与提升架相连的第一卷扬机、与第一卷扬机的驱动电机相连的变频器、整形装置、用于将提升架上的残极垛推入冶金炉内的水平推运装置、拉绳编码器、遥控发射器和控制器。控制器与光幕传感器、提升架位置检测模块、变频器、驱动电机、整形装置、水平推运装置、拉绳编码器和遥控发射器相连。本发明还公开了一种利用根据本发明实施例的残极加料系统实施的残极加料方法。本发明的残极加料系统和方法具有生产效率高、节省人力、使工人远离恶劣工作环境、安全可靠性高等优点。

Description

残极加料系统和残极加料方法

技术领域

本发明涉及冶金生产领域，具体涉及一种残极加料系统和残极加料方法。

背景技术

在冶金生产领域特别是火法铜冶炼领域中，铜阳极板经过电解生产流程后会产生残极，为了提高资源利用率，冶炼厂生产过程中一般会将残极洗涤、打包成垛后再投入底吹炉进行二次冶炼。残极板电解后厚度不均匀，成不规则状，打包成垛经叉车运输过后形状极为散乱，因此残极板的加料一直是有色工程界的一道难题。

相关技术中有采用竖直提升+水平转运的残极加料机组进行残极加料，该方案具有投资成本低，占地面积小的优点。但由于垂直提升高度落差较大，投料时不便观察设备的运行情况，现场需要设置上下两个控制箱，由两名工人配合完成操作，浪费人力。另外操作上部控制箱的工人由于离炉口较近，工作环境恶劣。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出残极加料系统，包括竖直机架、水平机架、适于放置残极垛的提升架、用于检测残极垛是否完全被推入竖直机架内的光幕传感器、用于检测提升架是否移动到位的提升架位置检测模块、第一卷扬机、变频器、整形装置、用于将提升架上的残极垛推入冶金炉内的水平推运装置、拉绳编码器、遥控发射器和控制器；

所述竖直机架具有残极垛入口，所述水平机架设在所述竖直机架的上部；所述提升架在载料位置、整形位置和卸料位置之间可移动地设在所述竖直机架内，位于所述载料位置的所述提升架与所述残极垛入口相对；所述光幕传感器安装在所述竖直机架的所述残极垛入口处；所述第一卷扬机与所述提升架相连以便带动所述提升架在所述载料位置、所述整形位置和所述卸料位置之间移动；所述变频器与所述第一卷扬机的驱动电机相连；

所述整形装置设在所述竖直机架上；所述水平推运装置设在所述水平机架上；所述拉绳编码器的拉绳连接在所述水平推运装置的推头上以便检测所述推头的位移；

所述控制器与所述光幕传感器、所述提升架位置检测模块、所述变频器、所述驱动电机、所述整形装置、所述水平推运装置、所述拉绳编码器和所述遥控发射器相连。

根据本发明实施例的残极加料系统具有生产效率高、节省人力、使工人远离恶劣工作环境、安全可靠性高等优点。

在一些实施例中，所述提升架位置检测模块包括增量编码器以及用于检测所述提升架到达所述载料位置的第一提升架限位开关、用于检测所述提升架到达所述整形位置的第二提升架限位开关和用于检测所述提升架到达所述卸料位置的第三提升架限位开关；

所述增量编码器安装在所述驱动电机上且用于检测所述提升架的竖直位移；所述第一提升架限位开关、第二提升架限位开关和第三提升架限位开关中的每一者设在所述竖直机架上，所述第一提升架限位开关位于所述残极垛入口的下方且与所述残极垛入口间隔预设距离，所述第二提升架限位开关和所述整形装置位于同一水平高度，所述第三提升架限位开关和所述水平推运装置位于同一水平高度。

在一些实施例中，根据本发明实施例的残极加料系统进一步包括整形平台，所述整形平台设在所述竖直机架上，所述整形装置包括设置在整形平台上的前整形装置、后整形装置、左整形装置和右整形装置；

所述前整形装置包括前整形推头、前整形液压缸、前导向杆、前伸出限位开关和前缩回限位开关，所述前整形液压缸的前推杆和所述前导向杆均沿前后方向可移动地设置，所述前推杆和所述前导向杆中的每一者与所述前整形推头连接，其中所述前导向杆上设有前撞块，所述前伸出限位开关和所述前缩回限位开关在前后方向上间隔第一预设距离，所述前撞块能够与所述前伸出限位开关配合以便限制所述前推杆的最大伸出长度，所述前撞块与所述前缩回限位开关配合以便限制所述前推杆的最小缩回长度；

所述后整形装置包括后整形推头、后整形液压缸、后导向杆、后伸出限位开关和后缩回限位开关，所述后整形液压缸的后推杆和所述后导向杆均沿前后方向可移动地设置，所述后推杆和所述后导向杆中的每一者与所述后整形推头连接，其中所述后导向杆上设有后撞块，所述后伸出限位开关和所述后缩回限位开关在前后方向上间隔第二预设距离，所述后撞块能够与所述后伸出限位开关配合以便限制所述后推杆的最大伸出长度，所述后撞块与所述后缩回限位开关配合以便限制所述后推杆的最小缩回长度；

所述左整形装置包括左整形推头、左整形液压缸、左导向杆、左伸出限位开关和左缩回限位开关，所述左整形液压缸的左推杆和所述左导向杆均沿左右方向可移动地设置，所述左推杆和所述左导向杆中的每一者与所述左整形推头连接，其中所述左导向杆上设有左撞块，所述左伸出限位开关和所述左缩回限位开关在左右方向上间隔第三预设距离，所述左撞块能够与所述左伸出限位开关配合以便限制所述左推杆的最大伸出长度，所述左撞块与所述左缩回限位开关配合以便限制所述左推杆的最小缩回长度；

所述右整形装置包括右整形推头、右整形液压缸、右导向杆、右伸出限位开关和右缩回限位开关，所述右整形液压缸的右推杆和所述右导向杆均沿左右方向可移动地设置，所述右推杆和所述右导向杆中的每一者与所述右整形推头连接，其中所述右导向杆上设有右撞块，所述右伸出限位开关和所述右缩回限位开关在左右方向上间隔第三预设距离，所述右撞块能够与所述右伸出限位开关配合以便限制所述右推杆的最大伸出长度，所述右撞块与所述右缩回限位开关配合以便限制所述右推杆的最小缩回长度。

在一些实施例中，根据本发明实施例的残极加料系统进一步包括密封室、第一密封门、第二密封门、第一驱动装置、第二驱动装置、用于检测第一密封门到达第一打开位置的第一进口限位开关、用于检测第一密封门到达第一关闭位置的第二进口限位开关、用于检测第二密封门到达第二打开位置的第一出口限位开关和用于检测第二密封门到达第二关闭位置的第二出口限位开关。

所述密封室具有容纳腔，所述容纳腔具有在所述水平推运装置的移动方向上相对的进口和出口，所述进口在所述水平推运装置的移动方向上位于所述竖直机架与所述出口之间；

所述第一密封门在打开所述进口的第一打开位置与关闭所述进口的第一关闭位置之间可移动地设置，所述第二密封门在打开所述出口的第二打开位置与关闭所述出口的第二关闭位置之间可移动地设置；

所述第一驱动装置与所述第一密封门相连以便驱动所述第一密封门在所述第一打开位置和所述第一关闭位置之间移动，所述第二驱动装置与所述第二密封门相连以便驱动所述第二密封门在所述第二打开位置和所述第二关闭位置之间移动；

所述第一进口限位开关和所述第二进口限位开关中的每一者设置在所述水平机架上，所述第一进口限位开关和所述第二进口限位开关在竖直方向上间隔第五预设距离；所述第一出口限位开关和所述第二出口限位开关中的每一者设置在所述水平机架上，所述第一出口限位开关和所述第二出口限位开关在竖直方向上间隔第六预设距离；

所述控制器与所述第一驱动装置、所述第二驱动装置、所述第一进口限位开关、所述第二进口限位开关、所述第一出口限位开关和所述第二出口限位开关相连。

在一些实施例中，所述第一驱动装置为第二卷扬机，所述第二驱动装置中为第三卷扬机。

在一些实施例中，所述水平推运装置包括投炉液压缸和所述推头，所述投炉液压缸的推杆可移动地设在所述投炉液压缸的缸体上，所述推头设在所述推杆上，其中所述拉绳编码器的本体安装在所述投炉液压缸的所述缸体上。

在一些实施例中，所述推头的底部转动连接有底部支撑轮，所述推头在第一水平方向上具有相对的第一端部和第二端部，所述第一水平方向垂直于所述水平推运装置的移动方向，所述第一端部和所述第二端部中的每一者上转动连接有侧部支撑导向轮。

在一些实施例中，根据本发明实施例的残极加料系统进一步包括接收器，所述接收器与所述遥控发射器无线通讯连接以便接收所述遥控发射器发出的信号，所述接收器与所述控制器有线通讯连接以便将所述遥控发射器发出的信号传送给所述控制器。

在一些实施例中，所述控制器为PLC控制器，所述控制器设置在PLC电控柜内，所述PLC电控柜内还设有与所述PLC控制器连接的DP通讯模块，所述PLC电控柜的侧边设置有监控大屏幕，所述监控大屏幕与设在所述竖直机架上的多个摄像头相连以便监控残极加料过程。

一种利用根据本发明实施例的残极加料系统实施的残极加料方法，包括以下步骤：

将残极垛输送到提升架上，利用光幕传感器检测所述残极垛是否完全被推入所述竖直机架内，若是，则利用遥控发射器发送启动信号；

所述控制器接收到所述遥控发射器发射的启动信号后，控制变频器和卷扬机的驱动电机运行，以便使位于载料位置的所述提升架移动到整形位置；

所述提升架停留在所述整形位置，所述控制器控制整形装置运行，以便利用所述整形装置对所述提升架上的所述残极垛进行整形；

所述控制器再次控制所述变频器和所述卷扬机的所述驱动电机运行，以便使位于所述整形位置的所述提升架移动到卸料位置；和

所述控制器控制水平推运装置运行，以便利用所述水平推运装置将停留在所述卸料位置的所述提升架上的所述残极垛推入冶金炉内。

根据本发明实施例的残极加料方法具有生产效率高、节省人力、使工人远离恶劣工作环境、安全可靠性高等优点。

附图说明

图1是根据本发明实施例的残极加料系统的示意图。

图2是根据本发明实施例的整形装置的俯视示意图。

图3是根据本发明实施例的水平推运装置的推头的示意图。

图4是根据本发明实施例的控制器的控制原理框图。

图5是根据本发明实施例的残极加料方法的流程图。

附图标记：100、残极加料系统；1、竖直机架；11、残极垛入口；12、整形平台；2、水平机架；3、提升架；31、载料位置；32、整形位置；33、卸料位置；4、第一卷扬机；5、整形装置；51、前整形装置；511、前整形推头；512、前整形液压缸；5121、前推杆；513、前导向杆；514、前伸出限位开关；515、前缩回限位开关；516、前撞块；52、后整形装置；521、后整形推头；522、后整形液压缸；5221、后推杆；523、后导向杆；524、后伸出限位开关；525、后缩回限位开关；526、后撞块；53、左整形装置；531、左整形推头；532、左整形液压缸；5321、左推杆；533、左导向杆；534、左伸出限位开关；535、左缩回限位开关；536、左撞块；54、右整形装置；541、右整形推头；542、右整形液压缸；5421、右推杆；543、右导向杆；544、右伸出限位开关；545、右缩回限位开关；546、右撞块；6、水平推运装置；61、投炉液压缸；611、推杆；612、缸体；62、推头；621、底部支撑轮；622、第一端部；623、第二端部；624、侧部支撑导向轮；7、第一密封门；71、第一驱动装置；8、第二密封门；81、第二驱动装置；9、密封室；91、容纳腔；92、进口；93、出口。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图5描述根据本发明实施例的残极加料系统100。

如图1所示，根据本发明实施例的残极加料系统100包括竖直机架1、水平机架2、适于放置残极垛的提升架3、用于检测残极垛是否完全被推入竖直机架1内的光幕传感器、用于检测提升架3是否移动到位的提升架位置检测模块、第一卷扬机4、变频器、整形装置5、用于将提升架3上的残极垛推入冶金炉内的水平推运装置6、拉绳编码器、遥控发射器和控制器。

具体而言，竖直机架1具有残极垛入口11。水平机架2设在竖直机架1的上部。提升架3在载料位置31、整形位置32和卸料位置33之间可移动地设在竖直机架1内，位于载料位置31的提升架3与残极垛入口11相对。光幕传感器安装在竖直机架1的残极垛入口11处。第一卷扬机4与提升架3相连以便带动提升架3在载料位置31、整形位置32和卸料位置33之间移动，变频器与第一卷扬机4的驱动电机相连。其中，上下方向如图1中的箭头B所示。

整形装置5设在竖直机架1上。水平推运装置6设在水平机架2上。拉绳编码器的拉绳连接在水平推运装置6的推头62上以便检测推头62的位移。控制器与光幕传感器、提升架位置检测模块、变频器、驱动电机、整形装置5、水平推运装置6、拉绳编码器和遥控发射器相连。

由于提升架3的垂直提升高度落差较大，相关技术中工人操作原有控制箱时不便观察设备的运行情况，需要在现场设置上、下两个控制箱，由两名工人配合完成操作，浪费人力。另外操作上部控制箱的工人由于离炉口较近，工作环境恶劣。

本发明还提供了利用根据本发明实施例的残极加料系统100实施的残极加料方法。根据本发明实施例的残极加料方法包括以下步骤：

将残极垛输送到提升架3上，利用光幕传感器检测残极垛是否完全被推入竖直机架1内，若是，则利用遥控发射器发送启动信号。

控制器接收到遥控发射器发射的启动信号后，控制变频器和第一卷扬机4的驱动电机运行，以便使位于载料位置31的提升架3移动到整形位置32。通过变频器和驱动电机控制提升架3移动，可以方便通过改变变频器的频率控制提升架3快速移动和慢速移动，控制方便。

提升架3停留在整形位置32，控制器控制整形装置运行，以便利用整形装置5对提升架3上的残极垛进行整形。通过对残极垛进行整形，能够使残极垛的摆放位置相对规则，便于残极垛被顺利推入冶金炉内。

控制器再次控制变频器和第一卷扬机4的驱动电机运行，以便使位于整形位置32的提升架3移动到卸料位置33。

控制器控制水平推运装置6运行，以便利用水平推运装置6将停留在卸料位置33的提升架3上的残极垛推入冶金炉内。

采用光幕传感器检测残极垛是否完全被推入竖直机架1内，即当叉车将残极垛放置于提升架3上时，光幕传感器会对残极垛位置进行检测，以检测残极垛是否由叉车摆放到位。首先通过光幕传感器对残极垛位置进行检测，工人不必下车近距离观察残极垛是否由叉车摆放到位，即可根据光幕传感器的信号决定是否按下启动键，节省时间。如果残极垛未被完全推入竖直机架1内，则说明残极垛未摆放到位，光幕传感器会发出现场报警信号。当叉车工观察到光幕传感器有报警信号，叉车工不用下车即可操作叉车继续移动残极垛，直到将残极垛摆放到位再按下启动键，能够节省处理时间，提高生产效率。

由于设置了遥控发射器和光幕传感器，叉车工观察到光幕传感器无报警信号后，可方便按下遥控发射器的启动键。换言之，一个叉车工就可通过遥控发射器对残极加料系统100进行远程操作，从而能够节省人力且能使现场员工远离恶劣工作环境(离炉口较近的工作环境)。同时，遥控器还具有暂停和复位功能，当操作工发现紧急情况时，可按下暂停键，此时残极加料过程暂停，待紧急情况解除后再按下暂停键即可继续加料过程；按下复位键，设备即可自动恢复至初始状态。有效提高系统的安全可靠性。

同时，由于光幕传感器还与控制器相连，控制器能根据光幕传感器的信号控制变频器和驱动电机工作，当光幕传感器发出报警信号时，即使叉车工误按遥控发射器的启动键，残极加料系统100也无法启动。由此可防止因残极垛未完全被推入竖直机架1内导致提升架3提升时残极垛与竖直机架1碰撞的情况发生，提高残极加料系统100的安全可靠性。

另外，拉升编码器能够精确定位水平推运装置6的推头62的位移位置，推头62伸出时带动拉绳从拉升编码器的本体中抽出，用以检测投炉装置的水平位移信号，保障推头62按照设定位置准确投料，从而能提高残极加料系统100的工作可靠性。

因此，根据本发明实施例的残极加料系统100和残极加料方法具有生产效率高、节省人力、使工人远离恶劣工作环境、安全可靠性高等优点。

如图1-图5所示，残极加料系统100包括竖直机架1、水平机架2、适于放置残极垛的提升架3、用于检测残极垛是否完全被推入竖直机架1内的光幕传感器、用于检测提升架3是否移动到位的提升架位置检测模块、第一卷扬机4、变频器、整形装置5、用于将提升架3上的残极垛推入冶金炉内的水平推运装置6、拉绳编码器、遥控发射器和控制器。

此外，根据本发明实施例的残极加料系统100还包括液压部分和配电柜。液压部分包括油站、油泵和油管。液压部分的作用是为整形装置5和水平推运装置6提供动力。配电柜为油站、油泵、第一卷扬机4、第二卷扬机和第三卷扬机等现场设备配电。

如图1所示，竖直机架1具有残极垛入口11。提升架3在载料位置31、整形位置32和卸料位置33之间可移动地设在竖直机架1内，位于载料位置31的提升架3与残极垛入口11相对。光幕传感器安装在竖直机架1的残极垛入口11处。第一卷扬机4与提升架3相连以便带动提升架3在载料位置31、整形位置32和卸料位置33之间移动，变频器与第一卷扬机4的驱动电机相连。

控制器与光幕传感器、提升架位置检测模块、变频器、驱动电机和遥控发射器相连。

工人操作叉车将打包好的残极垛放置于提升架3上，工人观察到光幕传感器无报警信号后，则按下遥控发射器的启动键。控制器接受到遥控发射器发射的启动信号后，首先根据内部程序开始自检，如果残极加料系统100状态满足启动要求(液压部分和变频器状态正常，油泵打开，其余各部分均处于初始状态)，则控制器控制提升架3快速上升以便提升架3能够到达整形位置32。

需要说明的是，遥控发射器由现场工作人员手持，设有启动、暂停、复位等功能。投料过程中工作人员可根据情况对系统进行复位、暂停操作：按下复位按钮，系统立刻停止投料动作，各组件依次返回至初始状态，整体系统最终回到投料前初始状态。第一次按下暂停按钮，系统立刻停止投料动作。再次按下暂停按钮，系统恢复投料动作。

如图4所示，提升架位置检测模块包括增量编码器、用于检测提升架3到达载料位置31的第一提升架限位开关、用于检测提升架3到达整形位置32的第二提升架限位开关和用于检测提升架3到达卸料位置33的第三提升架限位开关。增量编码器安装在驱动电机上且用于检测提升架3的竖直位移。第一提升架限位开关、第二提升架限位开关和第三提升架限位开关中的每一者设在竖直机架1上。

第一提升架限位开关位于残极垛入口11的下方且与残极垛入口11间隔预设距离，当提升架3移动到载料位置31时，第一提升架限位开关会被触发。第二提升架限位开关和整形装置5位于同一水平高度，当提升架3移动到整形位置32时，第二提升架限位开关会被触发。第三提升架限位开关和水平推运装置6位于同一水平高度，当提升架3移动到卸料位置33时，第三提升架限位开关会被触发。

由于残极垛的加料过程中含有整形装置5的水平动作、水平推运装置6的水平动作以及残极垛的水平移动。为了防止整形装置5和水平推运装置6水平移动时与提升架3的碰撞以及残极垛水平移动时与水平机架2的碰撞，残极加料系统100对提升架3在载料位置31、整形位置32和卸料位置33的对齐精度有较高要求。

采用增量编码器作为提升架位置检测模块的一部分，使检测精度大大提升，能够增加系统运行的安全性。同时设备调试过程中控制器可以根据使用情况随意在程序内设置“降速点”，相比于采用限位开关作为减速点的方式更加灵活方便，且增量编码器更可靠耐用。

因为提升架3的位置检测一旦出现问题，可能导致系统运行故障。所以在设置增量编码器的同时，还设置第一提升架限位开关、第二提升架限位开关和第三提升架限位开关。下面以第一提升架限位开关为例说明第一提升架限位开关、第二提升架限位开关和第三提升架限位开关的作用：在系统运行时，例如当提升架3从整形位置32移动到载料位置31时，控制器通过增量编码器检测提升架3的实时位置，并在预设减速点位置将提升架3速度降至较低速度，减小设备运动惯性。提升架3以低速撞到第一提升架限位开关后，控制器会停止给变频器输出运行信号，同时输出抱闸信号，提升架3开始制动，从而使提升架3最终准确降落在载料位置31。提高了系统运行的安全可靠性。

如图1和图2所示，根据本发明实施例的残极加料系统100进一步包括整形平台12，整形平台12设在竖直机架1上。整形装置5包括设置在整形平台12上的前整形装置51、后整形装置52、左整形装置53和右整形装置54。控制器与前整形装置51、后整形装置52、左整形装置53和右整形装置54中的每一者相连。

前整形装置51包括前整形推头511、前整形液压缸512、前导向杆513、前伸出限位开关514和前缩回限位开关515。前整形液压缸512的前推杆5121和前导向杆513均沿前后方向可移动地设置。前推杆5121和前导向杆513中的每一者与前整形推头511连接。其中，前导向杆513上设有前撞块516。前伸出限位开关514和前缩回限位开关515在前后方向上间隔第一预设距离。前撞块516能够与前伸出限位开关514配合以便限制前推杆5121的最大伸出长度。前撞块516与前缩回限位开关515配合以便限制前推杆5121的最小缩回长度。

后整形装置52包括后整形推头521、后整形液压缸522、后导向杆523、后伸出限位开关524和后缩回限位开关525。后整形液压缸522的后推杆5221和后导向杆523均沿前后方向可移动地设置。后推杆5221和后导向杆523中的每一者与后整形推头521连接。其中，后导向杆523上设有后撞块526。后伸出限位开关524和后缩回限位开关525在前后方向上间隔第二预设距离。后撞块526能够与后伸出限位开关524配合以便限制后推杆5221的最大伸出长度。后撞块526与后缩回限位开关525配合以便限制后推杆5221的最小缩回长度。

左整形装置53包括左整形推头531、左整形液压缸532、左导向杆533、左伸出限位开关534和左缩回限位开关535。左整形液压缸532的左推杆5321和左导向杆533均沿左右方向可移动地设置。左推杆5321和左导向杆533中的每一者与左整形推头531连接。其中，左导向杆533上设有左撞块536。左伸出限位开关534和左缩回限位开关535在左右方向上间隔第三预设距离。左撞块536能够与左伸出限位开关534配合以便限制左推杆5321的最大伸出长度。左撞块536与左缩回限位开关535配合以便限制左推杆5321的最小缩回长度。

右整形装置54包括右整形推头541、右整形液压缸542、右导向杆543、右伸出限位开关544和右缩回限位开关545。右整形液压缸542的右推杆5421和右导向杆543均沿左右方向可移动地设置。右推杆5421和右导向杆543中的每一者与右整形推头541连接。其中，右导向杆543上设有右撞块546。右伸出限位开关544和右缩回限位开关545在左右方向上间隔第三预设距离。右撞块546能够与右伸出限位开关544配合以便限制右推杆5421的最大伸出长度。右撞块546与右缩回限位开关545配合以便限制右推杆5421的最小缩回长度。

当提升架3到达控制器程序预设减速点时，增量编码器将采集的提升架竖直位移信号反馈给控制器。控制器控制提升架3慢速上升，并在第二提升架限位开关的作用下最终与整形平台12平稳对齐。

当增量编码器将采集的提升架3到达整形位置32的信号反馈至控制器。控制器控制前整形推头511和后整形推头521伸出对残极垛进行整形。当前整形推头511和后整形推头521到达伸出最大位移后，前伸出限位开关514将前整形推头511的伸出到位信号反馈至控制器，后伸出限位开关524将后整形推头521的伸出到位信号反馈至控制器。控制器控制前整形推头511和后整形推头521缩回至初始位置。

当前整形推头511和后整形推头521缩回到位后，前缩回限位开关515将前整形推头511的缩回到位信号反馈至控制器，后缩回限位开关525将后整形推头521的缩回到位信号反馈至控制器。控制器控制左整形推头531和右整形推头541伸出对残极垛进行整形。当左整形推头531和右整形推头541到达伸出最大位移后，左伸出限位开关534将左整形推头531的伸出到位信号反馈至控制器，右伸出限位开关544将右整形推头541的伸出到位信号反馈至控制器。控制器控制左整形推头531和右整形推头541缩回至初始位置。

当左缩回限位开关535将左整形推头531的缩回到位信号反馈至控制器，右缩回限位开关545将右整形推头541的缩回到位信号反馈至控制器。控制器控制提升架3由整形位置32快速上升，以便提升架3能够到达卸料位置33。

因此，通过设置前伸出限位开关514(后伸出限位开关524、左伸出限位开关534和右伸出限位开关544)，从而能够使前整形推头511(前整形推头511、后整形推头521、左整形推头531和右整形推头541)按照设定的距离伸出对残极垛进行整形。

通过设置前缩回限位开关515(后缩回限位开关525、左缩回限位开关535和右缩回限位开关545)，从而能够使提升架3继续运行时前整形推头511(前整形推头511、后整形推头521、左整形推头531和右整形推头541)不与提升架3干涉。

另外，通过将前撞块516(后撞块526、左撞块536和右撞块546)设置在前导向杆513(后导向杆523、左导向杆533和右导向杆543)的上，能够方便使前整形推头511(前整形推头511、后整形推头521、左整形推头531和右整形推头541)的位移通过前伸出限位开关514(后伸出限位开关524、左伸出限位开关534和右伸出限位开关544)和前缩回限位开关515(后缩回限位开关525、左缩回限位开关535和右缩回限位开关545)限制。

其中，前后方向如图2和图3中的箭头C所示。左右方向如图1和图2中的箭头A所示。

如图1所示，水平机架2设在竖直机架1的上部，水平推运装置6设在水平机架2上。拉绳编码器的拉绳连接在水平推运装置6的推头62上以便检测推头62的位移。控制器与水平推运装置6和拉绳编码器相连。

如图3所示，水平推运装置6包括投炉液压缸61和推头62。投炉液压缸61的推杆611可移动地设在投炉液压缸61的缸体612上。推头62设在推杆611上。其中，拉绳编码器的本体安装在投炉液压缸61的缸体612上。由此，能够使拉绳编码器的本体远离冶金炉炉口的高温环境，从而使拉绳编码器在长期使用状态下不易损坏，进而能够增加残极加料系统100运行的安全可靠性。

如图1所示，根据本发明实施例的残极加料系统100进一步包括密封室9、第一密封门7、第二密封门8、第一驱动装置71、第二驱动装置81、用于检测第一密封门7到达第一打开位置的第一进口限位开关、用于检测第一密封门7到达第一关闭位置的第二进口限位开关、用于检测第二密封门8到达第二打开位置的第一出口限位开关和用于检测第二密封门8到达第二关闭位置的第二出口限位开关。

密封室9具有容纳腔91，容纳腔91具有在水平推运装置6的移动方向上相对的进口92和出口93，进口92在水平推运装置6的移动方向上位于竖直机架1与出口93之间。残极垛通过容纳腔91被推入冶金炉内。

第一密封门7在打开进口92的第一打开位置与关闭进口92的第一关闭位置之间可移动地设置。第二密封门8在打开出口93的第二打开位置与关闭出口93的第二关闭位置之间可移动地设置。

第一驱动装置71与第一密封门7相连以便驱动第一密封门7在第一打开位置和第一关闭位置之间移动。第二驱动装置81与第二密封门8相连以便驱动第二密封门8在第二打开位置和第二关闭位置之间移动。

第一进口限位开关和第二进口限位开关中的每一者设置在水平机架2上。第一进口限位开关和第二进口限位开关在竖直方向上间隔第五预设距离。第一出口限位开关和第二出口限位开关中的每一者设置在水平机架2上。第一出口限位开关和第二出口限位开关在竖直方向上间隔第六预设距离。

控制器与第一驱动装置71、第二驱动装置81、第一进口限位开关、第二进口限位开关、第一出口限位开关和第二出口限位开关相连。

当提升架3到达控制器程序预设减速点时，增量编码器将采集的提升架竖直位移信号反馈给控制器。控制器控制提升架3慢速上升，并在第三提升架限位开关的作用下最终到达卸料位置33。

当增量编码器将采集到的提升架3移动到卸料位置33的信号反馈至控制器。控制器控制第一密封门7上升。当第一进口限位开关将第一密封门7打开到位信号反馈给控制器。控制器控制水平推运装置6的推头62伸出，推头62将残极垛推至密封室9内的中间位停下。

当拉绳编码器将推头62的位移信号反馈至控制器。控制器控制第一密封门7下降。当第二进口限位开关将第一密封门7关闭到位的信号反馈至控制器。控制器控制第二密封门8上升。当第一出口限位开关将第二密闭门打开到位的信号反馈给控制器。控制器控制水平推运装置6的推头62继续伸出，将残极垛由炉口推入炉内。当拉升编码器将检测到的推头62在密封室9的最终位到位信号反馈给控制器。控制器控制推头62缩回至密封室9的容纳腔91内。

当拉绳编码器将检测到的推头62到达密封室9内的中间位的位移信号反馈给控制器。控制器控制第二密封门8下降。当第二出口限位开关将第二密封门8关闭到位信号反馈给控制器。控制器控制第一密封门7上升。当第一进口限位开关将第一密封门7打开到位的信号反馈给控制器。控制器控制推头62缩回至起始位。

当拉绳编码器将检测到的推头62到达起始位的位移信号反馈给控制器。控制器控制第一密封门7下降。当第二进口限位开关将第一密封门7关闭到位的信号反馈给控制器。控制器控制提升架3空载加速下降。当提升架3到达预设减速点后，控制器控制提升架3减速下降，提升架3最终平稳降落至初始位置(载料位置31)，设备复位完成，等待进行下一次残极加料操作。

由此控制器能够根据第一进口限位开关和第二进口限位开关的信号控制第一驱动装置71，以便将第一密封门7打开到位或关闭到位。同时控制器能根据第一出口限位开关和第二出口限位开关的信号控制第二驱动装置81，以便将第二密封门8打开到位或关闭到位。从而保障水平推运装置6运行过程中不与第一密封门7和第二密封门8发生碰撞。

另外，当拉绳编码器将检测到的推头62到达起始位的位移信号反馈给控制器后，控制器才控制提升架3空载加速下降，从而使提升架3能为推头62的移动提供一个支撑平台，以防止推头悬空运行，进而提高根据本发明实施例的残极加料系统100的安全可靠性。

需要说明的是，第一密封门7上设有避让水平推运装置6的推杆611的避让孔。

如图3所示，推头62的底部转动连接有底部支撑轮621，推头62在第一水平方向上具有相对的第一端部622和第二端部623。第一水平方向垂直于水平推运装置6的移动方向。例如，水平推运装置6的移动方向为左右方向，第一水平方向为前后方向。第一端部622和第二端部623中的每一者上转动连接有侧部支撑导向轮624，侧部支撑导向轮624与密封室9的内侧壁配合。

由此不仅能够减小推头62在水平推运装置6的移动方向上的移动阻力，使推头62能够更容易推动残极垛安全可靠移动。而且侧部支撑导向轮624与密封室9的内侧壁配合，密封室9的内侧壁能够对推头62有一个导向作用，在推头62推动残极垛移动的过程中能够改善推头62受力情况，从而能够改善投炉液压缸61的推杆611的受力情况，进而能够增加投炉液压缸61的使用寿命。

可选地，第一驱动装置71为第二卷扬机，第二驱动装置81中为第三卷扬机。采用第二卷扬机可以方便在上下方向上打开和关闭第一密封门7。采用第三卷扬机可以方便在上下方向上打开和关闭第二密封门8。

根据本发明实施例的残极加料系统100进一步包括接收器。接收器与遥控发射器无线通讯连接以便接收遥控发射器发出的信号。接收器与控制器有线通讯连接以便将遥控发射器发出的信号传送给控制器。

由于叉车工是在水平机架2下部距离残极垛入口11一定距离的位置操作遥控发射器。由此可以仅将接收器设置在方便接收遥控发射器信号的合适位置，但不用限制与接收器有线通讯连接的控制器的设置位置，从而可以根据需要将控制器设置在合适的位置。

优选地，控制器为PLC控制器。控制器设置在PLC电控柜内，PLC电控柜内还设有与PLC控制器连接的DP通讯模块。就地控制箱的侧边设置有监控大屏幕，监控大屏幕与设在竖直机架1上的多个摄像头相连以便监控残极加料过程。

采用PLC控制器经济实惠，设置在现场的PLC电控柜内方便检修维护。通过设置DP通讯模块能够方便PLC控制器与中控室通讯，使中控人员可以远程监视设备运行状态。另外在就地控制箱的侧边设置监控大屏幕，在设备调试和检修维护的过程中，方便一边观察残极加料系统100的运行状况，一边进行手动操作，保障操作安全性。

综上，根据本发明实施例的残极加料系统100运行时，现场员工通过遥控发射器发送启动信号后，控制器通过对采集到的遥控发射器的信号、光幕传感器的信号、提升架位置检测模块的信号和拉绳编码器的信号进行处理、运算，能够根据已经编写好的内部程序控制驱动电机、变频器、水平推运装置6和整形装置5工作。换言之，使用根据本发明实施例的残极加料系统100进行残极垛加料时，采用一键操作，即可根据控制器内的预设程序完成全自动投料动作和暂停、复位动作，从而使根据本发明实施例的残极加料系统100和残极加料方法具有自动化程度高、投料速度快、使工人远离恶劣工作环境、节省人力、能够连续进行残极垛的加料等优点。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，也可以是电连接或彼此可通讯；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，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据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“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种残极加料系统，其特征在于，包括：

竖直机架和水平机架，所述竖直机架具有残极垛入口，所述水平机架设在所述竖直机架的上部；

适于放置残极垛的提升架，所述提升架在载料位置、整形位置和卸料位置之间可移动地设在所述竖直机架内，位于所述载料位置的所述提升架与所述残极垛入口相对；

用于检测残极垛是否完全被推入所述竖直机架内的光幕传感器，所述光幕传感器安装在所述竖直机架的所述残极垛入口处；

用于检测所述提升架是否移动到位的提升架位置检测模块；

第一卷扬机，所述第一卷扬机与所述提升架相连以便带动所述提升架在所述载料位置、所述整形位置和所述卸料位置之间移动；

变频器，所述变频器与所述第一卷扬机的驱动电机相连；

整形装置，所述整形装置设在所述竖直机架上；

用于将所述提升架上的所述残极垛推入冶金炉内的水平推运装置，所述水平推运装置设在所述水平机架上，所述水平推运装置包括投炉液压缸和推头，所述投炉液压缸的推杆可移动地设在所述投炉液压缸的缸体上，所述推头设在所述推杆上；

拉绳编码器，所述拉绳编码器的拉绳连接在所述水平推运装置的推头上以便检测所述推头的位移，所述拉绳编码器的本体安装在所述投炉液压缸的所述缸体上；以及

遥控发射器和控制器，所述控制器与所述光幕传感器、所述提升架位置检测模块、所述变频器、所述驱动电机、所述整形装置、所述水平推运装置、所述拉绳编码器和所述遥控发射器相连；

所述提升架位置检测模块包括：

增量编码器，所述增量编码器安装在所述驱动电机上且用于检测所述提升架的竖直位移；以及

用于检测所述提升架到达所述载料位置的第一提升架限位开关、用于检测所述提升架到达所述整形位置的第二提升架限位开关和用于检测所述提升架到达所述卸料位置的第三提升架限位开关，所述第一提升架限位开关、第二提升架限位开关和第三提升架限位开关中的每一者设在所述竖直机架上，所述第一提升架限位开关位于所述残极垛入口的下方且与所述残极垛入口间隔预设距离，所述第二提升架限位开关和所述整形装置位于同一水平高度，所述第三提升架限位开关和所述水平推运装置位于同一水平高度。

2.根据权利要求1所述的残极加料系统，其特征在于，进一步包括整形平台，所述整形平台设在所述竖直机架上，所述整形装置包括设置在整形平台上的前整形装置、后整形装置、左整形装置和右整形装置，其中

所述前整形装置包括前整形推头、前整形液压缸、前导向杆、前伸出限位开关和前缩回限位开关，所述前整形液压缸的前推杆和所述前导向杆均沿前后方向可移动地设置，所述前推杆和所述前导向杆中的每一者与所述前整形推头连接，其中所述前导向杆上设有前撞块，所述前伸出限位开关和所述前缩回限位开关在前后方向上间隔第一预设距离，所述前撞块能够与所述前伸出限位开关配合以便限制所述前推杆的最大伸出长度，所述前撞块与所述前缩回限位开关配合以便限制所述前推杆的最小缩回长度；

所述后整形装置包括后整形推头、后整形液压缸、后导向杆、后伸出限位开关和后缩回限位开关，所述后整形液压缸的后推杆和所述后导向杆均沿前后方向可移动地设置，所述后推杆和所述后导向杆中的每一者与所述后整形推头连接，其中所述后导向杆上设有后撞块，所述后伸出限位开关和所述后缩回限位开关在前后方向上间隔第二预设距离，所述后撞块能够与所述后伸出限位开关配合以便限制所述后推杆的最大伸出长度，所述后撞块与所述后缩回限位开关配合以便限制所述后推杆的最小缩回长度；

所述左整形装置包括左整形推头、左整形液压缸、左导向杆、左伸出限位开关和左缩回限位开关，所述左整形液压缸的左推杆和所述左导向杆均沿左右方向可移动地设置，所述左推杆和所述左导向杆中的每一者与所述左整形推头连接，其中所述左导向杆上设有左撞块，所述左伸出限位开关和所述左缩回限位开关在左右方向上间隔第三预设距离，所述左撞块能够与所述左伸出限位开关配合以便限制所述左推杆的最大伸出长度，所述左撞块与所述左缩回限位开关配合以便限制所述左推杆的最小缩回长度；

所述右整形装置包括右整形推头、右整形液压缸、右导向杆、右伸出限位开关和右缩回限位开关，所述右整形液压缸的右推杆和所述右导向杆均沿左右方向可移动地设置，所述右推杆和所述右导向杆中的每一者与所述右整形推头连接，其中所述右导向杆上设有右撞块，所述右伸出限位开关和所述右缩回限位开关在左右方向上间隔第三预设距离，所述右撞块能够与所述右伸出限位开关配合以便限制所述右推杆的最大伸出长度，所述右撞块与所述右缩回限位开关配合以便限制所述右推杆的最小缩回长度。

3.根据权利要求1所述的残极加料系统，其特征在于，进一步包括:

密封室，所述密封室具有容纳腔，所述容纳腔具有在所述水平推运装置的移动方向上相对的进口和出口，所述进口在所述水平推运装置的移动方向上位于所述竖直机架与所述出口之间；

第一密封门和第二密封门，所述第一密封门在打开所述进口的第一打开位置与关闭所述进口的第一关闭位置之间可移动地设置，所述第二密封门在打开所述出口的第二打开位置与关闭所述出口的第二关闭位置之间可移动地设置；

第一驱动装置和第二驱动装置，所述第一驱动装置与所述第一密封门相连以便驱动所述第一密封门在所述第一打开位置和所述第一关闭位置之间移动，所述第二驱动装置与所述第二密封门相连以便驱动所述第二密封门在所述第二打开位置和所述第二关闭位置之间移动；

用于检测所述第一密封门到达所述第一打开位置的第一进口限位开关和用于检测所述第一密封门到达所述第一关闭位置的第二进口限位开关，所述第一进口限位开关和所述第二进口限位开关中的每一者设置在所述水平机架上，所述第一进口限位开关和所述第二进口限位开关在竖直方向上间隔第五预设距离；以及

用于检测所述第二密封门到达所述第二打开位置的第一出口限位开关和用于检测所述第二密封门到达所述第二关闭位置的第二出口限位开关，所述第一出口限位开关和所述第二出口限位开关中的每一者设置在所述水平机架上，所述第一出口限位开关和所述第二出口限位开关在竖直方向上间隔第六预设距离；

所述控制器与所述第一驱动装置、所述第二驱动装置、所述第一进口限位开关、所述第二进口限位开关、所述第一出口限位开关和所述第二出口限位开关相连。

4.根据权利要求3所述的残极加料系统，其特征在于，所述第一驱动装置为第二卷扬机，所述第二驱动装置中为第三卷扬机。

5.根据权利要求1所述的残极加料系统，其特征在于，所述推头的底部转动连接有底部支撑轮，所述推头在第一水平方向上具有相对的第一端部和第二端部，所述第一水平方向垂直于所述水平推运装置的移动方向，所述第一端部和所述第二端部中的每一者上转动连接有侧部支撑导向轮。

6.根据权利要求1所述的残极加料系统，其特征在于，进一步包括接收器，所述接收器与所述遥控发射器无线通讯连接以便接收所述遥控发射器发出的信号，所述接收器与所述控制器有线通讯连接以便将所述遥控发射器发出的信号传送给所述控制器。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的残极加料系统，其特征在于，所述控制器为PLC控制器，所述控制器设置在PLC电控柜内，所述PLC电控柜内还设有与所述PLC控制器连接的DP通讯模块，所述PLC电控柜的侧边设置有监控大屏幕，所述监控大屏幕与设在所述竖直机架上的多个摄像头相连以便监控残极加料过程。

8.一种利用根据权利要求1-7中任一项所述的残极加料系统实施的残极加料方法，其特征在于，包括以下步骤：

将残极垛输送到提升架上，利用光幕传感器检测所述残极垛是否完全被推入所述竖直机架内，若是，则利用遥控发射器发送启动信号；

所述控制器接收到所述遥控发射器发射的启动信号后，控制变频器和卷扬机的驱动电机运行，以便使位于载料位置的所述提升架移动到整形位置；

所述提升架停留在所述整形位置，所述控制器控制整形装置运行，以便利用所述整形装置对所述提升架上的所述残极垛进行整形；

所述控制器再次控制所述变频器和所述卷扬机的所述驱动电机运行，以便使位于所述整形位置的所述提升架移动到卸料位置；和

所述控制器控制水平推运装置运行，以便利用所述水平推运装置将停留在所述卸料位置的所述提升架上的所述残极垛推入冶金炉内。