CN114231678A - 一种热焖渣池打水装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种热焖渣池打水装置及方法，包括底座、铰接于底座之上的机械臂、输水管路、液压站、液压缸以及设置于机械臂末端的喷头；输水管路沿机械臂铺设，且输水管路中含有柔性管段；输水管路的前端连接于水泵的出口，输水管路的末端与喷头相连通；液压站设置于底座上；液压站的输出端通过液压管路与液压缸连接；液压缸的活塞杆端铰接于机械臂上。通过本发明的技术方案，在进行热焖渣池的打水任务时，可以用自动打水装置替代人工操作，极大的降低了作业安全风险和工作强度。

Description

一种热焖渣池打水装置及方法

技术领域

本发明涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种热焖渣池打水装置及方法。

背景技术

目前，国内外钢渣处理工艺主要有热泼法、浅盘法、风淬法、水淬法、滚筒法、粒化法、热焖法等。这其中，热焖法具有适用范围广，处理后的钢渣的稳定性好、粉化率高、渣铁分离充分等优点，可以实现钢渣零排放，因此得到广泛应用。在热焖法的操作过程中，需要对倒入渣池的液态渣进行多次的翻扒和人工打水降温。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

人工打水时，现场温度很高，而且在翻扒液态渣时会有液态渣的飞溅，渣池积水时翻扒高温钢渣甚至会出现喷爆现象，对现场打水人员造成较大的安全风险，且劳动强度较大。因此，如何化解打水作业时操作人员的安全风险，是需要解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种热焖渣池打水装置，以解决现有的人工打水作业存在安全风险的问题。

为达上述目的，一方面，本发明实施例提供一种热焖渣池打水装置，包括底座、铰接于底座之上的能摆动的机械臂、输水管路以及设置于机械臂末端的喷头；输水管路沿机械臂铺设，且输水管路中含有柔性管段；输水管路的末端与喷头相连通；热焖渣池打水装置还包括：液压站和液压缸；液压站设置于底座上；液压站的输出端通过液压管路与液压缸连接；液压缸的活塞杆端铰接于机械臂上。

进一步的，机械臂包括铰接的大臂和小臂；底座上设置有水平布置的第一转轴；大臂通过第一转轴与底座相铰接；液压缸包括第一液压缸，第一液压缸的缸底铰接于底座上，第一液压缸的活塞杆端铰接于大臂的末端；大臂的前端设置有水平布置的第二转轴；小臂通过第二转轴与大臂相铰接；液压缸还包括第二液压缸，第二液压缸的缸底铰接在大臂上，第二液压缸的活塞杆端铰接于小臂。

进一步的，机械臂还包括转臂；转臂的末端为一个平板结构；小臂的前端设置有与第二转轴相垂直的第三转轴；转臂的中部通过第三转轴与小臂相铰接；液压缸包括第三液压缸，第三液压缸的缸底铰接在小臂上，第三液压缸的活塞杆端铰接于转臂的侧方。

进一步的，热焖渣池打水装置还包括喷头油缸、以及转动连接于平板结构中心的回转接头；回转接头的内部管路与输水管路的末端相连通；喷头的末端的外壁与回转接头固定连接，且喷头的内部管路与回转接头的内部管路相连通；喷头油缸的缸底铰接于喷头的前端的外壁，喷头油缸的活塞杆端铰接于平板结构的远离中心的位置。

进一步的，热焖渣池打水装置还包括电磁阀；电磁阀与喷头相连接。

进一步的，热焖渣池打水装置还包括遥控器，遥控器信号连接所述液压站和电磁阀。

进一步的，在喷头的外壁上还设置有摄像头；摄像头朝向喷头的出口的方向。

进一步的，液压管路的外部还设置有冷却水套。

另一方面，本发明实施例提供一种热焖渣池打水方法，所述热焖渣池打水方法采用前述的热焖渣池打水装置，所述热焖渣池打水方法包括：

步骤A：将热焖渣池打水装置布置在热焖渣池侧向，使得机械臂的摆动平面位于热焖渣池边缘的外侧，以减少受热焖渣池直接的热辐射；

步骤B：通过液压驱动机械臂展开或摆动，使小臂伸展到热焖渣池侧向上方，喷头对准热焖渣池；

步骤C：控制电磁阀打开喷头开关，喷头向热焖渣池喷水；

步骤D：喷头向热焖渣池喷水过程中，根据喷头喷水范围调整机械臂的展开或摆动，使得喷头喷水最终覆盖热焖渣池指定范围。

进一步的，采用遥控器远程控制机械臂的摆动和喷头喷水。

上述技术方案具有如下有益效果：

本发明的技术方案中，在机械臂末端设置打水用的喷头，并采用液压缸驱动机械臂，可使喷头在很大的范围内调节位置，从而对准热焖渣池内的目标。通过该方案，可实现对热焖渣池的自动打水，无需人员在现场操作，并可全程远程可视化操作，因此消除了现有技术中存在的安全风险，并降低了工作强度。

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是本发明实施例一种热焖渣池打水装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中小臂末端及喷头部分的局部示意图(俯视图)；

图3是图2所对应的轴测图；

图4是本发明实施例一种热焖渣池打水装置的应用示意图；

图5是本发明实施例中的冷却水套的结构示意图；

图6是本发明实施例一种热焖渣池打水方法的流程图；

附图标号：1、液压站；2、底座；3、大臂；4、小臂；5、转臂；6、电磁阀；7、摄像头；8、喷头；9、回转接头；11、第一液压缸；12、第二液压缸；13、第三液压缸；14、喷头油缸；21、液压管路；22、冷却水套；31、第一转轴；32、第二转轴；41、第三转轴；100、热焖渣池。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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所示，本发明实施例提供一种热焖渣池打水装置，包括水泵(图中未示出)、底座2、铰接于所述底座2之上的能摆动的机械臂、输水管路以及设置于所述机械臂末端的喷头8；喷头8连接输水管路，所述输水管路沿所述机械臂铺设并向喷头8供水，且所述输水管路中含有柔性管段，以适应在机械臂的摆动中灵活的向喷头8供水；所述输水管路的前端连接于水泵的出口，所述输水管路的末端与所述喷头8相连通；所述热焖渣池打水装置还包括：液压站1和液压缸；所述液压站1设置于所述底座2上；所述液压站1的输出端通过液压管路21与所述液压缸连接；所述液压缸的活塞杆端铰接于所述机械臂上。

为了代替人工操作，本申请采用机械臂来支撑喷头8，并使机械臂铰接于底座之上以便调节位置。打水操作时，调整好机械臂的位置，使喷头8对准要打水的目标，通过水泵加压，并通过输水管路向喷头8送水即可。由于机械臂的位置是可调的，因此输水管路不能全部是刚性的。本申请中，可以全部采用橡胶软管(即整体均为柔性管段)；也可以主体部分采用金属管或非金属硬管，而在活动处(底座与机械臂铰接位置，以及机械臂内部的铰接处，例如大臂和小臂连接处)设立易变形可调整的柔性管段，以避免与机械臂的位置调整发生干涉。所述柔性管段为非金属软管，或金属波纹管。当采用硬管与柔性管段的配合时，柔性管段可以为橡胶管等非金属软管，也可以采用不锈钢波纹管等来实现。本申请中，输水管路可以埋设于机械臂内部，沿机械臂铺设。

当只有机械臂固定喷头时，由于通常在打水作业过程中，喷头的位置需要不断调整，因此，作业过程中仍需要人工调整机械臂的位置来改变喷头的朝向，因此，此举只能部分程度上减少安全隐患。为了实现完全自动化操作，机械臂的位置调整需要能够在远程控制下自动完成，因此本申请为打水装置配置液压驱动系统，即，在底座2上设置液压站1，并通过多个液压缸来控制机械臂的动作。

进一步的，热焖渣池打水装置还包括液压站1和液压缸；所述液压站1设置于所述底座2上；所述液压站1的输出端通过液压管路21与所述液压缸连接；所述液压缸的活塞杆端铰接于所述机械臂上。

进一步的，所述机械臂包括铰接的大臂3和小臂4；；所述底座2上设置有水平布置的第一转轴31；所述大臂3的靠近末端处通过所述第一转轴31与所述底座2相铰接；所述液压缸包括第一液压缸11，所述第一液压缸11的缸底铰接于所述底座2上，所述第一液压缸11的活塞杆端铰接于所述大臂3的末端；所述大臂3的前端设置有水平布置的第二转轴32；所述小臂4的靠近末端处通过所述第二转轴32与所述大臂3相铰接；所述液压缸包括第二液压缸12，所述第二液压缸12的缸底铰接在所述大臂3上，所述第二液压缸12的活塞杆端铰接于所述小臂4的末端。

机械臂可以为单独一根以实现单一的方向调整，也可以为一组来实现多方向调整。这其中，与底座2最近的大臂3是最重要的，也是不可少的。如图1所示，底座2的右侧顶部设置有第一转轴31，第一转轴31为水平布置，大臂3的底部设置有一个Y形的固定座，大臂3与第一转轴31铰接于Y形固定座的中部，Y形固定座的最底端与放置于底座2内部的第一液压缸11的活塞杆端相铰接，而第一液压缸11的缸底一端铰接于底座2的左侧。当液压站1动作后，液压站1的出油口的高压液压油通过液压管路21进入到第一液压缸11的无杆腔，推动活塞杆端向右运动，并推动大臂3以第一转轴31为轴心逆时针摆动，同时第一液压缸11的有杆腔内的油液，通过另一根液压管路21回流到液压站1的回油口；当液压站1的控制阀换向后，活塞杆端向左回收，并推动大臂3以第一转轴31为轴心顺时针摆动。

在大臂3的顶部设置有第二转轴32，并通过第二转轴32与小臂4的靠后端处相铰接，从而使小臂4可以以第二转轴32为轴心进行摆动。而用于驱动小臂4的第二液压缸12，其底端铰接于大臂3的Y形固定座的左侧分岔上，顶端与小臂4的末端铰接。为了运动平稳及便于布置，还可以在小臂4与第二液压缸12之间，设置一个平行四边形机构。通过大臂3与小臂4的配合，可以使小臂4的末端实现在竖直平面内(大臂3与小臂4同在的平面)的前后移动和上下移动，相应的，连接于小臂4末端的组件也可实现前后或上下的位置调整。

进一步的，所述机械臂还包括转臂5；所述转臂5的末端为一个平板结构；所述小臂4的前端设置有与所述第二转轴32相垂直的第三转轴41；所述转臂5的中部通过所述第三转轴41与所述小臂4相铰接；所述液压缸包括第三液压缸13，所述第三液压缸13的缸底铰接在所述小臂4上，所述第三液压缸13的活塞杆端铰接于所述转臂5的侧方。

除了前后移动和上下移动外，为了更好地调节喷头8，还可以设置转臂5，以实现喷头8的向前、向后的摆动。如图2、图3所示，转臂5的中部通过第三转轴41铰接在小臂4的前端，转臂5的末端为一个圆形的平板结构。第三转轴41不再像第二转轴32那样水平布置，而是与第二转轴32相垂直，并且第三转轴41的两端分别指向转臂5的上下表面。这样一来，当转臂5在第三液压缸13的驱动下摆动时，其不再像大臂3和小臂4那样只能在竖直平面内摆动，而是可以实现以第三转轴41为轴心的前后方向摆动。

进一步的，热焖渣池打水装置还包括喷头油缸14、以及转动连接于所述平板结构中心的回转接头9；所述回转接头9的内部管路与所述输水管路的末端相连通；所述喷头8的末端的外壁与所述回转接头9固定连接，且所述喷头8的内部管路与所述回转接头9的内部管路相连通；所述喷头油缸14的缸底铰接于所述喷头8的前端的外壁，所述喷头油缸14的活塞杆端铰接于所述平板结构上的远离中心的位置。喷头油缸14通过液压管路连接液压站。

为进一步扩大喷头8的调节范围，在转臂5的末端，还设置了回转接头9；回转接头9连接在平板结构的中心，并且与转臂5内部的输水管路连通。喷头8为一个长条状结构，其后端的外壁与回转接头9固定，可以随着回转接头9的转动而转动，并且其内部管路与回转接头9的内部管路贯通，可以接收水泵送来的水。在喷头油缸14的作用下，回转接头9以其自身轴心为轴转动，从而带动喷头8向上、向下摆动。

进一步的，热焖渣池打水装置还包括电磁阀6；所述电磁阀6与所述喷头8的内部输水管路相连接。电磁阀是走电缆线的，电缆线沿机械臂布置延伸到底座处与外部电力连接，喷头处，在喷头处使用耐1000摄氏度的电线护套管保护电缆线。

通过控制电磁阀6的通断，可以远程控制水流的通断，以便于现场的打水过程中的断续喷水操作，而无需经常对水泵进行启、停操作。

进一步的，除了在主控室进行操作外，操作者还可以在主控室外远离热焖渣池的地方进行遥控操作，因此，还可以为热焖渣池打水装置配置遥控器，所述遥控器通过无线信号连接液压站1和电磁阀。

进一步的，在所述喷头8的外壁上还设置有摄像头7；所述摄像头7朝向所述喷头8的出口的方向。

为了远程观察热熔渣池100内的情况及喷头8出水情况，可在喷头8的外壁上固定一个摄像头7。

进一步的，热焖渣池打水装置还包括冷却水泵；所述液压管路21的外部设置有冷却水套22；所述冷却水套22与所述冷却水泵相连通。

尽管本发明的热焖渣池打水装置位于热焖渣池100的侧方，即机械臂的摆动平面均位于热焖渣池100之外，不会使液压管路21位于热焖渣池100的正上方，尽量减少热辐射对液压管路21的破坏。但为了更好地对液压管路21进行防护，如图5所示，可在各组液压管路21的外侧设置冷却水套22，以此为液压管路21降温。本发明中还可以包括冷却水泵，冷却水套22的两端分别设置进水口和回水口，分别与冷却水泵的输出口和回水口相连；也可以不配置冷却水泵，而接入钢厂的冷却水系统。冷却水套22可以对所有液压管路21进行保护，例如冷却水套22可延伸至小臂4末端处，即喷头8之前的喷头油缸14处。

本技术方案的热焖渣池打水装置实际应用时的示意如图4所示：热焖渣池打水装置位于热焖渣池100的侧方，其喷头8指向侧方的热焖渣池100；打水装置的两个机械臂连杆(即大臂3和小臂4)可实现前后摆动，喷头8在机械臂带动下可实现前后方向的移动；喷头8在转臂5的带动下可实现向前方、后方的摆动；喷头8在回转接头9带动下可实现向上、向下的摆动，喷头8距离热焖渣池平面的垂直距离为1-6米，例如为4米，5米，6米，可以实现远距离打水；因此，通过控制系统(图中未示出)控制液压缸的动作，可实现喷头8的多方向调节，使热焖渣池100均位于喷头8的覆盖范围内，完全模拟人员在热焖渣池100边的打水操作。控制系统由PLC编程，使用遥控器或电脑面板在操作室操作打水装置，可实现一键完成全程打水操作，也可分步操作，打水动作可通过编程改变模式，满足各种情况下的打水需求。作为一种选择，在喷头8一侧还可以安装有摄像头7，使得操作人员在主控室即可通过摄像头7实时观察打水状态，更好地完成工作。遥控器用的是频率为315mHz的无线电信号，可以实现远程控制，而且可以实现移动式控制，能够远在200米还能实现控制。此外，也可以采用有线连接的方式连接主控室和打水装置，例如，采用有线连接的方式连接主控室和机械臂以及电磁阀。

该实例的工作过程为：操作人员在主控室看到或通过装置上的摄像头7看到热焖渣池100里面的液态渣已经翻扒好，通过遥控器启动液压站1，自动打水装置的机械臂调整到热焖渣池100上方预定位置，再按下遥控器的自动打水键，喷头8开始打水，打水装置按照设计路线对整个热焖渣池100进行打水，打水完毕后，自动关闭水泵，并自动复位到热焖渣池100的旁边。本发明也可以不设置摄像头，直接用喷头8打水也能实现任务。

如图6所示，本申请还提供一种热焖渣池打水方法，包括：

步骤A：将热焖渣池打水装置布置在热焖渣池侧向，使得机械臂的摆动平面位于热焖渣池边缘的外侧，以减少受热焖渣池直接的热辐射；

步骤B：通过液压驱动机械臂展开或摆动，使小臂伸展到热焖渣池侧向上方，喷头对准热焖渣池；

步骤C：控制电磁阀打开喷头开关，喷头向热焖渣池喷水；喷头8距离热焖渣池平面的垂直距离为1-6米，例如为1米，2米，3米，4米，5米，6米，可以实现远距离打水；也可以实现近距离精准打水；可以根据需要，喷头调整到合适的高度；

步骤D：喷头向热焖渣池喷水过程中，根据喷头喷水范围调整机械臂的展开或摆动，使得喷头喷水最终覆盖热焖渣池指定范围。

步骤D中，喷头可以沿纵向或横向的一条线上喷水(打水)，就像针式打印机逐行打印那样对热焖渣池进行逐行喷水，喷完或打完一行后，液压驱动机械臂摆动，使喷头对准下一行，进行逐行打水，最终实现热焖渣池指定范围或者热焖渣池的全面积打水。这个喷头位置的调整，即机械臂摆动过程的调整，可以通过PLC编程，实现一个热焖渣池打水过程的自动控制，例如通过一键控制，实现喷头自动喷水和机械臂根据喷水位置实现对应性摆动。这样，可以实现远程控制和更简单更便捷的操作。

热焖渣池打水方法还包括，执行完上述打水操作后，使机械臂复位，大臂3与小臂4进行摆动或回收，远离热焖渣池。

所述热焖渣池打水方法还包括：在打水过程中，对液压管路进行冷却，以保证机械臂摆动和喷头移动的正常。可在各组液压管路21的外侧设置冷却水套22，以此为液压管路21降温。这样，本申请可以实现双重防热防护，一是将机械臂设置在热焖渣池边缘的外侧，以减少受热焖渣池直接的热辐射；二是通过冷却水对液压管路降温，这样，本申请就可以全天候自动打水，不用担心因渣池高温而影响打水效果。另外，电磁阀是走电缆线的，电缆线沿机械臂布置延伸到底座处与外部电力连接，喷头处，在喷头处使用耐1000摄氏度的电线护套管保护电缆线。

进而，本申请可以在多个热焖渣池实现自动打水，在每个热焖渣池分别布置一套热焖渣池打水装置，各热焖渣池分别用遥控器独立控制打水，这样，可以实现远程对多个热焖渣池的自动控制，可以实现一个人控制和管理多个热焖渣池的打水，既有安全保障，又提高了工作效率，降低了用人数量。

为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热焖渣池打水装置，其特征在于，包括：底座(2)、铰接于所述底座(2)之上的能摆动的机械臂、输水管路以及设置于所述机械臂末端的喷头(8)；所述输水管路沿所述机械臂铺设，且所述输水管路中含有柔性管段；所述输水管路的末端与所述喷头(8)相连通；所述热焖渣池打水装置还包括：液压站(1)和液压缸；所述液压站(1)设置于所述底座(2)上；所述液压站(1)的输出端通过液压管路(21)与所述液压缸连接；所述液压缸的活塞杆端铰接于所述机械臂上。

2.如权利要求1所述的热焖渣池打水装置，其特征在于，所述机械臂包括铰接的大臂(3)和小臂(4)；所述底座(2)上设置有水平布置的第一转轴(31)；所述大臂(3)通过所述第一转轴(31)与所述底座(2)相铰接；所述液压缸包括第一液压缸(11)，所述第一液压缸(11)的缸底铰接于所述底座(2)上，所述第一液压缸(11)的活塞杆端铰接于所述大臂(3)；所述大臂(3)的前端设置有水平布置的第二转轴(32)；所述小臂(4)通过所述第二转轴(32)与所述大臂(3)相铰接；所述液压缸还包括第二液压缸(12)，所述第二液压缸(12)的缸底铰接在所述大臂(3)上，所述第二液压缸(12)的活塞杆端铰接于所述小臂(4)。

3.如权利要求2所述的热焖渣池打水装置，其特征在于，所述机械臂还包括转臂(5)；所述转臂(5)的末端为一个平板结构；所述小臂(4)的前端设置有与所述第二转轴(32)相垂直的第三转轴(41)；所述转臂(5)的中部通过所述第三转轴(41)与所述小臂(4)相铰接；所述液压缸包括第三液压缸(13)，所述第三液压缸(13)的缸底铰接在所述小臂(4)上，所述第三液压缸(13)的活塞杆端铰接于所述转臂(5)的侧方。

4.如权利要求3所述的热焖渣池打水装置，其特征在于，还包括喷头油缸(14)、以及转动连接于所述平板结构中心的回转接头(9)；所述回转接头(9)的内部管路与所述输水管路的末端相连通；所述喷头(8)的末端的外壁与所述回转接头(9)固定连接，且所述喷头(8)的内部管路与所述回转接头(9)的内部管路相连通；所述喷头油缸(14)的缸底铰接于所述喷头(8)的前端的外壁，所述喷头油缸(14)的活塞杆端铰接于所述平板结构的远离中心的位置。

5.如权利要求1所述的热焖渣池打水装置，其特征在于，还包括电磁阀(6)；所述电磁阀(6)与所述喷头(8)相连接。

6.如权利要求1所述的热焖渣池打水装置，其特征在于，还包括：遥控器，所述遥控器信号连接所述液压站(1)和电磁阀。

7.如权利要求1所述的热焖渣池打水装置，其特征在于，在所述喷头(8)的外壁上还设置有摄像头(7)；所述摄像头(7)朝向所述喷头(8)的出口的方向。

8.如权利要求3所述的热焖渣池打水装置，其特征在于，所述液压管路(21)的外部还设置有冷却水套(22)。

9.一种热焖渣池打水方法，其特征在于，采用权利要求1至8中任一项所述的热焖渣池打水装置，所述热焖渣池打水方法包括：

步骤A：将热焖渣池打水装置布置在热焖渣池侧向，使得机械臂的摆动平面位于热焖渣池边缘的外侧，以减少受热焖渣池直接的热辐射；

步骤B：通过液压驱动机械臂展开或摆动，使小臂伸展到热焖渣池侧向上方，喷头对准热焖渣池；

步骤C：控制电磁阀打开喷头开关，喷头向热焖渣池喷水；

步骤D：喷头向热焖渣池喷水过程中，根据喷头喷水范围调整机械臂的展开或摆动，使得喷头喷水最终覆盖热焖渣池指定范围。

10.如权利要求9所述的热焖渣池打水方法，其特征在于，采用遥控器远程控制机械臂的摆动和喷头喷水。

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