CN114608725A - 一种集成测温取样的炉门清渣装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集成测温取样的炉门清渣装置及方法，属于冶金设备领域。提供一种集成测温取样的炉门清渣装置，包括：导轮座；导向单元，所述导向单元与所述导轮座滑动连接；执行机构，所述执行机构沿着自身轴向的方向伸缩，所述执行机构的一端与所述导向单元活动连接；炉门清渣臂，所述炉门清渣臂靠近所述导轮座的一端设有第一连接点和第二连接点，且所述第一连接点与所述执行机构的另一端活动连接，所述第二连接点与所述导轮座活动连接，所述炉门清渣臂上设有测温取样摆臂，所述测温取样摆臂的一端与所述炉门清渣臂的本体活动连接。可通过在炉门清渣臂上集成测温取样摆臂，完成清渣和测温取样。

Description

一种集成测温取样的炉门清渣装置及方法

技术领域

本发明属于冶金设备领域，涉及一种集成测温取样的炉门清渣装置及方法。

背景技术

电炉是钢铁短流程的核心生产工艺装备，现代电炉生产采用造渣和流渣操作。造渣和流渣操结合电炉生产过程中加入的主料和辅料，常常会造电炉炉门结块堵塞，造成如炉门吹氧、测温取样等操作不畅，因此，需要定期给炉门清渣已保证电炉生产的顺畅。实际电炉生产操作中，炉门清渣操作关系到电炉生产智能化/自动化水平、安全生产水平，然而上述操作目前大部分电炉仍然为人工操作，需要操作直面电炉炉门及钢液，风险和劳动强度极大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种集成测温取样的炉门清渣装置及方法，解决现有技术中人工操作进行炉门清渣的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种集成测温取样的炉门清渣装置，包括：

导轮座；

导向单元，所述导向单元与所述导轮座滑动连接；

执行机构，所述执行机构沿着自身轴向的方向伸缩，所述执行机构的一端与所述导向单元活动连接；

炉门清渣臂，所述炉门清渣臂靠近所述导轮座的一端设有第一连接点和第二连接点，且所述第一连接点与所述执行机构的另一端活动连接，所述第二连接点与所述导轮座活动连接。

可选的，所述炉门清渣臂上设有测温取样摆臂，所述测温取样摆臂的一端与所述炉门清渣臂的本体活动连接。

可选的，还包括连杆组件，所述连杆组件包括本体、第一端以及第二端，所述本体与所述导轮座活动连接，所述第一端与所述执行机构的一端活动连接，所述第二端与所述第一连接点活动连接。

可选的，所述炉门清渣臂的一端设有第三连接点，炉门清渣装置设有传动驱动组件，所述传动驱动组件至少包括以下之一：链轮、连杆、齿轮传动单元，所述传动驱动组件通过所述第三连接点与所述测温取样摆臂活动连接。

可选的，所述测温取样摆臂的另一端设有测温取样探头。

可选的，所述导轮座包括导轮单元以及驱动轮单元，所述导轮单元与所述驱动轮单元均与所述导向单元滑动连接。

可选的，还包括回转移动平台，所述导轮座设置在所述回转移动平台上。

一种集成测温取样的炉门清渣方法，包括：

驱动导向单元与导轮座滑动连接，以使所述导向单元朝向炉门运动；

伸缩执行机构，通过所述炉门清渣臂的第一连接点带动所述炉门清渣臂转动，以使所述炉门清渣臂的本体以所述炉门清渣臂的第二连接点为轴转动，进行炉门清渣。

可选的，驱动所述导向单元与所述导轮座滑动连接，以使所述导向单元朝向炉门运动的步骤之后，包括：

转动测温取样摆臂的一端与所述炉门清渣臂的本体活动连接，以使所述测温取样臂远离所述炉门。

可选的，伸缩执行机构，通过所述炉门清渣臂的第一连接点带动所述炉门清渣臂转动，以使所述炉门清渣臂的本体以所述炉门清渣臂的第二连接点为轴转动，进行炉门清渣的步骤之后，包括：

转动所述测温取样摆臂的一端与所述炉门清渣臂的本体活动连接，以使所述测温取样臂靠近所述炉门；

驱动所述导向单元与所述导轮座滑动连接，以使所述测温取样摆臂朝向炉门的钢水运动。

本发明的有益效果在于：可通过导向单元与导轮座之间的滑动，控制导向单元与炉门之间的距离，并通过执行机构的伸缩，来带动炉门清渣臂的转动，进而完成对电弧炉的清渣。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明中集成测温取样的炉门清渣装置的结构主示图；

图2a为炉门清渣臂的一结构示意图的俯视图；

图2b为炉门清渣臂的另一结构示意图；

图3为导向单元结构示意图；

图4a为测温取样摆臂安装示意图；

图4b为测温取样摆臂另一安装示意图的俯视图；

图5为测温取样摆臂又一安装示意图的俯视图；

图6a为测温取样摆臂其他安装示意图；

图6b为测温取样摆臂其他安装示意图的俯视图；

图7为炉门电炉清渣装置清渣工作状态结构示意图；

图8为炉门电炉清渣装置之测温取样摆臂由待机到进入位示意图；

图9为炉门电炉清渣装置之测温取样摆臂进入电炉后测温示意图；

图10为集成测温取样的炉门清渣方法的流程示意图；

图11为集成测温取样的炉门清渣方法的另一流程示意图。

附图标记：

1为炉门清渣臂、1a为第二连接点，1b为第一连接点，2为导轮座、2a为导轮单元、2b为轮座、2c为导轮箱防护，3为导向单元、3a为伸缩梁、3b为执行机构铰支点、3c为第三连接点、3d为导轮轨面，4为执行机构，5为测温取样摆臂、5a为测温取样探头、6为传动驱动组件、6a为链轮链条机构、6b为齿轮连杆组件，7为连杆组件、7a为连杆、7b为曲柄，8为清渣驱动机构、8a为齿条、8b为齿轮轴、8c为轴承支撑组、8的为驱动机构，9为回转移动平台、10、11、12均为机构防护罩、13为炉门。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，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的具体含义。

如图1所示，一种集成测温取样的炉门电炉清渣装置，包括：

导轮座2；

导向单元3，所述导向单元与所述导轮座滑动连接；

执行机构4，所述执行机构沿着自身轴向的方向伸缩，所述执行机构的一端与所述导向单元活动连接；

炉门清渣臂1，所述炉门清渣臂1靠近所述导轮座2的一端设有第一连接点1b和第二连接点1a，且所述第一连接点1b与所述执行机构4的另一端活动连接，所述第二连接点1a与所述导轮座2活动连接，所述炉门清渣臂1上设有测温取样摆臂5，所述测温取样摆臂5的一端与所述炉门清渣臂1的本体活动连接。

通过执行机构4的伸缩带动炉门清渣臂1的摆动，进而实现对炉门13炉渣的清理，在进行炉门炉渣清理的过程中，将测温取样摆臂5远离炉门13，当完成清理后，测温取样摆臂5通过转动实现对炉门13内钢水的测温，通过在炉门清渣臂1上集成测温取样摆臂5，并由炉门清渣臂1推动测温取样摆臂5，完成测温取样摆臂5的测温取样工作，清渣装置的炉门清渣臂上可前后摆动的测温取样摆臂，是本多功能集成技术方案可以得以实施的关键，后摆的测温取样摆臂使得其携带的测温取样探头在不需要工作时可以避开高温与炉渣等的干扰影响，清理通道后且需要工作时摆回到工作位。炉门清渣臂和测温取样摆臂的协同摆动构成了一个可大范围活动的多维度重载机械臂，配合回转与伸缩，使得枪体可以穿透炉门进入电炉并完成测温取样。可通过导向单元3与导轮座2之间的滑动，控制导向单元3与炉门13之间的距离，并通过执行机构4的伸缩，来带动炉门清渣臂1的转动，进而完成对电弧炉的清渣。

又例如，炉门电炉清渣装置由炉门清渣臂1、装在导轮座2内的导向单元3、炉门清渣臂1的执行机构4、测温取样摆臂5、测温取样摆臂5的传动驱动组件6、连杆组件7、清渣驱动机构8、移动回转台9等组成，其结构如图2所示：炉门清渣臂1尾部有两个非同轴的转动铰接点，即使第二连接点1a和第一连接点1b，炉门清渣臂1其中一个尾部铰接点，即第二连接点1a铰接在一个导向单元3的前端，第二连接点1a使得炉门清渣臂1相对导向单元3只有一个转动自由度；炉门清渣臂1另一个尾部铰接点，即第一连接点1b通过执行机构4连接到导向单元3的执行机构铰支点3b。

在一些实施例中，炉门清渣臂1的第二连接点1a与其摆动的执行机构4通过一组连杆组件7联接，连杆组件7的曲柄7b铰接在伸导向缩体3上的第三连接点3c上，上端通过连杆7a与第二连接点1a连接，曲柄7b的另一端与执行机构4的伸缩端铰接，执行机构4铰接到导向单元3的执行机构铰支点3b上。可以优化执行机构4，如图2炉门清渣臂1清渣位时，连杆7a与曲柄7b可以接近在一条直线位置，从而将清渣操作的冲击力和扒渣力，主要由导向单元3的执行机构铰支点3b承受，从而保护执行机构4；而当炉门清渣臂1抬起时，执行机构4主要承受炉门清渣臂1自身的重量。此外连杆组件7的存在，使得执行机构4得到更好的对粉尘、辐射热源等防护，整体提高执行机构4安全性和可靠性。

炉门清渣臂1的执行机构4控制炉门清渣臂高低位置(相对摆角)。执行机构4可采用如下设计，例如电动推杆、液压缸等。

炉门清渣臂1外侧壁装有可前后摆动的摆动测温取样摆臂5，炉门清渣臂1的内腔后部装有摆动测温取样摆臂5的传动驱动组件6，传动驱动组件6可以直接与摆动测温取样摆臂5连接(图4a和4b)，也可通过链轮链条机构6a(图5)、齿轮连杆组件6b(图6a和6b)间接连接。间接连接的优点是传动驱动组件6可以远离炉门13的热辐射，提高装置的可靠性。必要时，炉门清渣臂1可采用一些局部隔热、风冷或水冷措施。摆动测温取样摆臂5及其现场安装的测温取样件5a(消耗件，每次使用后废弃)。在炉门清渣臂1进行清渣操作时，摆动测温取样摆臂5摆向后方，保证测温取样件5a的安全；摆动测温取样摆臂5测温时摆向前部，并随炉门清渣臂1伸入炉门13后完成测温。

导向单元3沿着导轮座2内导轮单元2a和导轮轨面3d规定路径前后运动，导轮轨面3d可以是直线或弧线。导轮单元2a装在轮座2b中，炉门清渣臂1在导向单元3带动下完成扒渣/清渣/挡料/伸入炉门13等动作。

导轮座2上装有导向单元3的清渣驱动机构8，典型的机构如齿轮齿条、液压缸。本例以齿轮齿条为例加以说明，请参考图1、图3。

如3所示，驱动机构8的齿条8a牢固安装在导向单元3的后下部，齿轮轴8b通过轴承支撑8c安装在导轮座2b上，驱动装置8d(如：减速机驱动装置)通过悬挂在齿轮轴8b上安装在导轮座2上。驱动装置8d驱动导向单元3和炉门清渣臂1完成前后运动。

炉门电炉清渣装置工作在电炉炉门13附近区域，环境较为恶劣，10、11、12为机构防护罩，防护环境的烟尘和热辐射，如果需要，在上述装置上增加相应的风冷、水冷结构也是可以想象的。

可选的，还包括连杆组件，所述连杆组件包括本体、第一端以及第二端，所述本体与所述导轮座活动连接，所述第一端与所述执行机构的一端活动连接，所述第二端与所述第一连接点活动连接。

可选的，所述炉门清渣臂上设有测温取样摆臂，所述测温取样摆臂的一端与所述炉门清渣臂的本体活动连接。

可选的，所述炉门清渣臂的一端设有第三连接点，炉门清渣装置设有传动驱动组件，所述传动驱动组件至少包括以下之一：链轮、连杆、齿轮传动单元，所述传动驱动组件通过所述第三连接点与所述测温取样摆臂活动连接。

可选的，所述测温取样摆臂的另一端设有测温取样探头。

可选的，所述导轮座包括导轮单元以及驱动轮单元，所述导轮单元与所述驱动轮单元均与所述导向单元滑动连接。

可选的，还包括回转移动平台，所述导轮座设置在所述回转移动平台上。

在本方案中：

1)将传统分离式的电炉清渣装置和测温取样装置(或机器人)，集成到本发明的清渣装置的炉门清渣臂上，原有分散的多种机器人功能集成化。

2)清渣装置的炉门清渣臂上可前后摆动的测温取样摆臂，是本多功能集成技术方案可以得以实施的关键，后摆的测温取样摆臂使得其携带的测温取样探头在不需要工作时可以避开高温与炉渣等的干扰影响，清理通道后且需要工作时摆回到工作位。炉门清渣臂和测温取样摆臂的协同摆动构成了一个可大范围活动的多维度重载机械臂，配合回转与伸缩，使得枪体可以穿透炉门进入电炉并完成测温取样。

3)炉门清渣臂通过一组连杆组件与执行机构和导向单元，改善并优化了执行机构的受力得到极大改善，系统装备的可靠性提高。

本方案还在于：

1、将传统分离式的电炉清渣装置和测温取样装置(或机器人)，集成到本发明的清渣装置的炉门清渣臂上，设备数量减少，设备体积减少。带来了：a)设备投资减少。b)功能集成度高，现场工艺布置得到优化。

2、取消了现场人工测温取样、炉门清渣工作，生产安全性得到提高。

3、炉门的测温通道由炉门清渣臂清理，测温取样元件通畅性得到保证。

3、集成缩短了操作时间2～3min，提高产量，电炉生产自动化、智能化实现高。

4、防止加料时炉门漏料，提高金属收得率。

如图10所示，本发明还提供一种集成测温取样的炉门清渣方法，包括：

S1：驱动导向单元3与导轮座2滑动连接，以使所述导向单元3朝向炉门13运动；

S2：伸缩执行机构4，通过所述炉门清渣臂1的第一连接点1b带动所述炉门清渣臂1转动，以使所述炉门清渣臂1的本体以所述炉门清渣臂1的第二连接点1a为轴转动，进行炉门13清渣。

可选的，驱动所述导向单元3与所述导轮座2滑动连接，以使所述导向单元3朝向炉门13运动的步骤之后，包括：

S11：转动测温取样摆臂5的一端与所述炉门清渣臂1的本体活动连接，以使所述测温取样臂5远离所述炉门。

如图11所示，伸缩执行机构4，通过所述炉门清渣臂1的第一连接点1b带动所述炉门清渣臂1转动，以使所述炉门清渣臂1的本体以所述炉门清渣臂1的第二连接点1a为轴转动，进行炉门13清渣的步骤之后，包括：

S21：转动所述测温取样摆臂5的一端与所述炉门清渣臂1的本体活动连接，以使所述测温取样臂5靠近所述炉门13；

S22：驱动所述导向单元3与所述导轮座2滑动连接，以使所述测温取样摆臂5朝向炉门13的钢水运动。

如图7、8和9所示，炉门清渣方法的控制流程如下：

1)炉门清渣臂1运动轨迹控制：回转移动平台9提供了炉门清渣臂1水平较大角度的摆动和水平走行，回转移动平台9也提供了对准炉门13不同位置点的水平微调转角自由度控制；炉门清渣臂1上下角度调整由导向单元3对炉门清渣臂1的铰支撑和执行机构4提供动力并进行控制；

炉门清渣臂1的前后运动由导向单元3和导轮座2提供支撑，驱动机构8驱动导向单元3带动炉门清渣臂1前后运动，上述运动的组合与控制，可以完成炉门清渣需要的轨迹点需要。

2)测温取样摆臂5及测温取样探头5a的运动轨迹控制：基于上述炉门清渣臂1可运行的运动轨迹，测温取样摆臂5相对于炉门清渣臂1有一个相对的大角度上下摆动(摆动角度>100°)控制，使得测温取样探头5a实现测温取样及待机需要的轨迹控制。

炉门清渣和测温取样方法的流程如下：

炉门清渣臂1上装有测温取样摆臂5，该结构将电炉炉门13的清渣和测温取样功能集成一体；

炉门13清渣时测温取样摆臂5摆动转向炉门清渣臂1的后方(图1、7)，炉门清渣臂1伸入电炉炉门13时，测温取样摆臂5及测温取样探头5a处在炉门13外侧的安全位置；

炉门13清渣干净后，炉门清渣臂1退出电炉炉门13且保证测温取样摆臂5不干涉，测温取样摆臂5向前摆动一定角度(图8)，随炉门清渣臂1从炉门13伸入电炉，测温取样摆臂5和炉门清渣臂1组合摆动将测温取样探头5a伸入钢液(图9)，维持1～3s返回到前角度，炉门清渣臂1退出电炉炉门13，水平回转摆动一定角度到特定位置，人工或自动取下探头完成测温取样。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种集成测温取样的炉门清渣装置，其特征在于，包括：

导轮座；

导向单元，所述导向单元与所述导轮座滑动连接；

执行机构，所述执行机构沿着自身轴向的方向伸缩，所述执行机构的一端与所述导向单元活动连接；

炉门清渣臂，所述炉门清渣臂靠近所述导轮座的一端设有第一连接点和第二连接点，且所述第一连接点与所述执行机构的另一端活动连接，所述第二连接点与所述导轮座活动连接。

2.根据权利要求1所述的集成测温取样的炉门清渣装置，所述炉门清渣臂上设有测温取样摆臂，所述测温取样摆臂的一端与所述炉门清渣臂的本体活动连接。

3.根据权利要求1所述的集成测温取样的炉门清渣装置，其特征在于，还包括连杆组件，所述连杆组件包括本体、第一端以及第二端，所述本体与所述导轮座活动连接，所述第一端与所述执行机构的一端活动连接，所述第二端与所述第一连接点活动连接。

4.根据权利要求1所述的集成测温取样的炉门清渣装置，其特征在于，所述炉门清渣臂的一端设有第三连接点，炉门清渣装置设有传动驱动组件，所述传动驱动组件至少包括以下之一：链轮、连杆、齿轮传动单元，所述传动驱动组件通过所述第三连接点与所述测温取样摆臂活动连接。

5.根据权利要求1所述的集成测温取样的炉门清渣装置，其特征在于，所述测温取样摆臂的另一端设有测温取样探头，所述测温取样探头与所述测温取样摆臂可拆卸连接。

6.根据权利要求1所述的集成测温取样的炉门清渣装置，其特征在于，所述导轮座包括导轮单元以及驱动轮单元，所述导轮单元与所述驱动轮单元均与所述导向单元滑动连接。

7.根据权利要求1所述的集成测温取样的炉门清渣装置，其特征在于，还包括回转移动平台，所述导轮座设置在所述回转移动平台上。

8.一种集成测温取样的炉门清渣方法，其特征在于，包括：

驱动导向单元与导轮座滑动连接，以使所述导向单元朝向炉门运动；

转动测温取样摆臂的一端与所述炉门清渣臂的本体活动连接，以使所述测温取样臂远离所述炉门；

伸缩执行机构，通过所述炉门清渣臂的第一连接点带动所述炉门清渣臂转动，以使所述炉门清渣臂的本体以所述炉门清渣臂的第二连接点为轴转动，进行炉门清渣；

转动所述测温取样摆臂的一端与所述炉门清渣臂的本体活动连接，以使所述测温取样臂靠近所述炉门；

驱动所述导向单元与所述导轮座滑动连接，以使所述测温取样摆臂朝向炉门的钢水运动。

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