CN115096083A - 工业硅用电炉 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种冶炼硅用的工业电炉，尤其涉及一种工业硅用电炉；其包括上自动系统和下自动系统；上自动系统包括电动炉门、自动推料耙和远程操作终端，所述电动炉门包括滑动安装于电炉左侧开口处且用于对开口处进行封闭的炉门，对应炉门上方位置的厂房顶部设有炉门行吊，炉门行吊的绳索下端与炉门中部固定连接。由于实施上述技术方案，本申请结构合理而紧凑，使用方便，实现对电炉内部火焰的调整，具有安全、省力、简便、高效的特点；通过控制主移动平台和副移动平台实现气动夹钳横向位移的调整，通过控制伸缩气缸从而实现气动夹钳俯仰角的调整，通过控制旋转平台从而调整气动夹钳相对电炉的角度，从而满足炉眼使用。

Description

工业硅用电炉

技术领域

本申请涉及一种冶炼硅用的工业电炉，尤其涉及一种工业硅用电炉。

背景技术

目前冶炼工业硅用的电炉的自动化程度较低。工业硅电炉冶炼过程中，料面透气性是衡量炉况好坏的重要标志，料面变坏的主要特征是，炉面冒出的火苗呈亮黄色，有时几乎是是白色，从料面冒出的炉气不均匀，形成大量的刺火。刺火处的炉料烧结成块，粘结在一起。当炉料过细或使用还原剂布局的炉料时，会造成炉料烧结，造成料面的透气性变坏。但在日常生产中，炉门处于关闭状态，操作人员很难在外侧观察到炉内的生产情况，因此经常会因刺火等烧坏设备，造成热停炉等生产事故。要进行电炉内火焰调整时一般先由人工启动吊车将炉门开启，再由人工开动专用推料车辆进行炉内物料的整理，从而实现电炉内部火焰的调整，不仅操作繁琐，同时也不能实时观察炉内火焰，及时进行火焰调整，存在较大的安全隐患。

工业硅的出炉方式有间歇式出炉和连续出炉两种。间歇出炉是指在炉内的硅溶液达到一定数量时，定期打开炉眼，使硅溶液放出，然后堵上炉眼，这种出炉方式，能确保小容量电炉顺利出炉；集中放出的硅溶液温度较高，有利于熔硅与熔渣的分离，使产品具有较高的纯净度和结晶结构。

实际生产中炉眼开堵通常是人工使用烧穿器烧穿炉眼，但经常会因为出炉口开堵困难，出炉口不畅使电耗增加，如硅液排不干净，熔渣排不出造成炉底上涨；电极上抬，使炉况恶化；以及出炉口难开而需长时间用烧穿器开口等。

现有方式均是人工在不同工序间切换来完成出炉作业，其操作繁琐，费时费力而且具有较高的安全隐患，出炉作业所用的工具种类繁多，将承载工具的工具架在各出炉口之间转换大大增加了工人的劳动强度。

发明内容

本申请的目的在于提出一种克服了上述现有技术之不足的工业硅用电炉。

本申请是这样实现的：工业硅用电炉，其包括上自动系统和下自动系统；

上自动系统包括电动炉门、自动推料耙和远程操作终端，所述电动炉门包括滑动安装于电炉左侧开口处且用于对开口处进行封闭的炉门，对应炉门上方位置的厂房顶部设有炉门行吊，炉门行吊的绳索下端与炉门中部固定连接；所述自动推料耙包括行走机构和控制系统，所述行走机构包括车架，车架底部转动安装有两对车轮，车轮安装于地轨上，车架顶部设有伸缩顶杆，伸缩顶杆右端铰接于车架顶部，伸缩顶杆左端固定安装有推料铲，炉门行吊和控制系统均与远程操作终端电连接；

下自动系统包括安装在电炉炉底炉眼位置的导向轨道以及安装在导向轨道的机器人本体；机器人本体上设有主移动平台，主移动平台右部设有旋转平台，旋转平台上设有平台支架，平台支架上方设有副移动平台，副移动平台右部铰接于平台支架顶端，对应副移动平台与平台支架之间设有用于调整副移动平台俯仰角的伸缩气缸，副移动平台上滑动安装有气动夹钳。

进一步的，对应炉门右方位置的电炉右侧壁上设有与远程操作终端电连接的炉内高温监控相机，炉内高温监控相机的头端位于电炉内部以对电炉内部火焰进行监控；对应左方车轮位置的车架顶部设有第一减速电机，第一减速电机与左方的车轮传动连接，对应炉门左方位置的地面上设有地轨车架上还设有摄像机支架，摄像机支架上安装有工业摄像机，车架内部设有蓄电池，第一减速电机、工业摄像机和控制系统均与蓄电池电连接，第一减速电机、工业摄像机均与控制系统电连接。

进一步的，对应第一减速电机和伸缩顶杆之间位置的车架顶部设有液压泵站，伸缩顶杆中部与车架前部之间设有用于抬高或降低伸缩顶杆的液压油缸，液压油缸与液压泵站相连，液压泵站分别与蓄电池和控制系统电连接；伸缩顶杆包括外套柱、内套柱、第一步进电机和第一丝杠，所述外套柱左端内部设有电机安装腔，第一步进电机固定安装于安装腔内，第一步进电机与控制系统电连接，所述内套柱滑动安装于外套柱的内部，第一丝杠位于外套柱的内部且其左端通过联轴器与电机的输出端连接，第一丝杠右部伸入内套柱的内部且与内套柱的内侧壁螺纹连接，所述推料铲固定安装于内套柱右端。

进一步的，控制系统包括中央处理器、无线信号收发器、通讯模块、第一减速电机驱动器、第一步进电机驱动器和液压泵站控制器，第一减速电机驱动器与第一减速电机电连接，第一步进电机驱动器与第一步进电机电连接，液压泵站控制器与液压泵张电连接，工业摄像机、通讯模块、第一减速电机驱动器、第一步进电机驱动器和液压泵站控制器均与中央处理器电连接，无线信号收发器与通讯模块电连接。

进一步的，推料铲与内套柱之间设有多个加强筋。

进一步的，所述机器人本体包括底座，底座左右两端均设有导向轮，两个导向轮分别滑动安装于两个导向轨道上，对应两个导向轮之间的底座底部设有主驱动轮机构，底座顶部滑动安装有主移动平台。

进一步的，主驱动轮机构包括固定安装于底座前部的驱动轮支架，驱动轮支架上转动安装有主驱动轮，对应主驱动轮位置的驱动轮支架上设有第二减速电机，第二减速电机与主驱动轮传动连接。

进一步的，底座顶部前后两端分别设有第一滑轨和齿条，主移动平台前部通过第一滑块滑动安装于第一滑轨上，对应齿轮条位置的主移动平台上设有齿轮箱，齿轮箱输出轴上设有与齿轮配合的传动齿轮，齿轮箱输入轴与驱动电机连接。

进一步的，副移动平台包括U型支架，U型支架右部铰接于平台支架顶端，U型支架与平台支架之间设有伸缩气缸，U型支架顶部前后两端分别设有第二滑轨，第二滑轨上通过第二滑块滑动安装有夹钳安装板，气动夹钳固定安装于夹钳安装板上，U型支架左端设有第二步进电机，U型支架内部设有转动安装有第二丝杠，第二步进电机与第二丝杠传动连接，对应第二丝杠位置的夹钳安装板底部固定安装有第二丝杠螺母，第二丝杠与第二丝杠螺母螺纹连接在一起。

进一步的，对应气动夹钳夹持部右方设有导向固定套，导向套通过连接板与气动夹钳固定安装在一起。

由于实施上述技术方案，本申请结构合理而紧凑，使用方便，其通过上自动系统炉内高温监控相机实时对电炉内部火焰进行监测并将画面传送至远程操作终端，当操作人员监测到火焰不正常时远程打开炉门，并通过控制系统启动自动推料耙进行推料，从而实现对电炉内部火焰的调整，具有安全、省力、简便、高效的特点；通过控制主移动平台和副移动平台实现气动夹钳横向位移的调整，通过控制伸缩气缸从而实现气动夹钳俯仰角的调整，通过控制旋转平台从而调整气动夹钳相对电炉的角度，从而满足现场使用要求，可代替传统的人工作业，具有安全、省力、简便、高效的特点。

附图说明

本申请的具体结构由以下的附图和实施例给出：

图1是本申请最佳实施例的示意图；

图2是上自动系统的主视结构示意图；

图3是附图1中的伸缩顶杆的主视剖视结构示意图；

图4是上自动系统的控制框图；

图5是下自动系统的主视局部剖视结构示意图；

图6是下自动系统使用状态下的俯视结构示意图。

图例：1为电炉，2为炉门，3为炉门行吊，4为绳索，5为炉内高温监控相机，6为车架，7为车轮，8为地轨，9为减速电机，10为摄像机支架，11为工业摄像机，12为液压泵站，13为液压油缸，14为外套柱，15为内套柱，16为推料铲，17为第一步进电机，18为第一丝杠，19为中央处理器，20为无线信号收发器，21为通讯模块，22为第一减速电机驱动器，23为第一步进电机驱动器，24为液压泵站控制器，25为远程操作终端，26为加强筋，27为导向轨道，28为底座，29为导向轮，30为主移动平台，31为旋转平台，32为平台支架，33为伸缩气缸，34为气动夹钳，35为驱动轮支架，36为主驱动轮，37为第二减速电机，38为第一滑轨，39为第一滑块，40为齿轮箱，41为U型支架，42为第二丝杠，43为第二步进电机，44为夹钳安装板，45为第二滑轨，46为第二滑块，47为第二丝杠螺母，48为导向固定套，49为连接板，50为出炉作业工具，51为操作台。

具体实施方式

本申请不受下述实施例的限制，可根据本申请的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

实施例，如图1至6所示，工业硅用电炉包括上自动系统和下自动系统；

上自动系统包括电动炉门2、自动推料耙和远程操作终端25，所述电动炉门2包括滑动安装于电炉1左侧开口处且用于对开口处进行封闭的炉门2，对应炉门2上方位置的厂房顶部设有炉门行吊3，炉门行吊3的绳索4下端与炉门2中部固定连接，所述自动推料耙包括行走机构和控制系统，所述行走机构包括车架6，车架6底部转动安装有两对车轮7，车轮7安装于地轨8上，车架6顶部设有伸缩顶杆，伸缩顶杆右端铰接于车架6顶部，伸缩顶杆左端固定安装有推料铲16，炉门行吊3、炉内高温监控相机5和控制系统均与远程操作终端25电连接；

下自动系统包括安装在电炉炉底炉眼位置的导向轨道27以及安装在导向轨道27的机器人本体；机器人本体上设有主移动平台30，主移动平台30右部设有旋转平台31，旋转平台31上设有平台支架32，平台支架32上方设有副移动平台，副移动平台右部铰接于平台支架32顶端，对应副移动平台与平台支架32之间设有用于调整副移动平台俯仰角的伸缩气缸33，副移动平台上滑动安装有气动夹钳34。

使用时，通操作人员在远程操作终端25上远程控制炉门行吊3将炉门2吊起，并远程操作自动推料耙将推料铲16伸入电炉1内，通过控制系统实现对自动推料耙的行走和停止，使推料铲16将电炉1内物料调整合适，从而实现对电炉1内部火焰的调整，上自动系统具有安全、省力、简便、高效的特点。

根据需要，所述导向轨道27为与电炉1同心设置的圆弧形轨道，所述气动夹钳34为现有公知技术。使用时，将导向轨道27铺设于电炉1炉眼旁的操作台51上，通过气动夹钳34夹持出炉作业工具50，操作人员通过控制主驱动轮机构进而控制机器人本体沿导向轨道27移动，通过控制主移动平台30和副移动平台实现气动夹钳34横向位移的调整，通过控制伸缩气缸33从而实现气动夹钳34俯仰角的调整，通过控制旋转平台31从而调整气动夹钳34相对电炉1的角度，从而满足现场使用要求。下自动系统结构合理而紧凑，使用方便，其通过本装置可代替传统的人工作业，具有安全、省力、简便、高效的特点。

远程操作终端25为工业控制计算机，便于操作人员进行远程操作。

[通过上自动系统和下自动系统的使用，极大程度的提高了工业硅电炉的炉火控制自动化，炉眼出水自动化。

如图1至6所示，对应炉门右方位置的电炉右侧壁上设有与远程操作终端25电连接的炉内高温监控相机，炉内高温监控相机的头端位于电炉内部以对电炉内部火焰进行监控；对应左方车轮位置的车架顶部设有第一减速电机，第一减速电机与左方的车轮传动连接，对应炉门左方位置的地面上设有地轨车架上还设有摄像机支架，摄像机支架上安装有工业摄像机，车架内部设有蓄电池，第一减速电机、工业摄像机和控制系统均与蓄电池电连接，第一减速电机、工业摄像机均与控制系统电连接。

使用时，通过炉内高温监控相机5实时对电炉1内部火焰进行监测并将画面传送至远程操作终端25，可由图像分析仪高温监控相机5采集成像，当分析出现刺火时，可由推料铲16进行炉内物料的整理，从而实现电炉内部火焰的调整。工业摄像机11将自动推料耙的实时画面传送至远程操作终端25，操作人员根据传回的画面进行相应操作。

如图1至6所示，对应第一减速电机和伸缩顶杆之间位置的车架顶部设有液压泵站，伸缩顶杆中部与车架前部之间设有用于抬高或降低伸缩顶杆的液压油缸，液压油缸与液压泵站相连，液压泵站分别与蓄电池和控制系统电连接；伸缩顶杆包括外套柱、内套柱、第一步进电机和第一丝杠，所述外套柱左端内部设有电机安装腔，第一步进电机固定安装于安装腔内，第一步进电机与控制系统电连接，所述内套柱滑动安装于外套柱的内部，第一丝杠位于外套柱的内部且其左端通过联轴器与电机的输出端连接，第一丝杠右部伸入内套柱的内部且与内套柱的内侧壁螺纹连接，所述推料铲固定安装于内套柱右端。

使用时，通过设置液压泵站12和液压油缸13，从而能使伸缩顶杆抬起或下降，以对电炉1内物料更好的进行调整。通过控制系统控制第一步进电机17转动，从而通过第一丝杠18带动内套柱15在外套柱14内左右滑动，通过以上设置便于内套柱15上的推料铲16能更好的推动电炉1内物料。

如图1至6所示，控制系统包括中央处理器、无线信号收发器、通讯模块、第一减速电机驱动器、第一步进电机驱动器和液压泵站控制器，第一减速电机驱动器与第一减速电机电连接，第一步进电机驱动器与第一步进电机电连接，液压泵站控制器与液压泵张电连接，工业摄像机、通讯模块、第一减速电机驱动器、第一步进电机驱动器和液压泵站控制器均与中央处理器电连接，无线信号收发器与通讯模块电连接。

使用时，操作人员发送远程指令至无线信号收发器20，无线信号收发器20将信号经通讯模块21处理后传输至中央处理器19，中央处理器19再控制第一减速电机驱动器22、第一步进电机驱动器23和液压泵站控制器24，从而实现对第一减速电机9、第一步进电机17和液压泵站12的控制。

如图1至6所示，推料铲与内套柱之间设有多个加强筋。通过在推料铲16与内套柱15之间设置多个加强筋26，增强了推料铲16的稳定性。

如图1至6所示，所述机器人本体包括底座，底座左右两端均设有导向轮，两个导向轮分别滑动安装于两个导向轨道上，对应两个导向轮之间的底座底部设有主驱动轮机构，底座顶部滑动安装有主移动平台。

如图1至6所示，主驱动轮机构包括固定安装于底座前部的驱动轮支架，驱动轮支架上转动安装有主驱动轮，对应主驱动轮位置的驱动轮支架上设有第二减速电机，第二减速电机与主驱动轮传动连接。

根据需要，对应主驱动轮36位置的操作台51上设有与电炉1同心的弧形槽，主驱动轮36安装于弧形槽内，通过第二减速电机37从而带动主驱动轮36在弧形槽内移动，进而使整个机器人本体与电炉1同步转动。

如图1至6所示，底座顶部前后两端分别设有第一滑轨和齿条，主移动平台前部通过第一滑块滑动安装于第一滑轨上，对应齿轮条位置的主移动平台上设有齿轮箱，齿轮箱输出轴上设有与齿轮配合的传动齿轮，齿轮箱输入轴与驱动电机连接。通过设置传动齿轮和齿条，进而可实现主移动平台30相对于底座28发生精确地位移。

如图1至6所示，副移动平台包括U型支架，U型支架右部铰接于平台支架顶端，U型支架与平台支架之间设有伸缩气缸，U型支架顶部前后两端分别设有第二滑轨，第二滑轨上通过第二滑块滑动安装有夹钳安装板，气动夹钳固定安装于夹钳安装板上，U型支架左端设有第二步进电机，U型支架内部设有转动安装有第二丝杠，第二步进电机与第二丝杠传动连接，对应第二丝杠位置的夹钳安装板底部固定安装有第二丝杠螺母，第二丝杠与第二丝杠螺母螺纹连接在一起。实现气动夹钳34相对于副移动平台发生精确地位移。

如图1至6所示，对应气动夹钳夹持部右方设有导向固定套，导向套通过连接板与气动夹钳固定安装在一起。通过设置导向固定套48，避免长杆件类的出炉作业工具50发生较大的变形。

在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。

以上技术特征构成了本申请的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要技术特征，来满足不同情况的需要。

Claims (10)

1.一种工业硅用电炉，其特征在于：包括上自动系统和下自动系统；

上自动系统包括电动炉门、自动推料耙和远程操作终端，所述电动炉门包括滑动安装于电炉左侧开口处且用于对开口处进行封闭的炉门，对应炉门上方位置的厂房顶部设有炉门行吊，炉门行吊的绳索下端与炉门中部固定连接；所述自动推料耙包括行走机构和控制系统，所述行走机构包括车架，车架底部转动安装有两对车轮，车轮安装于地轨上，车架顶部设有伸缩顶杆，伸缩顶杆右端铰接于车架顶部，伸缩顶杆左端固定安装有推料铲，炉门行吊和控制系统均与远程操作终端电连接；

下自动系统包括安装在电炉炉底炉眼位置的导向轨道以及安装在导向轨道的机器人本体；机器人本体上设有主移动平台，主移动平台右部设有旋转平台，旋转平台上设有平台支架，平台支架上方设有副移动平台，副移动平台右部铰接于平台支架顶端，对应副移动平台与平台支架之间设有用于调整副移动平台俯仰角的伸缩气缸，副移动平台上滑动安装有气动夹钳。

2.根据权利要求1所述的工业硅用电炉，其特征在于：对应炉门右方位置的电炉右侧壁上设有与远程操作终端电连接的炉内高温监控相机，炉内高温监控相机的头端位于电炉内部以对电炉内部火焰进行监控；对应左方车轮位置的车架顶部设有第一减速电机，第一减速电机与左方的车轮传动连接，对应炉门左方位置的地面上设有地轨车架上还设有摄像机支架，摄像机支架上安装有工业摄像机，车架内部设有蓄电池，第一减速电机、工业摄像机和控制系统均与蓄电池电连接，第一减速电机、工业摄像机均与控制系统电连接。

3.根据权利要求2所述的工业硅用电炉，其特征在于：对应第一减速电机和伸缩顶杆之间位置的车架顶部设有液压泵站，伸缩顶杆中部与车架前部之间设有用于抬高或降低伸缩顶杆的液压油缸，液压油缸与液压泵站相连，液压泵站分别与蓄电池和控制系统电连接；伸缩顶杆包括外套柱、内套柱、第一步进电机和第一丝杠，所述外套柱左端内部设有电机安装腔，第一步进电机固定安装于安装腔内，第一步进电机与控制系统电连接，所述内套柱滑动安装于外套柱的内部，第一丝杠位于外套柱的内部且其左端通过联轴器与电机的输出端连接，第一丝杠右部伸入内套柱的内部且与内套柱的内侧壁螺纹连接，所述推料铲固定安装于内套柱右端。

4.根据权利要求3所述的工业硅用电炉，其特征在于：控制系统包括中央处理器、无线信号收发器、通讯模块、第一减速电机驱动器、第一步进电机驱动器和液压泵站控制器，第一减速电机驱动器与第一减速电机电连接，第一步进电机驱动器与第一步进电机电连接，液压泵站控制器与液压泵张电连接，工业摄像机、通讯模块、第一减速电机驱动器、第一步进电机驱动器和液压泵站控制器均与中央处理器电连接，无线信号收发器与通讯模块电连接。

5.根据权利要求4所述的工业硅用电炉，其特征在于：推料铲与内套柱之间设有多个加强筋。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的工业硅用电炉，其特征在于：所述机器人本体包括底座，底座左右两端均设有导向轮，两个导向轮分别滑动安装于两个导向轨道上，对应两个导向轮之间的底座底部设有主驱动轮机构，底座顶部滑动安装有主移动平台。

7.根据权利要求6所述的工业硅用电炉，其特征在于：主驱动轮机构包括固定安装于底座前部的驱动轮支架，驱动轮支架上转动安装有主驱动轮，对应主驱动轮位置的驱动轮支架上设有第二减速电机，第二减速电机与主驱动轮传动连接。

8.根据权利要求7所述的工业硅用电炉，其特征在于：底座顶部前后两端分别设有第一滑轨和齿条，主移动平台前部通过第一滑块滑动安装于第一滑轨上，对应齿轮条位置的主移动平台上设有齿轮箱，齿轮箱输出轴上设有与齿轮配合的传动齿轮，齿轮箱输入轴与驱动电机连接。

9.根据权利要求8所述的工业硅用电炉，其特征在于：副移动平台包括U型支架，U型支架右部铰接于平台支架顶端，U型支架与平台支架之间设有伸缩气缸，U型支架顶部前后两端分别设有第二滑轨，第二滑轨上通过第二滑块滑动安装有夹钳安装板，气动夹钳固定安装于夹钳安装板上，U型支架左端设有第二步进电机，U型支架内部设有转动安装有第二丝杠，第二步进电机与第二丝杠传动连接，对应第二丝杠位置的夹钳安装板底部固定安装有第二丝杠螺母，第二丝杠与第二丝杠螺母螺纹连接在一起。

10.根据权利要求9所述的工业硅用电炉，其特征在于：对应气动夹钳夹持部右方设有导向固定套，导向套通过连接板与气动夹钳固定安装在一起。

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