CN115161575A - 一种金属产品的热镀锌熔锌系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热镀锌生产设备技术领域，具体为一种金属产品的热镀锌熔锌系统，包括炉体、炉盖、炉芯、感应线圈、支架和控制系统，其中：所述炉体顶部活动安装有炉盖，所述炉体外壁安装有支架，所述炉体内部安装有炉芯，所述炉芯为圆台形，且炉芯顶部直径大于底部，所述炉芯外侧绕设有感应线圈，所述支架上设置有用于检测炉芯内锌块原料是否完全熔化的检测装置。本发明通过电机驱动检测单元的检测压板对炉芯内的锌块进行接触，检测压板持续往下压住锌块，当锌块完全熔化时，检测压板与炉芯底壁接触，此时按键被触发且反馈至控制系统，完成锌块熔化的检测工作，解决了传统小批量生产，熔锌炉在熔锌时需要人工频繁检测锌块熔化情况的问题。

Description

一种金属产品的热镀锌熔锌系统

技术领域

本发明涉及热镀锌生产设备技术领域，具体为一种金属产品的热镀锌熔锌系统。

背景技术

热镀锌是将熔融的液态锌与铁基材料反应而产生合金层，从而使基体与合金层相结合，在基体表面形成镀层的表面处理技术。

热镀锌所需的锌液由熔锌设备将锌块原料熔化而得，在进行小批量生产时，如需要熔化800KG以下的锌块时通常使用中小型熔锌炉，如SD-AI-600KG型电磁熔锌炉，其最大熔化量为600KG，熔化速度为350KG/H。中小型熔锌炉在工作过程中通常需要人工操作和监控，现有的熔锌炉进行熔融工作时，锌块原料是在封闭的熔锌炉内进行熔化，在炉内温度达到锌的熔点时，锌块开始熔化，由于锌块处在封闭环境内，且锌块的熔化情况受很多因素影响，如温度、锌块的量及锌块的大小等，故工作人员很难判断炉内锌块熔化的情况，因此，工作人员需要每隔10分钟打开熔锌炉查看炉内锌块的融化情况；当炉内锌液淹没还未熔化的锌块时，工作人员在检测熔化情况时还需要用工具伸入锌液中搅拌，通过搅拌工具与锌块的碰撞反馈来判断锌块熔化情况，同时，在检测过程中还可能有部分杂质掉入炉内，使炉内锌液飞溅，对工作人员造成伤害，而且频繁打开熔锌炉会使炉内热量流失，既对熔锌速度有影响，也对能源造成不必要的损耗，炉内的高温也会对工作人员的作业造成影响，这不利于锌块的熔化及工作人员的安全。

为此，提出一种金属产品的热镀锌熔锌系统，通过检测装置自动检测熔锌炉中锌块的熔化情况，替代了人工检测，也避免了人工检测时可能发生的危险，以及在高温环境下工作对人体的危害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属产品的热镀锌熔锌系统，通过检测装置自动检测熔锌炉内锌块的熔化情况，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种金属产品的热镀锌熔锌系统，包括：炉体、炉盖、炉芯、感应线圈、支架、检测装置和控制系统，其中：

炉体，所述炉体顶部通过螺纹连接活动安装有炉盖，所述炉体内底壁上通过焊接固定安装有用于盛放原料的炉芯，所述炉芯为圆台形，且炉芯顶部直径大于底部，所述炉芯外侧绕设有用于通电后产生涡旋电流以加热熔化炉芯内锌块的感应线圈，所述炉体外壁通过焊接固定安装有支架，为保证支架的稳定性和强度，所述支架的宽度尺寸为200mm～300mm，厚度尺寸为30mm～80mm，以满足支架的结构强度和稳定性；

检测装置，所述支架上固定安装有用于检测炉芯内盛放的锌块是否完全熔化的检测装置。

优选的，所述检测装置包括驱动单元、传动单元、检测单元其中：

所述驱动单元为检测单元提供动力，包括：伺服电机、电机座，所述电机座与支架通过螺纹连接，所述电机座上通过螺纹连接安装有为检测单元提供驱动力的伺服电机，所述伺服电机与型号为S7-200 SMART的西门子PLC电性连接，所述伺服电机在PLC程序的控制下每隔5分钟输出恒定的扭矩，且电机受到的阻力大于设定值时停止输出；

所述传动单元为检测单元传递动力，包括：齿轮架、转轴、涡轮、蜗杆、齿轮、齿条，所述支架顶部通过螺纹连接安装有两个齿轮架，且两个齿轮架对齐安装，两个所述齿轮架之间转动安装有轴，所述齿轮和涡轮的回转中心同轴，且齿轮和涡轮均通过平键连接固定安装在轴上，所述蜗杆与电机的输出轴配合，且涡轮与蜗杆啮合，所述支架上开设有用于安装衬套的方孔，所述方孔内通过过盈配合安装有衬套，所述齿条滑动安装在衬套内，且延伸至炉盖上方，所述齿条在支架顶部部分与齿轮啮合；

所述检测单元为检测炉芯内锌块是否完全熔化，包括：杆、检测压板、触发压块、按键开关，所述支架顶部通过螺纹连接固定安装有用于控制伺服电机启停的按键开关，所述按键开关与伺服电机和控制系统电性连接，所述齿条在支架顶部部分通过螺纹连接安装有用于触发按键开关的触发压块，所述齿条在炉盖上方部分通过螺纹连接有杆，所述杆延伸至炉芯内腔，且杆在炉芯内腔的端部通过螺纹连接有检测压板。

开始进行熔锌工作时，锌块放进炉芯内，伺服电机驱动检测压板压在锌块顶部，炉体内感应线圈通电后产生涡旋电流，锌块受到涡旋电流的作用后发热，锌块受热熔化；伺服电机每隔5分钟输出恒定扭矩驱动涡轮转动，与涡轮同轴的齿轮将带动齿条运动，齿条带动检测压板向下压锌块，当伺服电机受到的阻力大于设定值时停止扭矩输出，如此往复，锌块熔化，伺服电机驱动检测压板往下压，当锌块完全熔化时，检测压板与炉芯底壁接触，此时齿条上的触发压块与按键开关接触，按键开关控制伺服电机使其停止运转，同时向控制系统发送信号，系统发出警示信号提醒工作人员锌块已完全熔化。此方案通过伺服电机驱动检测单元对锌块的熔化情况进行检测，锌块完全熔化时系统提醒工作人员，由于采用机械自动检测的方法，不仅替代了人工检测，而且也避免了人工检测时可能发生的危险，以及在高温环境下工作对人体的危害。

同时本方案中的驱动单元不是唯一选择，还可以使用液压缸或气缸驱动检测单元进行检测，使用液压缸或气缸可以不连接传动单元而直接驱动检测单元，达到了简化了结构的效果，但是使用液压缸或气缸驱动会受行程的限制，需要较大行程的液压缸或气缸，大行程的液压缸或气缸不方便安装且成本较高，且因熔锌炉温度较高，在工作时气缸或液压缸的活塞杆需要伸出至炉体顶部，高温会对活塞杆造成损坏，因此高温环境不适合使用液压缸或气缸，相对的使用伺服电机驱动，既方便安装，也更容易控制。

本方案的传动单元不是唯一选择，使用涡轮蜗杆传动可利用其自锁性，防止检测单元在被伺服电机提升后因重力大于伺服电机的自锁摩擦力而发生下坠，同时也可以保护伺服电机。使其在停止运行时不受负载，除了蜗轮蜗杆传动外，还可以使用其他具有双向锁止功能的机构或者减速器，但双向锁止机构或减速器的结构比蜗轮蜗杆复杂，且双向锁止机构需要切换锁止方向，操作不便，减速器需要较大的安装位置，成本也较高，相对的使用涡轮蜗杆传动利用其自锁性就能实现双向锁止，且其本身也具有减速效果，结构简单，安装方便。

优选的，所述检测压板底部与炉芯底壁一样均为圆形结构，且直径比炉芯底壁直径小5mm～15mm，所述检测压板上均匀开设有多个

的通孔，不仅可以使检测压板可以顺利下降至炉芯底壁，还可以减小检测压板本身重量，进而减轻整个系统的负荷，且在检测压板下降过程中锌液可以从通孔和旁边的间隙中流出，不会出现检测压板挤压锌液导致锌液翻涌的现象。

优选的，所述检测压板的顶部为圆锥形结构，圆锥形顶面可以使检测压板在提升后锌液顺利流下，防止锌液流挂在表面。

优选的，所述杆和检测压板工作时需长期在炉芯内，且锌块熔化后需浸入锌液，炉芯内温度高，为保证杆和检测压板的使用寿命，所述杆与检测压板均采用耐热钢材，如：牌号为1Cr17、00Cr12、2Cr25N的耐热钢材。

优选的，所述衬套内壁有三个具有导向作用的导向凸台，使用衬套可以防止支架与齿条直接摩擦产生磨损，保护支架的完整性，且衬套选用硬度比齿条低的材料，也可以防止齿条过度磨损，同时导向凸台可以为齿条提供更好的导向力，也增大了衬套与齿条的接触面积，提高了齿条运动时的稳定性，所述齿条为具有良好导向作用的矩形结构，齿条三个侧面开设有导向槽，所述齿条穿过衬套且齿条的三个导向槽与衬套的三个导向凸台配合，导向槽与衬套上的导向凸台配合不仅增强了齿条运动时的导向力、增加了齿条与衬套的接触面积，也提高了齿条运动时的稳定性。

优选的，所述支架和炉盖之间设置有防护罩，且防护罩将齿条包覆在内，所述防护罩顶部与支架下端面通过螺纹连接，所述防护罩底部通过螺纹连接有挡板，所述挡板与齿条通过焊接连接，防护罩将齿条包覆在内可以防止齿条长期裸露在空气中发生锈蚀，也可以防止齿条受到外部碰撞和污染。

优选的，所述防护罩为可伸缩的矩形结构，所述防护罩由五个高度相等大小不等的矩形筒套装而成，且防护罩向上运动收缩，向下运动延伸，防护罩采用不锈钢材料，矩形结构具有良好的导向作用，增强了齿条运动过程中的导向力和稳定性。

优选的，所述支架底部通过螺纹连接固定安装有用于控制伺服电机启停的限位开关，且限位开关与伺服电机电性连接，所述限位开关与挡板配合，伺服电机驱动齿条提升时，齿条带动防护罩向上收缩，当挡板与限位开关接触时，伺服电机停止运行，防止了防护罩过度收缩造成挤压破坏，从而提高整体系统的可靠性和安全性，所述限位开关的高度大于完全收缩后的防护罩高度，防护罩完全收缩之前挡板就与限位开关接触，伺服电机停止运行，防止了防护罩过度收缩。

优选的，所述炉芯不仅可以是圆台形，还可以是圆柱形，口径和高度相同时圆柱形炉芯的容积比圆台形炉芯大，且炉芯各内壁受到锌液的压力较均匀。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明通过机械结构自动检测熔锌炉内锌块的熔化情况，对比传统小批量熔锌采用人工操作，本发明用机械结构替代人工操作，使检测更加便捷，避免人工检测时可能发生的危险，以及在高温环境下工作对人体的危害。

2、传统人工检测锌块熔化情况多数依靠经验判断，本发明通过机械自动检测，通过检测压板压住锌块，锌块完全熔化时检测压板与炉芯底壁接触，此时控制电机的按键开关被触发，同时反馈至控制系统发出警示信号，可以准确检测到锌块完全熔化的时间。

3、传统人工检测需要频繁打开炉盖检测锌块熔化情况，会造成炉内热量流失较大，造成能源浪费，对锌块熔化速度也有影响，本发明通过机械结构在炉内自动检测，避免了检测需要打开炉盖的操作，不会对炉内热量造成流失，同时自动检测也更加安全、高效。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明实施例一的内部结构示意图；

图3为图2中A部分的局部放大图；

图4为本发明的俯视图；

图5为本发明实施例二的内部结构图。

图中：1、炉体；2、炉盖；3、炉芯；4、感应线圈；5、支架；501、方孔；6、电机座；7、蜗杆；8、伺服电机；9、涡轮；10、齿轮；11、齿条；12、轴；13、齿轮架；14、触发压块；15、按键开关；16、衬套；1601、导向凸台；17、限位开关；18、防护罩；19、挡板；20、杆；21、检测压板；22、通孔；23、导向槽。

具体实施方式

实施例一，请参阅图1至图4，该实施例为检测装置在检测锌块熔化情况时的工作状态，具体如下：

一种金属产品的热镀锌熔锌系统，包括炉体1，炉体1顶部活动安装有炉盖2，炉体1内部固定安装有炉芯3，炉芯3为圆台形，且顶部直径大于底部，炉芯3外侧绕设有感应线圈4，炉体1外壁固定安装有支架5，支架5上设置有用于检测炉芯3内部锌块是否完全熔化的检测装置及型号为S7-200 SMART的西门子PLC控制系统；

检测装置由驱动单元、传动单元、检测单元组成；

驱动单元的电机座6固定安装在支架5上，伺服电机8固定安装在电机座6上，且伺服电机8与型号为S7-200 SMART的西门子PLC电性连接，伺服电机在PLC程序的控制下每隔5分钟输出恒定的扭矩，且当伺服电机8受到的阻力大于控制系统的设定值时停止输出；

传动单元的两个齿轮架13对齐固定安装在支架5上，支架5的宽度尺寸为250mm，厚度尺寸为50mm，两个齿轮架13之间转动安装有轴12，轴12上分别配合安装有齿轮10和涡轮9，蜗杆7与电机8的输出轴配合安装，且涡轮9与蜗杆7啮合，齿条11与支架5上安装的衬套16配合，且齿条11与齿轮10啮合；

检测单元的按键开关15通过螺纹连接固定安装在支架5上，且按键开关15与伺服电机8和控制系统电性连接，齿条11上固定安装有触发压块14，且触发压块14与按键开关15配合，齿条11底端通过螺纹连接固定安装有杆20，杆20延伸至炉芯3内部，且杆20的底端固定安装有检测压板21，检测压板21的底部直径比炉芯3的底壁直径小10mm，杆20与检测压板21均采用牌号为1Cr17的耐热钢材料。

准备进行熔锌工作时，打开炉盖2，伺服电机8输出动力，通过蜗杆7传递带动涡轮9，进而传递到与涡轮9同轴安装的齿轮10，齿轮10带动与之啮合的齿条11，使齿条11向上运动，进而带动杆20与检测压板21向上运动，同时防护罩18在齿条11的带动下收缩，当检测压板21运动至炉体1顶部后，固定连接在齿条11上的挡板19与限位开关17接触，限位开关17控制伺服电机8使其停止运行。

将需要熔化的锌块原料放进炉芯3内，伺服电机8通过传动单元将检测压板21下降至锌块顶部，关闭炉盖2，开始进行熔锌工作，感应线圈4通电产生涡旋电流，锌块在涡旋电流的作用下发热升温，当温度达到熔点时锌块熔化，伺服电机8在PLC程序的控制下每隔5分钟输出恒定扭矩，扭矩通过蜗杆7传递至涡轮9，进而传递到与涡轮9同轴安装的齿轮10，齿轮10将动力传递到齿条11，使齿条11向下运动，进而带动杆20和检测压板21向下运动，锌块熔化过程中，检测压板21在伺服电机8的驱动下，始终与炉芯3内的锌块接触，在下压过程中，检测压板21的边缘与炉芯3的内壁之间的间距不是固定的，因为炉芯3是圆台形，所以这个间距在检测压板21下压的过程中逐渐减小，直至检测压板21与炉芯3底壁接触时，这个间距为5mm，锌块未完全熔化时，检测压板21在下压时将受到锌块的阻力，阻力会沿着扭矩传递的反方向传递至伺服电机8，当伺服电机8受到的阻力大于PLC控制系统的设定值时停止输出，5分钟后，伺服电机8在PLC控制系统的程序控制下再次启动，再次驱动检测压板21向下压，如此往复，直到检测压板21与炉芯3底壁接触，PLC控制系统收到按键开关15发出的反馈信号，表示锌块完全熔化，检测压板21在下压过程中与炉芯3的内壁间距过大，可能会有锌块滑落至检测压板21上，导致当检测压板21与炉芯3底壁接触时，还有小部分锌块未完全熔化，但这小部分未熔化的锌块对整个熔化情况的检测工作不会产生太大的影响，只需继续加热几分钟即可。

实施例二，请参阅图5，与实施例一不同的是：炉芯3为圆柱形，在检测锌块熔化时，伺服电机8驱动检测压板21往下压，在下压过程中，检测压板21的边缘始终与炉芯3的内壁保持5mm的间距，当炉芯3内锌块完全熔化时，检测压板21与炉芯3底壁接触，此时炉芯3内已经没有未熔化的锌块，安装在齿条11上的触发压块14将触发按键开关15，按键开关15控制伺服电机8使其停止输出，并向PLC控制系统发出反馈信号，PLC控制系统收到反馈信号后，发出警示信号提醒工作人员锌块已完全熔化。

实施例一与实施例二相比较，实施例一虽然检测精度比实施例二低一点，但是实施例一的圆台形炉芯3，在工作人员对熔化的锌液进行转移时，需要倾倒整个炉体1，圆台形的炉芯3可以保证在较小的倾倒角度下，完成炉芯3内的锌液的倾倒转移工作，较小的倾倒角度可以使整个炉体1保持稳定，安全性也更高，相对的，实施例二中圆柱形的炉芯3，在倾倒锌液时需要很大的倾倒角度，这时炉体1的稳定性就比实施例一中炉体1的稳定性差，综述之下，在对检测精度没有严格要求的情况下选用炉芯3为圆台形更合适。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种金属产品的热镀锌熔锌系统，包括：炉体(1)、炉盖(2)、炉芯(3)、感应线圈(4)、支架(5)和控制系统，其中：所述炉体(1)顶部活动安装有炉盖(2)，所述炉体(1)外壁安装有支架(5)，所述炉体(1)内部安装有炉芯(3)，所述炉芯(3)为圆台形，且炉芯(3)顶部直径大于底部，所述炉芯(3)外侧绕设有感应线圈(4)；

其特征在于，还包括：

检测装置，所述支架(5)上安装有用于检测炉芯(3)内锌块原料是否完全熔化的检测装置。

2.根据权利要求1所述的一种金属产品的热镀锌熔锌系统，其特征在于：所述检测装置由驱动单元、传动单元和检测单元组成；

所述驱动单元包括：伺服电机(8)和电机座(6)，其中：所述支架(5)上安装有电机座(6)，所述电机座(6)上安装有伺服电机(8)；

所述传动单元包括：齿轮架(13)、轴(12)、涡轮(9)、蜗杆(7)、齿轮(10)和齿条(11)，其中：所述支架(5)上安装有两个齿轮架(13)，两个所述齿轮架(13)之间转动安装有轴(12)，所述齿轮(10)和涡轮(9)的回转中心同轴，且齿轮(10)和涡轮(9)均安装在轴(12)上，所述蜗杆(7)配合安装在伺服电机(8)的输出轴上，且蜗杆(7)与涡轮(9)啮合，所述支架(5)上开设有方孔(501)，所述方孔(501)内安装有衬套(16)，所述齿条(11)滑动安装在衬套(16)内，且齿条(11)与齿轮(10)啮合；

所述检测单元包括：杆(20)、检测压板(21)、触发压块(14)和按键开关(15)，其中：所述支架(5)上固定安装有按键开关(15)，且按键开关(15)与伺服电机(8)和控制系统电性连接，所述齿条(11)上安装有触发压块(14)，且触发压块(14)与按键开关(15)配合，所述齿条(11)底端安装有杆(20)，所述杆(20)延伸至炉芯(3)内，且杆(20)的底端安装有检测压板(21)。

3.根据权利要求2所述的一种金属产品的热镀锌熔锌系统，其特征在于：所述检测压板(21)的底部为圆形，且直径比炉芯(3)的底壁直径小，所述检测压板(21)上均匀开设有多个通孔(22)。

4.根据权利要求3所述的一种金属产品的热镀锌熔锌系统，其特征在于：所述检测压板(21)的顶部为圆锥形结构。

5.根据权利要求2所述的一种金属产品的热镀锌熔锌系统，其特征在于：所述杆(20)和检测压板(21)均为耐热钢材。

6.根据权利要求2所述的一种金属产品的热镀锌熔锌系统，其特征在于：所述衬套(16)的三个内壁面均设置有导向凸台(1601)，所述齿条(11)为矩形结构，且有三个侧面均开设有导向槽(23)，所述齿条(11)上的三个导向槽(23)分别与衬套(16)上的三个导向凸台(1601)相互配合。

7.根据权利要求2所述的一种金属产品的热镀锌熔锌系统，其特征在于：所述支架(5)和炉盖(2)之间设置有防护罩(18)，且防护罩(18)将齿条(11)包覆在内，所述防护罩(18)下端连接有挡板(19)，所述挡板(19)与齿条(11)固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种金属产品的热镀锌熔锌系统，其特征在于：所述防护罩(18)为可伸缩的矩形结构，且防护罩(18)向上运动收缩，向下运动延伸。

9.根据权利要求2所述的一种金属产品的热镀锌熔锌系统，其特征在于：所述支架(5)底部设置有用于控制伺服电机(8)启停的限位开关(17)，且限位开关(17)与伺服电机(8)电性连接，所述限位开关(17)与挡板(19)配合，所述限位开关(17)的高度大于防护罩(18)完全收缩后的高度。

10.根据权利要求1所述的一种金属产品的热镀锌熔锌系统，其特征在于：所述炉芯(3)还可以为圆柱形。

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