CN116297349A - 一种稀土金属生产在线检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属检测技术领域，提供一种稀土金属生产在线检测系统，至少包括：模具，包括型腔以及至少一个设置在所述型腔底部的容纳槽，所述容纳槽适于容纳第一塞体；第一塞体，所述第一塞体的一面设置有凹槽；所述容纳槽为贯穿所述型腔的底部的贯通槽，所述第一塞体设置有所述凹槽的一面朝向所述容纳槽、可插拔的设置在所述容纳槽中，所述容纳槽适于在熔融的待测稀土金属冷却时，在待测稀土金属的底部形成检测柱；检测机，用于检测所述检测柱中目标元素的含量信息。本发明提供的稀土金属生产在线检测系统，可以将检测的周期缩短至数分钟，及时的根据检测结果指导后续的生产，有利于提高产品的良率。

Description

一种稀土金属生产在线检测系统

本发明是申请日为2022年1月25日、申请号为202210087018.4、发明名称为一种稀土金属生产在线检测方法及系统的分案申请

技术领域

本发明涉及金属检测技术领域，具体涉及一种稀土金属生产在线检测系统。

背景技术

在金属镧、金属钕、镝铁合金、镧铈合金及镨钕合金等(以下统称稀土金属)稀土金属火法冶炼中，完成产品的铸锭后，需要对其进行检测，并依据行业标准和/或企业标准、客户要求等对金属属性进行判定，并据此进一步评级、分类，从而适用于各行各业不同的等级要求。以往的生产过程中，对稀土金属进行检测前，需要将熔融状态的稀土金属从电解炉内取出，并倒入事先准备好的模具内，待熔融状态的稀土金属冷却至自燃温度以下之后，再将其转移至检测设备上进行检测，并根据检测结果来指导生产。但是，该检测方法中，待测稀土金属的冷却时间需要1小时以上，导致无法在第一时间对出炉的稀土金属进行检测，使得检测过程具有一定的滞后性，不能及时根据检测结果指导生产。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于现有技术中的检测方法中待测稀土金属的冷却时间较长，导致无法在第一时间对出炉的稀土金属进行检测，使得检测过程具有一定的滞后性，不能及时根据检测结果指导生产，从而提供一种稀土金属生产在线检测系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种稀土金属生产在线检测方法，包括如下步骤：对上一炉的待测稀土金属进行冷却，使其表面上形成检测柱；对检测柱进行检测，获取待测稀土金属中目标元素的含量信息并根据所述目标元素的含量信息调节生产下一炉稀土金属的工艺参数。

进一步地，根据所述目标元素的含量信息调节生产下一炉稀土金属生产的工艺参数具体包括：当所述目标元素的含量未超出预设值时，维持下一炉稀土金属生产的工艺参数不变；当所述目标元素的含量大于所述预设值时，则获取上一炉稀土金属生产的料比值，并根据所述料比值调整下一炉稀土金属生产的工艺参数。

进一步地，根据所述料比值调整下一炉稀土金属生产的工艺参数具体包括：将所述料比值与目标值进行对比，若所述料比值大于所述目标值，则在下一炉稀土金属生产时，减少(M-N)*P的原料投料；若所述料比值小于所述目标值，则在下一炉稀土金属生产时，则增加(N-M)*P的原料的投料；其中，M为料比值，N为目标值，P为产出的稀土金属。

进一步地，所述料比值满足M＝Q/P，其中，Q为原料中以稀土氧化计的稀土元素。

进一步地，减少(M-N)*P的原料投料时，分R次进行，每次减少的投料量为{(M-N)*P}/R；增加(N-M)*P的原料投料时，分R次进行，每次增加的投料量为{(N-M)*P}/R；所述R≥2。

进一步地，若所述料比值大于所述目标值，则在下一炉稀土金属生产时，减小原料投料的速度；若所述料比值小于所述目标值，则在下一炉稀土金属生产时，增大原料投料的速度。

进一步地，根据所述目标元素的含量信息调节生产下一炉稀土金属的工艺参数还包括，当所述目标元素的含量大于所述预设值时，调节下一炉稀土金属生产的反应温度。

进一步地，根据所述目标元素的含量信息调节生产下一炉稀土金属的工艺参数还包括，当所述目标元素的含量大于所述预设值时，调节下一炉稀土金属生产的电解质液位不低于安全液位线。

进一步地，所述目标元素包括C、Fe、Si、Al以及Mo中的一种或多种。

进一步地，所述对检测柱进行检测在惰性气体保护下进行。

本发明还提供一种稀土金属生产在线检测系统，至少包括：模具，包括型腔以及至少一个设置在所述型腔底部的容纳槽，所述容纳槽适于容纳第一塞体；第一塞体，所述第一塞体的一面设置有凹槽；所述容纳槽为贯穿所述型腔的底部的贯通槽，所述第一塞体设置有所述凹槽的一面朝向所述容纳槽、可插拔的设置在所述容纳槽中，所述容纳槽适于在熔融的待测稀土金属冷却时，在待测稀土金属的底部形成检测柱；检测机，用于检测所述检测柱中目标元素的含量信息。

进一步地，所述容纳槽为锥形槽，所述容纳槽的内径沿靠近所述第一塞体的方向逐渐增大；所述第一塞体伸入所述容纳槽的一端为与所述容纳槽相适配的锥形结构。

进一步地，所述第一塞体的两侧对称设置有限位件，所述限位件适于在所述第一塞体塞入所述容纳槽时与所述模具的底部相抵。

进一步地，所述第一塞体的底面上设置有第一夹板，所述第一夹板的板面垂直于所述第一塞体的底面；所述第一夹板的板面上设置有第一孔。

进一步地，所述凹槽为锥形槽，所述凹槽的内径沿靠近所述第一夹板的方向逐渐减小。

进一步地，该稀土金属生产在线检测系统还包括第二塞体，所述第二塞体的塞头呈与所述凹槽相适配的锥形结构，所述第二塞体的一端可插拔的设置在所述凹槽内；其中，所述塞头插置在所述凹槽内时，所述塞头的外壁与所述凹槽的内壁之间留有预设的间隙。

进一步地，所述第二塞体背对所述塞头的一面上设置有第二夹板，所述第二夹板的板面上设置有第二孔。

进一步地，所述模具的外表面对称设置有两个吊耳。

进一步地，该稀土金属生产在线检测系统还包括打标机、称重机以及第一机械手；所述称重机设置在所述打标机的下游，所述第一机械手设置在所述打标机的输出端，适于将已打标的待测稀土金属转移至所述称重机上。

进一步地，该稀土金属生产在线检测系统还包括加工设备以及第二机械手；所述加工设备设置在所述称重机的下游，所述检测机位于所述加工设备的下游，所述第二机械手设置在所述称重机与所述检测机之间，适于将所述称重机上已称重的待测稀土金属转移至所述加工设备进行打磨，并将打磨后的待测稀土金属转移至所述检测机进行检测；其中，所述打标机与所述称重机沿第一方向设置，所述加工设备与所述检测机沿第二方向设置，所述第一方向与所述第二方向相垂直。

进一步地，该稀土金属生产在线检测系统还包括龙门架；所述龙门架沿第二方向设置，所述第二机械手可沿所述龙门架运动的设置在所述龙门架上；所述龙门架的两端均设置一组所述打标机与所述称重机，每组所述打标机与所述称重机均对应设置一个所述第二机械手；所述检测机位于所述龙门架的下方，且位于所述龙门架的中间位置；所述铣床包括两个，两个所述铣床均位于所述龙门架的下方，且两个所述铣床对称设置在所述检测机的两侧。

进一步地，该稀土金属生产在线检测系统还包括分拣结构，包括分拣传送带、推手、以及分拣箱；所述分拣传送带位于所述检测机的一侧，所述分拣输送带沿所述第一方向设置，所述第二机械手适于将检测后的稀土金属转移至所述分拣传送带上；沿所述分拣传送带的输送方向上，每个所述分拣传送带的一侧均设置有若干所述分拣箱；所述分拣传送带的另一侧与所述分拣箱相适配的位置均对应设置有所述推手，适于将所述分拣传送带上的稀土金属推送至所述分拣箱内。

进一步地，所述分拣传送带包括两个，沿所述第二方向上，两个所述分拣传送带对称设置在所述检测机的两侧。

进一步地，所述检测机为火花源原子发射光谱仪。

进一步地，还包括控制系统。所述控制系统控制检测机和打标机、称重机、第一机械手系统等工作。

进一步地，所述控制系统还包括数据库，所述数据库用于储存各稀土金属或合金锭编号及相关数据等信息。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供的稀土金属生产在线检测方法，在上一炉的待测金属上快速冷却形成检测柱，无需等待整块稀土金属全部冷却完毕即可进行检测，缩短了检测周期，改善了现有检测技术中存在的滞后性问题，有利于及时根据检测结果指导生产，实现产品的稳定生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例中的稀土金属生产在线检测方法的流程图；

图2为本发明实施例中的稀土金属生产在线检测系统的俯视图；

图3为本发明实施例中的稀土金属生产在线检测系统的主视图；

图4为本发明实施例中的稀土金属生产在线检测系统中龙门架的示意图；

图5为本发明实施例中的稀土金属生产在线检测系统中模具的示意图；

图6为本发明一个实施例中的稀土金属生产在线检测系统中第一塞体的示意图；

图7为本发明又一个实施例中的稀土金属生产在线检测系统中第一塞体的示意图；

图8为本发明一个实施例中的稀土金属生产在线检测系统中第一塞体与模具组装及工作状态的示意图；

图9为本发明实施例中的稀土金属生产在线检测系统中第二塞体的示意图。

附图标记说明：

1、第一机械手；2、打标机； 3、称重机； 4、铣床；5、检测机； 6、龙门架； 7、第二机械手；8、分拣传送带；

9、推手； 10、分拣箱； 11、滑道； 12、模具；

13、型腔； 14、容纳槽； 15、吊耳； 16、第一塞体；

17、凹槽； 18、限位件； 19、第一夹板；20、第一孔；

21、第二塞体； 22、塞头； 23、第二夹板；24、第二孔；

25、稀土金属锭；26、检测柱。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图5为本发明实施例中的稀土金属生产在线检测系统中模具的示意图；图6为本发明一个实施例中的稀土金属生产在线检测系统中第一塞体的示意图；图8为本发明一个实施例中的稀土金属生产在线检测系统中第一塞体与模具组装及工作状态的示意图；如图5、图6以及图8所示，本实施例提供一种稀土金属生产在线检测系统，至少包括：模具12，包括型腔13以及至少一个设置在型腔13的底部的容纳槽14，容纳槽14为贯穿型腔13的底部的贯通槽；第一塞体16，一面设置有凹槽17，第一塞体16设置有凹槽17的一面朝向容纳槽14、可插拔的设置在容纳槽14中，凹槽17适于在熔融的待测稀土金属冷却时，在待测稀土金属的底部形成检测柱26；检测机5，用于检测检测柱26中目标元素的含量信息。

具体而言，模具12的本体为敞口结构，模具12具有中空的型腔13用于容纳熔融状态的稀土金属及其凝固后的稀土金属锭25，在型腔13的底部可以设置一个或者多个容纳槽14，容纳槽14垂直于型腔13的底面向下延伸直至贯穿型腔13的底部，其中，可以根据需要设置容纳槽14的深度，例如，容纳槽14的深度可以为1cm-2cm。第一塞体16从模具12的底部可插拔的安装在容纳槽14中，第一塞体16的顶面向下凹陷以形成凹槽17，凹槽17垂直于第一塞体16的顶面且凹槽17不贯穿第一塞体16，当熔融状态的待测稀土金属倒入型腔13内后，一部分稀土金属进入到凹槽17内，相比于型腔13内的液态稀土金属，位于凹槽17内的稀土金属更容易冷却凝固形成检测柱26，当检测柱26形成之后可以将第一塞头22取下，由于型腔13内的液态稀土金属还未冷却完毕，因此可以将待测的稀土金属连同模具12一起转移至检测机5上，检测机5检测时对已冷却的检测柱26进行检测，可以得到检测柱26中目标元素的含量信息，从而获取整块待测的稀土金属锭25的质量信息，之后可以根据检测结果指导下一炉的生产。如此设置，可以将检测的周期缩短至数分钟，及时的根据检测结果指导后续的生产，有利于提高产品的良率。

其中，容纳槽14为锥形槽，容纳槽14的内径沿靠近第一塞体16的方向逐渐增大；第一塞体16伸入容纳槽14的一端为与容纳槽14相适配的锥形结构。例如，第一塞体16上半部分可以为锥形结构，这样当第一塞体16的上半部分塞入容纳槽14时，可以提高两者之间的密封性，防止稀土金属从两者之间的缝隙内流出。图7为本发明又一个实施例中的稀土金属生产在线检测系统中第一塞体的示意图；如图7所示，例如，第一塞体16的下半部分可以为长方体或圆柱体状结构。如图6所示，再例如，第一塞体16的下半部分可以与上半部分呈镜像设置的锥形结构。

其中，第一塞体16的两侧对称设置有限位件18，限位件18适于在第一塞体16塞入容纳槽14时与模具12的外底面有间距。例如，可以在第一塞体16的上半部分与下半部分之间的交汇处设置限位件18，两个限位件18一左一右且位于同一高度的设置在第一塞体16的两侧。例如，限位件18可以为杆状结构或者块状结构，限位件18垂直于第一塞体16的表面向外侧延伸，当第一塞体16的上半部分塞入容纳槽14中时，限位件18可以与模具12的外底面有间距，防止第一塞体16与容纳槽14之间拔塞困难时，将杠杆插入限位件18与模具12之间的间隙，撬动第一塞体16使第一塞体16脱离模具12。

其中，为了拔塞方便，在第一塞体16的底面上设置有第一夹板19，第一夹板19的板面垂直于第一塞体16的底面；第一夹板19的板面上设置有第一孔20。例如，第一夹板19可以为方形板，第一孔20可以为圆形孔等各种形状的通孔或盲孔。拔塞时，可以用钳子夹住第一夹板19将第一塞体16拔出，或者将杠杆插入第一孔20内，利用杠杆原理施加力辅助拔塞。

其中，凹槽17为锥形槽，凹槽17的横截面沿靠近第一夹板19的方向逐渐减小。例如，该凹槽17可以设置在第一塞体16的顶面的中心位置。凹槽17的大小及高度可以根据需要设置，在实现快速冷却的同时，也可以满足检测需要。

图9为本发明实施例中的稀土金属在线检测系统中第二塞体的示意图，如图9所示，其中，该稀土金属生产在线检测系统还包括第二塞体21，第二塞体21的塞头22呈与凹槽17相适配的锥形结构，第二塞体21的一端可插拔的设置在凹槽17内；其中，塞头22插置在凹槽17内时，塞头22的外壁与凹槽17的内壁之间留有预设的间隙。为了便于脱模，防止检测柱26与凹槽17发生粘连，可以设置第二塞体21，第二塞体21的塞头22的形状与凹槽17的形状相适配，塞头22与凹槽17之间预设的间隙可以根据需要设计，该预设的间隙越大，在凹槽17的表面形成的电解质薄膜层的厚度也越大。

使用时，将第一塞体16与模具12装置完成后，最好使第一塞体16的顶面伸入容纳槽14后略高于模具12内型腔13的底。之后将第一塞体16与模具12放置于工作台(图中未示出)上使模具12的重量部分或全部落在第一塞体16上。先在型腔13内注入少量熔融的电解质，当电解质充满凹槽17时，停止注入电解质。将第二塞体21放置在凹槽17内，此时第二塞体21将凹槽17内的大部分熔融的电解质挤出凹槽17，只在凹槽17的槽壁于塞头22之间余留少量的电解质，待电解质冷却之后在凹槽17的槽壁上及底部形成一层电解质薄膜层，待这层电解质薄膜层凝固后将第二塞体21取出。凝固在第一塞体16外及模具12内底的电解质将第一塞体16与模具12粘接成一体，还可以防止浇铸稀土金属时液态稀土金属从第一塞体16与容纳槽14之间的间隙漏出。之后再将熔融的待测稀土金属加入到型腔13内，当凹槽17内的稀土金属冷却后形成检测柱26，由于凹槽17内电解质薄膜层的存在，可以使第一塞体16更容易取出，且不容易在取出时擦伤检测柱26的表面。

当液态稀土金属注入模具12内，模具12受热温度升高。随后液态稀土金属漫入凹槽17，第一塞体16也受热温度升高，原先凝固在凹槽17内壁及底部的少量电解质吸收液态稀土金属的热量重新熔化，并至少有一部分被液态稀土金属封堵在凹槽17内；在检测柱26凝固前及凝固初期保持为液态，将检测柱26凝固、降温过程中释放的热量不断传递给第一塞体16，第一塞体16通过自身吸收热量及进一步将热量传递给其它物质，检测柱26通常在1-2分钟内凝固，即可在保护气体保护或真空条件下脱除第一塞体16，必要时再等待2-3分钟(即液态稀土金属注入模具12后3-5分钟)即可完成检测工作并获得重量及杂质含量等检测数据。此时稀土金属锭25其余部分尚未完全凝固，表面温度也高于自燃温度。但检测柱26的降温速度远大于稀土金属锭25的其余部分。在凹槽17中，随检测柱26温度进一步降低，其体积不断缩小，检测柱26与凹槽17之间自然产生间隙。由于电解质的凝固温度低于稀土金属，凹槽17内的少量电解质填充在检测柱26与凹槽17之间自然产生间隙中，将来自检测柱26的热量不断传递给第一塞体16。凹槽17内的少量电解质最后集中凝固在凹槽17的底部并包围在检测柱26外侧，在取走第一塞体16后隔开空气，继续保护检测柱26，直到被剥离。必要时可以将第一塞体16的下半部分置于适当的冷却材料(优选铅和/或锡、导热油等物质)中以加快检测柱26的凝固及冷却速度。第一塞体16的顶面伸入容纳槽14后略高于模具12内型腔13的底可以防止最初注入型腔13内的液态稀土金属因将热量传递给模具12而以较低温度直接进入凹槽17，在还未到达凹槽17底部即已凝固的不足，也符合物料采样“掐头去尾”的常规。凝固在凹槽17内壁及底部的电解质薄膜层还可以防止检测柱26尚为液态时由于直接接触第一塞体16而过快凝固的缺陷。

所述冷却材料优选铅和/或锡、导热油等物质。

其中，第二塞体21背对塞头22的一面上设置有第二夹板23，第二夹板23的板面上设置有第二孔24。第二夹板23的结构与第一夹板19的结构可以相同，目的在与对第二塞体21拿取更方便，在此不再赘述。

其中，模具12的外表面对称设置有两个吊耳15(也可以设置多个吊耳15)。如此设置，可以通过两个吊耳15对模具12进行转移。

使用时，先将第一塞体16的上半部分自下向上塞入模具12的容纳槽14中；之后将电解炉内的熔融的电解质注入模具12内；立即将第二塞体21塞入凹槽17中，将凹槽17中多余的熔融电解质挤出，待凹槽17中的电解质凝固后再取出第二塞体21；之后将稀土金属倾入模具12中；之后，将模具12及其中的稀土金属一体送至检测机5；之后，待稀土金属表面出现固体时在惰性气体保护下取下第一塞体16，露出稀土金属凸出于模具12之外的检测柱26；之后将检测柱26对准检测机5的检测孔，测定检测柱26中目标元素的含量信息；之后可以根据检测结果调整各电解炉的工艺参数。在检测之前可以用加工设备等处理检测柱26的末端，以适应检测机5的要求。

图2为本发明实施例中的稀土金属生产在线检测系统的俯视图；图3为本发明实施例中的稀土金属生产在线检测系统的主视图；如图2与图3所示，其中，该稀土金属生产在线检测系统还包括打标机2、称重机3以及第一机械手1；称重机3设置在打标机2的下游，第一机械手1设置在打标机2的输出端，适于将已打标的待测稀土金属转移至称重机3上。其中，打标机2与称重机3可以共线设置，打标机2位于上游，称重机3位于下游。其中，打标机2的上游可以为输送线，适于将盛装有稀土金属的模具12输送至打标机2的位置，称重机3的下游也可以设置输送线，适于将称重之后的模具12转移至第二机械手7的位置。第一机械手1抓取打标机2上游的输送线上的模具12放置在打标机2上进行打标，之后第一机械手1再将模具12转移至称重机3上进行称重，之后再将称重之后的模具12放置在称重机3下游的输送线上。

其中，该稀土金属生产在线检测系统还包括加工设备以及第二机械手7；其中，加工设备可以为铣床和/或砂轮机。以加工设备为铣床4为例进行说明，铣床4设置在称重机3的下游，第二机械手7对称重机3下游的输送线上的模具12进行抓取，之后转移至铣床4的位置，对检测柱26的底部进行加工，以提高检测柱26的表面的光滑度，便于检测机5检测。铣床4在对检测柱26的底部进行加工时检测柱26处于惰性气体保护下。

其中，检测机5位于铣床4的下游，第二机械手7设置在称重机3与检测机5之间，第二机械手7将打磨后的待测稀土金属转移至检测机5进行检测；期间，无论是铣床4加工，还是检测机5检测，第二机械手7始终保持对模具12的夹取不放。其中，铣削电机输出至铣刀的最终转速不大于100r/min,铣刀直径不大于50mm；铣削深度不大于5mm；铣刀旁可以用气管通入惰性气体对检测柱进行冷却、保护并吹走碎屑。也可以将铣床4及检测机5置于充满惰性气体或真空状态的隔离箱(图中未示出)中处理检测柱26。

其中，打标机2与称重机3沿第一方向设置，铣床4与检测机5沿第二方向设置，第一方向与第二方向相垂直。

其中，该稀土金属生产在线检测系统还包括龙门架6；龙门架6沿第二方向设置，龙门架6与称重机3下游的输送线相互垂直设置，称重机3下游的输送线延伸至龙门架6的下方，且靠近龙门架6的边缘设置。第二机械手7可沿龙门架6运动的设置在龙门架6上，例如，可以在龙门架6上设置滑轨，第二机械手7的顶部可滑动的安装在滑轨上，使得第二机械手7可以沿龙门架6运动。

当需要对输送线上的模具12进行抓取时，第二机械手7可以向下运动将模具12抓住，之后向上升起，沿着龙门架6向龙门架6的中间位置移动至铣床4的上方，准备对检测柱26进行打磨。

图4为本发明实施例中的稀土金属生产在线检测系统中龙门架的示意图；如图4所示，其中，龙门架6的两端均设置一组打标机2与称重机3，每组打标机2与称重机3均对应设置一个第二机械手7；打标机用于在稀土金属锭表面标记编号等信息，称重机用于称量稀土金属等重量，检测机5位于龙门架6的下方，且位于龙门架6的中间位置；铣床4包括两个，两个铣床4均位于龙门架6的下方，且两个铣床4对称设置在检测机5的两侧。使用时，可以两条线同时进行，有利于提高检测效率。

其中，该稀土金属生产在线检测系统还包括分拣结构，包括分拣传送带8、推手9、以及分拣箱10；分拣传送带8位于检测机5的一侧，分拣输送带沿第一方向设置，第二机械手7适于将检测后的稀土金属连同模具12转移至分拣传送带8上；沿分拣传送带8的输送方向上，每个分拣传送带8的一侧均设置有若干分拣箱10；例如，可以设置三个分拣箱10，分别用于盛放不同品级的稀土金属，从而可以将不同质量的稀土金属区分开来。其中，分拣箱10与分拣传送带8之间可以设置滑道11，使稀土金属从分拣传送带8上可以沿着滑道11平缓落入分拣箱10中。

其中，分拣传送带8的另一侧与分拣箱10相适配的位置均对应设置有推手9，适于将分拣传送带8上的稀土金属推送至分拣箱10内。例如，推手9可以为气缸或者液压缸，检测机5与推手9都与控制系统信号连接，控制系统可以根据检测机5反馈的检测结构驱动不同的推手9，将对应品级的稀土金属推入对应的分拣箱10中。

其中，分拣传送带8包括两个，沿第二方向上，两个分拣传送带8对称设置在检测机5的两侧。两个分拣传送带8相互平行，例如，检测机5位于两者之间的间隔区域。例如，推手9均位于两个分拣传送带8之间的区域。例如，分拣传送带8的端部可以设置分拣箱10，此时无需设置推手9，相应品级的稀土金属也可自动落入分拣箱10中。

其中，检测机5为火花源原子发射光谱仪，该原子发射光谱仪是根据检测柱中目标元素的原子或离子，在光源中被激发而产生特征辐射，通过判断这种特征辐射波长及其强度的大小，对各目标元素进行定性分析和定量分析的仪器，配合称重机对稀土金属重量进行检测，最终可以获取检测柱中目标元素的含量信息，并可以将检测数据存入数据库中，用于后续指导生产。

图1为本发明实施例中的稀土金属生产在线检测方法的流程图；如图1所示，另一个实施例中提供一种稀土金属生产在线检测方法，包括如下步骤：对上一炉的待测稀土金属进行冷却，使其表面上形成检测柱；对检测柱进行检测，获取待测稀土金属中目标元素的含量信息，其中目标元素包括C、Fe、Si、Al以及Mo中的一种或多种；根据目标元素的含量信息调节生产下一炉稀土金属的工艺参数。

其中，根据目标元素的含量信息调节生产下一炉稀土金属生产的工艺参数具体包括：当目标元素的含量未超出预设值时，维持下一炉稀土金属生产的工艺参数不变；当目标元素的含量大于预设值时，则获取上一炉稀土金属生产的料比值，并根据料比值调整下一炉稀土金属生产的工艺参数。

以目标元素为C进行说明，该预设值为300ppm，即当C<300ppm为产品合格指标，此时维持下一炉稀土金属生产的工艺参数不变。当C≥300ppm时，被检金属为不合格品，维持原有工艺参数将继续生产不合格品，因此需要调节工艺参数。此时，应该先获取上一炉稀土金属生产的料比值，并根据料比值调整下一炉稀土金属生产的工艺参数。其中，料比值满足M＝Q/P，其中，M为料比值，Q为原料中的稀土金属氧化物，P为产出的稀土金属。

其中，根据料比值调整下一炉稀土金属生产的工艺参数具体包括：将料比值与目标值进行对比，若料比值大于目标值，则在下一炉稀土金属生产时，减少(M-N)*P的原料投料；若料比值小于目标值，则在下一炉稀土金属生产时，则增加(N-M)*P的原料的投料；其中，M为料比值，N为目标值，P为产出的稀土金属。

料比的目标值可以为1.07-1.19之间，当料比值大于1.19，例如料比值为1.26时，产出的镨钕合金(Pr25％Nd75％)为100kg时，此时根据(1.26-1.19)*100可知，应该减少70kg的原料投料。其中，减少(M-N)*P的原料投料时，可以分R次进行，R≥2，优选R＝20次，每次减少的投料量为{(M-N)*P}/20；根据公式可知，分20次进行时，每次减少的投料量应该是3.5kg。相比于一次性减少，通过多次少量的减少投料，有利于提高调节效果。

料比的目标值可以为1.07-1.19之间，当料比值小于1.07，例如料比值为0.94时，产出的稀土金属为100kg时，此时根据(1.07-0.94)*100可知，应该增加130kg的原料投料。增加(N-M)*P的原料投料时，可以分20次进行，每次增加的投料量为{(N-M)*P}/20；根据公式可知，分20次进行时，每次增加的投料量应该是6.5kg。相比于一次性投加，通过多次少量的增加投料，有利于提高调节效果。

以料比为1.07-1.19(1.13±0.06)为例。当第1炉产出的稀土金属为8kg、料比值为0.94时，根据(1.13-0.94)*8＝1.52kg可知，第2炉应该在第1炉投入稀土原料的基础上增加1.52kg的原料投料。增加的1.52kg原料投料时，可以分20次进行，每次增加的投料量为1520/20＝76g。相比于一次性投加，通过多次少量的增加投料，有利于提高调节效果。

此外，也可以通过调节投料速度对工艺进行调节，若料比值大于目标值，则在下一炉稀土金属生产时，减小原料投料的速度；若料比值小于目标值，则在下一炉稀土金属生产时，增大原料投料的速度。其中，增大原料投料的速度包括提高投料频率和/或增加单次投料的数量。例如，正常状态下的加料速度为每2.5min加料500g，则当第1炉料比值大于目标值时，可以将第2炉加料速度调整为500g-每次应减少的数量g。同理当第1炉料比值小于目标值时，可以将第2炉加料速度调整为500g+每次应增加的数量g。具体的加料速度减小或者增大的程度可以根据实际情况设计，在此不做具体限定。

其中，根据目标元素的含量信息调节生产下一炉稀土金属生产的工艺参数还包括，当目标元素的含量大于预设值时，调节下一炉稀土金属生产的反应温度，例如，对于镨钕合金而言，可以将电解温度调节在1050℃-1150℃之间。

由于电解温度过高是造成碳含量过高的主要原因之一，当反馈的电解温度过高时必须立即降低电解电压或电解电流、适当增投电解原料及电解质，迅速降低电解温度。

而当电解温度过低时，稀土原料中的稀土氧化物在电解质中溶解度降低，可能造成电解质中稀土氧化物的浓度不足，严重时出现阳极效应，也是造成碳含量超标的主要因素之一。因此，自动化生产稀土金属的过程中，除了在控制系统收到C≥300ppm的反馈信息时进行调整，还可以在每一炉电解的全过程对电解温度进行控制。

其中，根据目标元素的含量信息调节生产下一炉稀土金属生产的工艺参数还包括，当目标元素的含量大于预设值时，调节下一炉稀土金属生产的电解质液位不低于安全液位线。

需要调整液位时绝大多数表现为液位不足，需要及时补充适量电解质及电解原料，并视情况调整电解电压和/或电解电流、电解温度。必要时调整投入电解炉的电解质与电解原料的比例。

其中，以C含量作为目标元素时可以设置警戒值，如C≥280ppm。当连续若干炉次产品的碳含量呈连续上升，且超过或逼近警戒值如C≥280ppm时，控制系统将发出指令对工艺参数进行小幅度的调整和/或发出警告。

其中，当C≥300ppm时，炉温处于1100±50℃，料比处1.13±0.06范围之内，系统报警，则存在其它因数影响生产，如阴阳极消耗、阳极效应等需人工介入调控。

如此设置，最终实现产品一次合格率C＜300ppm由75％提高到95％，电单耗由7.9度下降到7.5度，产品收率由98％提高到99％，实现整个生产的自动化控制，通过快速检测金属质量，根据金属质量情况指导炉前工艺参数的自动调整，实现整个生产的稳定、高效，大大降低了生产成本。

其中，以Mo含量作为目标元素时，该预设值为500ppm，即当Mo<500ppm为产品合格指标，此时维持下一炉稀土金属生产的工艺参数不变。当Mo≥500ppm时，被检金属为不合格品，维持原有工艺参数将继续生产不合格品，因此需要调节工艺参数，以Mo含量作为目标元素时对工艺参数的调节的方式与以C含量作为目标元素时对工艺参数的调节方式基本相同，在此不再赘述。

其中，以Mo含量作为目标元素时可以设置警戒值，如Mo≥400ppm。当连续若干炉次产品的碳含量呈连续上升，且超过或逼近警戒值如Mo≥400ppm时，控制系统将发出指令对工艺参数进行小幅度的调整和/或发出警告。

在安装和使用时，打标机2与称重机3、铣床4、检测机5之间除铣床4应当位于检测机5前外，打标机2与称重机3、检测机5三者可以任意设置。

即使先打标，将来需要核对稀土金属锭25的重量及质量等相关参数时，可以通过标记在稀土金属锭25表面的编号等进行查阅。

最好按照铣床4、检测机5、打标机2、称重机3的顺序设置工作流程。最后称重可以适当延长稀土金属锭25的冷却时间，避免稀土金属锭25在温度过高时完全脱除模具12。

先检测后打标可以将编号及质量等级等信息同时标注在稀土金属锭25的表面。综上，该稀土金属在线检测系统及方法，可以快速的检测产品的结果，并实现分类，到发货。大大缩短了物料的循环周期；另外通过快速检测出来的金属结果可以指导炉前生产和工艺参数的调整，实现产品的稳定生产，通过在线检测、指导生产的控制，并且最主要的一点，由以往的人工凭经验主观地进行操作，有很大的局限性与不确定性，自动方式的反馈与调节，简化了整个过程，并针对性的自动调整提升金属的产品等级，解决了依靠工人依经验生产的滞后，大概率避免其它不确定因素，检测结果准确度高，减少了生产的用工和降低了工人劳动强度等优点，可以有效提高产品的一致性和产品合格率，降低产品电耗，操作简单，提高收率；最终实现了生产的稳定进行，降低了生产成本10％。

最好将铣床4和检测机5设置在通有惰性气体的保护箱(图中未示出)内。所述保护箱包括稀土金属或合金锭进、出的门，以及惰性气体的出、入口。也可以将保护箱内设置为真空工作状态。脱除第一塞体16可以在保护箱内完成，以防稀土金属或合金锭被氧化。还可以将打标机等其它设备也设置在同一或其它保护箱内，彻底杜绝稀土金属或合金锭因温度过高被空气氧化而引起的火灾等事故。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种稀土金属生产在线检测系统，其特征在于，至少包括：

模具，包括型腔以及至少一个设置在所述型腔底部的容纳槽，所述容纳槽为贯穿所述型腔的底部的贯通槽，所述容纳槽适于容纳第一塞体；

第一塞体，所述第一塞体的一面设置有凹槽；所述第一塞体设置有所述凹槽的一面朝向所述容纳槽、可插拔的设置在所述容纳槽中，适于在熔融的待测稀土金属冷却时，在待测稀土金属的底部形成检测柱；

检测机，用于检测所述检测柱中目标元素的含量信息。

2.根据权利要求1所述的稀土金属生产在线检测系统，其特征在于，

所述容纳槽为锥形槽，所述容纳槽的内径沿靠近所述第一塞体的方向逐渐增大；

所述第一塞体伸入所述容纳槽的一端为与所述容纳槽相适配的锥形结构。

3.根据权利要求1所述的稀土金属生产在线检测系统，其特征在于，

所述第一塞体的两侧对称设置有限位件，所述限位件适于在所述第一塞体塞入所述容纳槽时与所述模具的底部相抵。

4.根据权利要求1所述的稀土金属生产在线检测系统，其特征在于，

所述第一塞体的底面上设置有第一夹板，所述第一夹板的板面垂直于所述第一塞体的底面；

所述第一夹板的板面上设置有第一孔。

5.根据权利要求4所述的稀土金属生产在线检测系统，其特征在于，

所述凹槽为锥形槽，所述凹槽的内径沿靠近所述第一夹板的方向逐渐减小。

6.根据权利要求5所述的稀土金属生产在线检测系统，其特征在于，

还包括第二塞体，所述第二塞体的塞头呈与所述凹槽相适配的锥形结构，所述第二塞体的一端可插拔的设置在所述凹槽内；

其中，所述塞头插置在所述凹槽内时，所述塞头的外壁与所述凹槽的内壁之间留有预设的间隙。

7.根据权利要求6所述的稀土金属生产在线检测系统，其特征在于，

所述第二塞体背对所述塞头的一面上设置有第二夹板，所述第二夹板的板面上设置有第二孔。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的稀土金属生产在线检测系统，其特征在于，

所述模具的外表面对称设置有两个吊耳。

9.根据权利要求1所述的稀土金属生产在线检测系统，其特征在于，

还包括打标机、称重机以及第一机械手；

所述称重机设置在所述打标机的下游，所述第一机械手设置在所述打标机的输出端，适于将已打标的待测稀土金属转移至所述称重机上。

10.根据权利要求9所述的稀土金属生产在线检测系统，其特征在于，

还包括加工设备以及第二机械手；

所述加工设备设置在所述称重机的下游，所述检测机位于所述加工设备的下游，所述第二机械手设置在所述称重机与所述检测机之间，适于将所述称重机上已称重的待测稀土金属转移至所述加工设备进行打磨，并将打磨后的待测稀土金属转移至所述检测机进行检测；

其中，所述打标机与所述称重机沿第一方向设置，所述加工设备与所述检测机沿第二方向设置，所述第一方向与所述第二方向相垂直。

11.根据权利要求10所述的稀土金属生产在线检测系统，其特征在于，

还包括龙门架；

所述龙门架沿第二方向设置，所述第二机械手可沿所述龙门架运动的设置在所述龙门架上；

所述龙门架的两端均设置一组所述打标机与所述称重机，每组所述打标机与所述称重机均对应设置一个所述第二机械手；

所述检测机位于所述龙门架的下方，且位于所述龙门架的中间位置；

所述加工设备为铣床，所述铣床包括两个，两个所述铣床均位于所述龙门架的下方，且两个所述铣床对称设置在所述检测机的两侧。

12.根据权利要求10所述的稀土金属生产在线检测系统，其特征在于，

还包括分拣结构，包括分拣传送带、推手、以及分拣箱；

所述分拣传送带位于所述检测机的一侧，所述分拣输送带沿所述第一方向设置，所述第二机械手适于将检测后的稀土金属转移至所述分拣传送带上；

沿所述分拣传送带的输送方向上，每个所述分拣传送带的一侧均设置有若干所述分拣箱；

所述分拣传送带的另一侧与所述分拣箱相适配的位置均对应设置有所述推手，适于将所述分拣传送带上的稀土金属推送至所述分拣箱内。

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