WO2010061022A1 - Robot desescoriador - Google Patents

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WO2010061022A1
WO2010061022A1 PCT/ES2009/070470 ES2009070470W WO2010061022A1 WO 2010061022 A1 WO2010061022 A1 WO 2010061022A1 ES 2009070470 W ES2009070470 W ES 2009070470W WO 2010061022 A1 WO2010061022 A1 WO 2010061022A1
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WO
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robot
oven
operations
molten metal
desescoriador
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PCT/ES2009/070470
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English (en)
French (fr)
Inventor
José Domingo BERASATEGUI IRAETA
Original Assignee
Ghi Hornos Industriales, S.L.
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/15—Tapping equipment; Equipment for removing or retaining slag
    • F27D3/1545—Equipment for removing or retaining slag
    • F27D3/1554—Equipment for removing or retaining slag for removing the slag from the surface of the melt
    • F27D3/1563—Equipment for removing or retaining slag for removing the slag from the surface of the melt by the use of scrapers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D43/00—Mechanical cleaning, e.g. skimming of molten metals
    • B22D43/005—Removing slag from a molten metal surface
    • B22D43/007—Removing slag from a molten metal surface by using scrapers

Definitions

  • the present invention refers to a desescoriador robot and as its name indicates is applicable to industrial furnaces, whose construction and design characteristics allow great accessibility to the oven to facilitate the interior cleaning of the same, as well as reducing metal losses, reducing damage to the oven and increasing the safety of the operator operating the machine.
  • the utensils for cleaning and desescoriado can easily enter the oven chamber accessing the entire surface of the bathroom, as well as the walls and bottom of it.
  • the first step of adapting to the new situation was to use forklifts, whose nails a tool was attached. Although this system is still used in many foundries, it is an inaccurate system that carries in addition to the slags that are intended to be removed, liquid metal, with the consequent economic loss.
  • the degreasing of an aluminum melting furnace is a process that is carried out once the metal has melted and, as the name implies, is to remove the slag (aluminum oxide) contained in the furnace before casting the metal to a mold, casting machine, etc.
  • the robot desescoriador object of the present invention, presents as a special functional feature the fact that it travels overhead on rail beams that are at a higher level with respect to the mouth of the oven, thus avoiding conditioning the layout of the foundry and interfering with the oven loader.
  • It is a lightweight robot, so it allows greater precision in its movements and also makes it possible to perform the desorption automatically by PLC programming or by the operator from a command desk and monitored with remote surveillance.
  • the operations of skimming of the bath, agitation of the molten metal, cleaning of the side walls of the furnace and bottom of the same are carried out, achieving an increase in the operator safety operating the machine thanks to the process monitoring.
  • a reduction of the metal losses is obtained thanks to the better control of the movements of the machine and also a reduction of the damages caused to the furnace is achieved, by precisely regulating the different paths and efforts to be made in each of the movements of machine.
  • a carrier car that includes motorized rollers and in which there are two columns in which a support that extends in a horizontal mast carrying two lateral guides is vertically displaced for sliding back and forth, of a second carriage to which an arm of telescopic structure is arranged arranged generally parallel to the horizontal mast.
  • a blade At the free end of the arm, a blade is responsible for carrying out the relevant operations of cleaning, skimming or stirring of molten metal.
  • Said telescopic arm can also move angularly in the vertical plane by the action of a hydraulic cylinder.
  • the door is opened and the telescopic actuating arm is inserted into the chamber. Then, the telescopic arm tilts in the vertical plane so that the blade is introduced into the slag layer or in the bath itself, depending on whether the operation is skimming or stirring the molten metal respectively.
  • the operation of agitation of molten metal is carried out by means of alternative movements of forward and backward movement of the arm with the blade introduced in aluminum.
  • the robot desescoriador incorporates video cameras connected to a screen, so that the operator can control the movements in the operations of skimming and agitation of the molten metal and act on the robot desescoriador at a distance, avoiding the conditions of heat, splashes of molten metal , etc., unavoidable when working in the vicinity of the mouth of the oven.
  • cleaning operations inside the oven can be done manually by directing the desescoriador robot from a control desk thanks to the help of the cameras, or automatically, for which the robot has installed software that Copy the shape of the side walls and the bottom of the oven, allowing the oven to be cleaned by pressing a simple button.
  • Figure 1 It is a perspective view of a desescoriador robot constructed in accordance with the invention and coupled to the mouth of an industrial furnace partially shown.
  • Figure 2 It is a perspective view of the same robot shown in isolation.
  • Figure 3 It is a perspective view of the same oven of Figure 1 including different schematic positions of the movement of the telescopic arm of the robot.
  • the rail guides are arranged horizontally, one upper 3 and one lower 4, being carriers of respective rails 5 and 6 of guided displacement of a carriage 7 which can thus be moved by motorized rollers to one or the other side of the oven.
  • This carrier carriage 7 includes two columns 8 in which a support 9 is guided vertically from which a horizontal mast 10, perpendicular to the mouth of the oven and which has two lateral guides 11 in which a second carriage moves 12 forwards and backwards in the direction perpendicular to the mouth of the oven 2.
  • the second carriage 12 includes a telescopic arm 13 that is placed under the mast, directed towards the mouth of the oven 2 and finished at its end in a blade 14 so that it can enter and exit the oven 2 to scratch the walls and bottom thereof, remove the slag formed (skimmed), or stir the molten metal, or remove the latter depending on the time or operation to be performed.
  • the telescopic arm 13 articulates at a lower point of the second carriage 12 and is assisted by a hydraulic cylinder 15 to provide it with angular movement in a vertical plane.
  • the telescopic arm 13 and more specifically the blade 14 can thus easily enter and exit the oven, move up or down, left and right, rotate horizontally as well as acquire the desired angular positions to faithfully fulfill its task.
  • the maneuvers are controlled from a control desk and visualization through video cameras and screen.
  • An automatic control is also provided when a robot is incorporated into the robot to fully clean the oven 2.
  • Robot 1 does not interfere with the oven charger 16 being suspended from rail beams 3 and 4.

Abstract

Es del tipo utilizado en operaciones de desnatado, limpieza y agitación del metal fundido en hornos industriales. Se encuentra suspendido de dos vigas carrileras (3, 4) dispuestas horizontalmente a un nivel superior al de la boca de horno (2), siendo portadoras de sendos raíles (5, 6) de desplazamiento de un carro portante (7) provisto de unas columnas (8) en las que se desplaza verticalmente un soporte (9) al que es solidario un mástil horizontal (10). El mástil horizontal (10) es a su vez portador de unas guas laterales (11) para deslizamiento de un segundo carro (12) al que está unido articuladamente un brazo telescópico (13) inferior a l y cuyo extremo libre incluye una pala (14) que realiza las operaciones de limpieza, desnatado o agitación del metal fundido. La pala (14) puede as entrar y salir fácilmente del horno al estar asistida de movimientos en todas direcciones, con control manual o automático.

Description

ROBOT DESESCORIADOR OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención, según lo expresa el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un robot desescoriador y como su nombre indica es de aplicación a hornos industriales, cuyas características de construcción y diseño permiten una gran accesibilidad al horno para facilitar la limpieza interior del mismo, así como reducir las pérdidas de metal, reducir los daños causados al horno y aumentar la seguridad del operario que maneja la máquina.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La demanda de un aumento de calidad, por parte de los clientes, de las piezas fundidas de aluminio u otros metales, ha obligado a las ingeniarías de hornos a diseñar equipos de limpieza con gran accesibilidad al interior de los hornos para poder facilitar las labores de limpieza.
Es fundamental que los utensilios para la limpieza y el desescoriado, puedan introducirse con facilidad en la cámara del horno accediendo a toda la superficie del baño, así como a las paredes y fondo del mismo.
Por otras parte, el tamaño de los hornos ha ido aumentando paulatinamente y aquellas operaciones que originalmente se hacían manualmente sin grandes esfuerzos, como la agitación del baño y el desescoriado, se tornaron inviables salvo que se recurriera a medios mecánicos, manejados manualmente por un operario.
El primer paso de adaptación a la nueva situación fue recurrir a carretillas elevadoras, a cuyas uñas se acoplaba un útil. Aunque este sistema todavía se sigue empleando en muchas fundiciones, se trata de un sistema impreciso que arrastra además de las escorias que se pretenden retirar, metal líquido, con la consiguiente pérdida económica.
Posteriormente se recurrió al diseño de máquinas desescoriadoras específicas para este fin, siendo las mismas autopropulsadas con desplazamiento libre, presentando el inconveniente de ser máquinas de gran tamaño y por lo tanto poco operativas, o máquinas desescoriadoras que se desplazan sobre raíles condicionando el layout de la fundición e incluso llegando a interferir con el cargador del horno.
El desescoriado de un horno de fusión de aluminio por ejemplo, es un proceso que se lleva a cabo una vez fundido el metal y, como su nombre indica, consiste en retirar la escoria (óxido de aluminio) que contiene el horno antes de colar el metal a un molde, máquina de colada, etc.
Durante el desescoriado, junto a la escoria, se retira involuntariamente parte del aluminio líquido contenido en el horno, hecho que se desea minimizar al ser un elemento muy valioso.
Además del desescoriado, en los hornos es necesario limpiar con cierta frecuencia las paredes de los mismos para evitar tanto la disminución del volumen útil como la contaminación del metal si la aleación anterior contenía aleantes indesados, siendo esta operación complicada y poco precisa con las máquinas existentes actualmente.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En líneas generales, el robot desescoriador, objeto de la presente invención, presenta como especial característica funcional el hecho de que se desplaza de forma aérea sobre unas vigas carrileras que se encuentran a un nivel superior respecto de la boca del horno, evitando de este modo condicionar el layout de la fundición e interferir con el cargador del horno.
Es un robot ligero, por lo que permite una mayor precisión en sus movimientos y además hace posible realizar el desescoriado de forma automática mediante programación PLC o por el operario desde un pupitre de mandos y monitorizado con vigilancia remota.
Por lo tanto, gracias a las características técnico- constructivas del robot desescoriador que la invención propone, se realizan las operaciones de desnatado del baño, agitación del metal fundido, limpieza de las paredes laterales del horno y fondo del mismo, consiguiendo un aumento en la seguridad del operario que maneja la máquina gracias a la monitorización del proceso. Se obtiene una reducción de las pérdidas de metal gracias al mejor control de los movimientos de la máquina y también se logra una reducción de los daños causados al horno, al regularse con precisión los diferentes recorridos y esfuerzos a realizar en cada uno de los movimientos de la máquina.
En las vigas carrileras se encuentran solidarios sendos railes de desplazamiento de un carro portante que incluye unos rodillos motorizados y en el que existen dos columnas en las que a su vez se desplaza verticalmente un soporte que se extiende en un mástil horizontal portador de dos guias laterales de deslizamiento hacia delante y hacia atrás, de un segundo carro al que está vinculado un brazo de estructura telescópica dispuesta de forma en general paralela al mástil horizontal. En el extremo libre del brazo queda sujeta una pala encargada de realizar las operaciones pertinentes de limpieza, desnatado o agitación del metal fundido. Dicho brazo telescópico puede además moverse angularmente en el plano vertical mediante la acción de un cilindro hidráulico.
Con esta disposición, el funcionamiento del robot desescoriador es el siguiente:
Una vez que se ha situado frente a la puerta de acceso al interior del horno, se abre la puerta y se introduce el brazo telescópico de actuación en el seno de la cámara. Acto seguido, el brazo telescópico bascula en el plano vertical de modo que la pala se introduce en la capa de escorias o en el propio baño, dependiendo de si la operación es de desnatado o de agitación del metal fundido respectivamente.
En la operación de desnatado, la retracción del brazo extrae las escorias que se encuentran flotando en la capa superior del metal fundido, pasando a quedar depositadas en los contenedores situados junto a la puerta, en el exterior del horno. - A -
La operación de agitación del metal fundido se realiza mediante movimientos alternativos de avance y retroceso del brazo con la pala introducida en el aluminio.
El robot desescoriador incorpora cámaras de video conectadas a una pantalla, de forma que el operador puede controlar los movimientos en las operaciones de desnatado y agitación del metal fundido y actuar sobre el robot desescoriador a distancia, evitando las condiciones de calor, salpicaduras de metal fundido, etc., inevitables al trabajar en las proximidades de la boca del horno.
Por último, las operaciones de limpieza del interior del horno se pueden realizar de forma manual dirigiendo el robot desescoriador desde un pupitre de mandos gracias a la ayuda de las cámaras, o bien de modo automático, para lo cual el robot lleva instalado una software que copia la forma de las paredes laterales y del fondo del horno, permitiendo realizar la limpieza del horno pulsando un simple botón.
Gracias que el robot desescoriador se traslada mediante las vigas carrileras superiores, no interfiere con el cargador del horno.
Para facilitar la comprensión de las características de la invención y formando parte integrante de la presente memoria descriptiva, se acompañan unas hojas de planos en cuyas figuras, con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Figura 1. Es una vista en perspectiva de un robot desescoriador construido acorde con la invención y acoplado a la boca de un horno industrial mostrado parcialmente.
Figura 2. Es una vista en perspectiva del mismo robot mostrado aisladamente.
Figura 3. Es una vista en perspectiva del mismo horno de la figura 1 incluyendo distintas posiciones esquemáticas del movimiento del brazo telescópico del robot.
DESCRIPCIÓN DE LA FORMA DE REALIZACIÓN PREFERIDA Haciendo referencia a la numeración adoptada en las figuras podemos ver cómo el robot desescoriador que la invención propone está referenciado en general con el número 1 y acoplado a un nivel superior de la boca del horno industrial 2 mostrado parcialmente en la figura 1.
Las guias carrileras están dispuestas horizontalmente, una superior 3 y otra inferior 4, siendo portadoras de respectivos railes 5 y 6 de desplazamiento guiado de un carro portante 7 que asi puede desplazarse mediante rodillos motorizados hacia uno u otro lateral del horno.
Este carro portante 7 incluye dos columnas 8 en las que se guia verticalmente un soporte 9 del que parte un mástil horizontal 10, perpendicular a la boca del horno y que cuenta con dos guias laterales 11 en las que a su vez se desplaza un segundo carro 12 de avance y retroceso en dirección perpendicular a la boca del horno 2. El segundo carro 12 incluye un brazo telescópico 13 que se sitúa debajo del mástil, dirigido hacia la boca del horno 2 y rematado en su extremo en una pala 14 que asi puede introducirse y salir del horno 2 para rascar las paredes y fondo del mismo, retirar la escoria formada (desnatado) , o agitar el metal fundido, o bien, extraer este último dependiendo del momento o de la operación a efectuar.
El brazo telescópico 13 articula en un punto inferior del segundo carro 12 y está asistido por un cilindro hidráulico 15 para dotarle de movimiento angular en un plano vertical.
El brazo telescópico 13 y más concretamente la pala 14 puede asi fácilmente entrar y salir del horno, desplazarse hacia arriba o hacia abajo, a izquierda y derecha, rotar horizontalmente asi como adquirir las posiciones angulares deseadas para cumplir fielmente su cometido.
Las maniobras se controlan desde un pupitre de mandos y visualización a través de cámaras de video y pantalla. También se ha previsto un control automático al incorporar al robot un software para efectuar una total limpieza del horno 2. El robot 1 no interfiere con el cargador 16 del horno estar suspendido de las vigas carrileras 3 y 4.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- ROBOT DESESCORIADOR, del tipo utilizado en las operaciones de desnatado, limpieza y agitación del metal fundido en hornos industriales, caracterizado porque está constituido por dos vigas carrileras (3, 4) dispuestas horizontalmente en un nivel superior al de la boca del horno, portadoras de sendos railes (5, 6) de desplazamiento de una carro portante (7) con rodillos motorizados, provisto éste a su vez de unas columnas (8) en las que es desplazable verticalmente un soporte (9) al que es solidario un mástil horizontal (10) portador de unas guias laterales (11) de deslizamiento para un carro (12) de avance y retroceso respecto de la boca del horno, estando vinculado a este último un brazo telescópico (13) paralelo e inferior al mástil horizontal (10) y cuyo extremo libre está provisto de una pala (14) encargada de realizar las operaciones pertinentes de limpieza, desnatado o agitación del metal fundido.
2.- ROBOT DESESCORIADOR, según reivindicación 1, caracterizado porque el brazo telescópico (13) está asistido por un cilindro hidráulico (15) para su basculación en un plano vertical.
3.- ROBOT DESESCORIADOR, según reivindicación 1, caracterizado porque incluye cámaras de video para dirigir las operaciones desde un pupitre de mandos.
4.- ROBOT DESESCORIADOR, según reivindicación 1, caracterizado porque incluye un software que permite realizar las operaciones de limpieza de las paredes y fondo del horno de forma automática.
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