用於電渣爐的電極對中調節和稱重裝置製造方法
2023-04-25 13:10:01 1
用於電渣爐的電極對中調節和稱重裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用於電渣爐的電極對中調節和稱重裝置，包括：對中架；兩個對中調節機構，均包括驅動馬達、螺杆升降機、導向框架、框架座、連接件、主動件、從動件和連杆，驅動馬達與螺杆升降機相連，螺杆升降機的輸出軸安裝有與主動件鉸接的連接件，主動件和從動件分別通過一銷軸上與對中架連接，連杆與主動件和從動件鉸接，螺杆升降機安裝在導向框架內，導向框架與固定在對中架上的框架座鉸接；形成有導向槽的兩導向件固定在支撐爐頭頂部，分別與主動件和從動件相連的凸輪軸承位於導向槽內；梁式稱重機構設在對中架和塔式架之間，重力傳感器、驅動馬達均與一控制單元相連。本實用新型不但解決了長電極的對中問題，而且可以實時精確反饋電極重量。
【專利說明】用於電渣爐的電極對中調節和稱重裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及冶金工業領域，特別屬於一種適用於各種容量的電渣爐的電極對中調節和稱重裝置。
【背景技術】
[0002]現代工業生產所需的優質合金鋼和特種合金數量日益增多，同時對金屬材料的質量和性能要求也不斷提高，傳統的冶煉方法已經不能滿足生產要求，在這種情況下電渣重熔技術和設備應運而生。
[0003]電渣爐是應用電渣重熔技術生產特殊鋼的設備，由其生產的電渣鋼具有金屬純淨、成分均勻、組織緻密等顯著特點，可以改善材料的結晶組織結構、使鋼鐵材料的綜合性能顯著提高、獲得高質量的合金材料，這些材料通常應用在航空航天、高鐵、核能、動力、石油、化工、電子、汽車等要求較高的領域或尖端科技行業。為此我們潛心研究電渣爐的性能與結構，改變傳統電渣爐的結構形式，以新技術、新工藝提升設備性能，提高重熔的鋼錠質量。
[0004]電渣爐是一種利用重熔電流產生熱能熔化插入渣池的自耗電極，金屬熔滴通過渣液清洗後在水冷結晶器中結晶成電渣錠的特殊冶煉設備。對電渣爐來說，在生產過程中金屬電極應始終處於結晶器的中心位置，如金屬電極發生位置偏移則會影響電渣錠的表面質量，並且偏移的金屬電極可能與結晶器打弧甚至擊穿結晶器引起爆炸事故，因此如何高效地實現金屬電極在水平面內的位置與結晶器的中心位置對齊是至關重要的。同時，如何設計應用高精度稱重裝置以及採用何種形式的傳感器可以克服機械部件間的摩擦力，提高稱重系統的稱重精度等級，並使之與電極對中調整相結合，結構合理，便於實現遠程控制等一直以來都是人們關心的問題。
[0005]當前，國內廣泛採用的是固定式電渣爐，即採用固定式的結晶器進行所謂的靜態重熔，利用這種電渣爐生產出來的電渣錠普遍呈短粗狀，錠型規格不盡合理。相比之下，電渣錠的橫斷面積越小，其質量越容易保證；電渣錠的長度越長，其成材率越易於提高。國內電渣爐的結構形式普遍包括立柱、橫臂、上夾持器、橫臂升降傳動裝置等，不是採用有爐頭的塔式結構，因此採用幾個重力傳感器組成的梁式吊掛形式的裝置在設計上存在著很大的困難。基於現有結構，很多設計人員試圖把重力傳感器放置在底水箱(位於結晶器底部)下，但是，在電渣錠脫錠和吊出的過程中，由於電渣錠晃動和掉落的衝擊等影響，重力傳感器易於損壞。另外，電極坯料對渣池的壓力會隨熔渣的溫度不同而對重力傳感器造成一定的誤差，因而採用爐頭塔式結構的細長電渣爐就成為優選，一方面可以提高成材率，另一方面又容易保證鋼錠質量。由於電渣爐整體長度的增加，加之電極焊接過程中還可能出現焊偏錯位或焊不直的現象，在大充填比的情況下，重熔過程中電極對中的問題顯得更為重要。
[0006]對此，工程技術人員必須滿足先進電渣爐冶煉的需要，致力於設備的改進和開發，迫切需要在設計塔式電渣爐時增加XY軸電極對中調整和稱重裝置。實用新型內容
[0007]本實用新型要解決的技術問題是提供一種用於電渣爐的電極對中調節和稱重裝置，不但可以保證金屬電極始終處於結晶器的中心位置，而且合理設置電渣爐各組成部分，有效克服機械部件間的摩擦力，提高產品質量。
[0008]為解決上述技術問題，本實用新型提供一種用於電渣爐的電極對中調節和稱重裝置，該電渣爐包括支撐爐頭、塔式架和結晶器，其中支撐爐頭連接有若干支撐導電柱，塔式架上設置有電極夾持進給機構；
[0009]所述裝置包括控制單元、對中架、梁式稱重機構、X軸對中調節機構、Y軸對中調節機構以及分別與兩對中調節機構相對應的導向件，其中對中架的底部設有滑柱，該滑柱的下端與支撐導電柱的頂端滑動接觸；
[0010]所述X軸對中調節機構設置在對中架的橫向側部，Y軸對中調節機構設置在對中架的縱向側部，兩個對中調節機構均包括驅動馬達、螺杆升降機、導向框架、框架座、連接件、主動件、從動件和連杆，其中驅動馬達的輸出軸與螺杆升降機的輸入軸相連接，螺杆升降機的輸出軸安裝有與主動件鉸接的連接件，主動件和從動件分別可轉動地安裝在一銷軸上且兩銷軸安裝在對中架上，連杆設置在主動件和從動件之間且分別與主動件和從動件鉸接，螺杆升降機固定安裝在導向框架上，導向框架與固定在對中架上的框架座鉸接；
[0011]所述兩導向件固定安裝在支撐爐頭的頂部，其上形成有導向槽，所述主動件和從動件均設有凸輪軸承，該凸輪軸承位於導向件的導向槽內且沿導向槽做直線運動；
[0012]所述梁式稱重機構包括若干重力傳感器組件，該機構的頂部與塔式架的底部相連接，其底部與對中架的頂部相連接；
[0013]所述梁式稱重機構中的重力傳感器組件、兩個對中調節機構中的驅動馬達以及電極夾持進給機構均與控制單元相連。
[0014]在上述裝置中，對中架上部設有傳感器底座，重力傳感器組件的底部與傳感器底座固定連接，重力傳感器組件的頂部通過一法蘭與塔式架的底部固定連接。
[0015]在上述裝置中，電極夾持進給機構包括電極吊杆、吊杆夾緊氣缸、導軌、導軌架、滾珠絲槓、直線軸承以及吊杆驅動馬達，其中吊杆驅動馬達固定安裝在塔式架的頂部且與控制單元相連，吊杆驅動馬達的輸出端與滾珠絲槓的螺杆相連接，滾珠絲槓的螺母與導軌架固定連接，所述導軌架上固定安裝有直線軸承和吊杆夾緊氣缸，其中直線軸承沿導軌上下運動，吊杆夾緊氣缸與電極吊杆相連接。其中，吊杆驅動馬達在控制單元的控制下正轉或反轉且與一位置編碼器相連。
[0016]在上述裝置中，所述驅動馬達在控制單元的控制下正轉或反轉。
[0017]在上述裝置中，對中架上設有限位銷軸，導向件設有供限位銷軸插入的限位槽。
[0018]在上述裝置中，導向件與支撐爐頭之間設有絕緣板。
[0019]在上述裝置中，滑柱的底部設有自潤滑軸承。
[0020]在上述裝置中，連接件為U型接頭。
[0021]本實用新型的有益之處在於:
[0022]I)本實用新型分別通過X軸對中調節機構和Y軸對中調節機構使對中架、處在對中架上方的梁式稱重機構、塔式架、電極夾持進給機構和電極作為整體在X軸正負方向和Y軸正負方向進行滑動調整，保證懸掛在吊杆下的金屬電極始終處於下方結晶器的中心位置。
[0023]2)本實用新型中的梁式稱重機構設置在對中架的上方，而不是設在對中架下面，這樣可以減少因對中架撓曲而產生的重量誤差，並且塔式架和電極夾持進給機構設置在梁式稱重機構上部，當對中架位置調整時，塔式架與梁式稱重機構之間沒有相對移動而是一起隨對中架移動；當吊杆驅動馬達驅動滾珠絲槓運轉使導軌架和吊杆夾緊氣缸沿導軌上下移動，進而帶動吊杆和電極一起運動時，由於這些運動部件均位於梁式稱重機構上部，因此克服了各部件之間的機械摩擦力對稱重精度的影響，使稱重傳感器僅僅響應電極重量的變化，極大地提高了稱重系統的精度，經試驗可以使重量精度等級達到0.01 %，全部系統的絕對精度為最大電極重量的±0.1 %，熔化速率計算相對精度達到±lkg ；
[0024]3)本實用新型不僅為適合電渣冶煉的長電極提供了高效可靠、簡單易行的對中機構，同時提高了產品的質量和成材率，在實際工業生產中效果顯著，安全可靠，便於操作，客戶反饋良好，具有相當的實用價值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1是本實用新型的電極對中調節和稱重裝置的主視圖；
[0026]圖2是本實用新型的電極對中調節和稱重裝置的俯視圖；
[0027]圖3是本實用新型的電極對中調節和稱重裝(去除塔式架、梁式稱重機構和對中架)的俯視圖；
[0028]圖4是本實用新型的電極對中調節和稱重裝置(去除塔式架和梁式稱重機構)的俯視圖；
[0029]圖5是本實用新型的電極對中調節和稱重裝置局部圖。
[0030]其中附圖標記說明如下:
[0031]I為對中架；2為梁式稱重機構；3為法蘭；4為塔式架；5為吊杆夾緊氣缸；6為直線軸承；7為導軌架；8為滾珠絲槓；9為吊杆驅動馬達；10為電極吊杆；11為電極；12為支撐導電柱；13為支撐爐頭；14為驅動馬達；15為螺杆升降機；16為絕緣板；17為滑柱；18為主動件；19為U型接頭；20為框架座；21為導軌；22為第一銷軸；23為固定架；24為限位銷軸；25為連杆；26為第二銷軸；27為從動件；28為導向件；29為導向框架；30為第三銷軸；31為第四銷軸；32為傳感器底座；33為凸輪軸承；34為結晶器。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0033]本實用新型提供的用於電渣爐的電極對中調節和稱重裝置，如圖1所示，該電渣爐包括支撐爐頭13、塔式架4和結晶器34，其中支撐爐頭13 (與外部的迴轉支承機構連接並在該機構帶動下升降或轉換工位)通過螺栓組固定連接有若干支撐導電柱12。塔式架4上設置有電極夾持進給機構，該電極夾持進給機構用於電極11的夾緊以及冶煉過程中的進料。所述電極對中調節和稱重裝置包括控制單元(圖中未示出)、對中架1、梁式稱重機構2、X軸對中調節機構、Y軸對中調節機構以及分別與兩對中調節機構相對應的導向件36，其中對中架I的底部設有若干滑柱17，該滑柱17的下端與支撐導電柱12的頂端滑動接觸。，較佳的，滑柱17的底部設有自潤滑軸承。
[0034]如圖2所示，X軸對中調節機構設置在對中架I的縱向側部(即圖3中位於Y軸上的)，Y軸對中調節機構設置在對中架2的橫向側部(即圖3中位於X軸上的)。兩個對中調節機構均包括驅動馬達14、螺杆升降機15、導向框架29、框架座20、連接件、主動件18、從動件27和連杆25，在本實施例中，連接件為U型接頭19。
[0035]梁式稱重機構2包括若干重力傳感器組件，在本實施例中，以四個為例。該梁式稱重機構2的頂部與塔式架4的底部相連接，底部與對中架I的頂部相連接。
[0036]梁式稱重機構2中的重力傳感器組件、兩個對中調節機構I中的驅動馬達14以及電極夾持進給機構均與控制單元相連。
[0037]在電極對中調節機構中，驅動馬達14通過螺栓固定安裝在導向框架29上，螺旋升降機15通過螺栓固定安裝在導向框架29上，該導向框架29通過第一銷軸22與框架座20鉸接，同時框架座20又通過螺栓組與對中架I固定連接。驅動馬達14的輸出軸通過聯軸器(圖中未示出)與螺杆升降機15的輸入軸相連接，為對中調節機構提供動力。如圖2所示，螺杆升降機15的輸出軸連接有U型接頭19，該U型接頭19通過第二銷軸26與主動件18鉸接。主動件18可轉動地安裝在第三銷軸30上，該第三銷軸30固定在對中架I上，同樣地從動件27也可轉動地安裝在第四銷軸31上，該第四銷軸31也固定在對中架I上，主動件18和從動件27之間設置有連杆25，該連杆25的兩端分別通過銷軸與主動件18和從動件27鉸接，如圖3、圖4所示。
[0038]與兩對中調節機構相對應的，一導向件28位於X軸對中調節機構的主動件18及從動件27下方，另一導向件28位於Y軸對中調節機構的主動件18和從動件27下方。導向件28通過螺栓組固定安裝在支撐爐頭13的頂部，且二者之間設有絕緣板16。導向件28上形成有導向槽，該導向槽內容納有與主動件18連接的凸輪軸承33以及與從動件27連接的凸輪軸承33，其中X軸對中調節機構對應的導向件28上的凸輪軸承33在該導向件的導向槽的限制引導下只能沿X軸做直線運動，Y軸對中調節機構對應的導向件28上的凸輪軸承33在該導向件的導向槽的限制引導下只能沿Y軸做直線運動，如圖5所示。
[0039]對中架I的上部設有傳感器底座32，重力傳感器組件的底部與傳感器底座32通過螺栓固定連接，重力傳感器組件的頂部通過一法蘭3與塔式架4的底部固定連接。
[0040]電極夾持進給機構包括電極吊杆10、吊杆夾緊氣缸5、導軌21、導軌架7、滾珠絲槓
8、直線軸承6以及吊杆驅動馬達9，其中吊杆驅動馬達9通過螺栓組固定安裝在塔式架4的頂部且與控制單元相連，如圖1、圖2所示。吊杆驅動馬達9的輸出端(或由吊杆驅動馬達9帶動的減速器的輸出端)與滾珠絲槓8的螺杆相連接，滾珠絲槓8的螺母與導軌架7固定連接，該導軌架7的側部固定安裝有直線軸承6，在吊杆驅動馬達9的帶動下，滾珠絲槓8將旋轉運動轉化成導軌架7的直線運動，此時直線軸承6沿導軌21上下運動。導軌架7與吊杆夾緊氣缸5固定連接，而吊杆夾緊氣缸5又與電極吊杆10 (下端設有夾緊頭)相連接，當吊杆驅動馬達9在控制單元的控制下正反轉運行時，電極吊杆10以及與電極吊杆10連接在一起的電極11在導軌架7的帶動下做升降運動。
[0041]此外，吊杆驅動馬達9中設置有位置編碼器，其可以獲得電極11上升或下降的位置。
[0042]對中調節機構的驅動馬達14在控制單元的控制下可以正轉或反轉，以實現對中架I沿X軸正向和反向移動以及沿Y軸正向和反向移動。
[0043]本實用新型中電渣爐的XY軸電極對中調節和稱重裝置在使用時，先把電極11放入結晶器34中，然後支撐爐頭13在迴轉支承裝置(圖中未示出)的帶動下擺動到處於熔煉工位的結晶器34上方，支撐爐頭13下降使支撐導電柱12支撐在熔煉工位的支架上，控制單元使吊杆驅動馬達9運轉，滾珠絲槓8將旋轉運動轉換為直線運動，使導軌架7、吊杆夾緊氣缸5和電極吊杆10 —起下降直至電極吊杆10下端的夾緊頭位於電極11外，向吊杆夾緊氣缸5通入壓縮空氣使電極吊杆10的夾緊頭和電極11牢固地連接在一起。這時，電極11往往不在結晶器34的中心位置，需要通過兩對中調節機構進行調整。控制單元使驅動馬達14運轉，帶動螺杆升降機15的輸出軸伸出或縮回，使U型接頭19繞第二銷軸26旋轉，進而推動主動件18繞第三銷軸30旋轉，同時主動件18通過連杆25推動從動件27繞第四銷軸31轉動，由於導向件28的導向槽限制了主動件18和從動件27下面的凸輪軸承33隻能沿直線移動，而雙鉸鏈結構的導向框架29也可繞第一銷軸22轉動以支持螺杆升降機15的伸出或縮回，這樣螺杆升降機15就可以帶動整個對中架I通過滑柱17在支撐導電柱12上面滑動。如果電極11在X軸方向有偏差，控制單元就控制X軸對中調節機構的驅動馬達運轉調整偏差，反之如果電極11在Y軸方向有偏差，控制單元就控制Y軸對中調節機構的驅動馬達運轉調整偏差，直到電極11位於結晶器34的中心位置。在對中架I移動的過程中，位於對中架I上方的梁式稱重裝置2和塔式架4以及安裝在塔式架4上的電極夾持進給機構也隨對中架I移動。
[0044]在吊杆10夾緊電極11前，對梁式稱重機構2進行校準，然後進行去皮和清零工作，這樣夾緊電極11後就可以得到本次要熔煉的電極重量，該電極重量反饋到控制單元。熔煉開始後，電極不斷消耗熔化掉，電極重量不斷變化，梁式稱重機構2將電極重量信號實時地反饋到控制單元，控制單元根據預先設定的熔化模型判斷出熔化速率過快或過慢以控制吊杆驅動馬達9進行相應的上升或下降調整，使電極熔化速率始終保持在合理的範圍內，稱量-調整-再稱量-再調整這個動態過程一直持續到熔煉結束。
[0045]為了防止對中架I上的滑柱17移出支撐導電柱12的上端面，在對中架I上設有限位機構。在本實施例中，導向件28具有限位槽，該限位槽內插有限位銷軸24且限位銷軸24穿過對中架I。此外，支撐爐頭13上還可以安裝一固定架23，該固定架23具有限位槽，槽內也設有穿過對中架I的限位銷軸24。
[0046]綜上所述，一方面，本實用新型在電極熔煉時可以較好地解決焊偏錯位或焊不直的電極使用問題，避免了電極發生位置偏移影響電渣錠的表面質量，並且在大充填比的情況下，也可以在重熔開始前使電極對中，防止金屬電極與結晶器過近打弧，甚至擊穿結晶器引起爆炸事故。另一方面，在熔煉過程中，本實用新型通過梁式稱重機構解決了電極重量精確實時反饋的問題，保證了熔化速率維持在合理的範圍內，避免了過多的人為控制和調整對冶煉過程及電渣錠的質量帶來幹擾和影響。另外，本實用新型還具有操作簡單，易於控制，維護方便，結構緊湊等諸多優點。
[0047]以上通過具體實施例對本實用新型進行了詳細的說明，該實施例僅僅是本實用新型的較佳實施例，其並非對本實用新型進行限制。在不脫離本實用新型原理的情況下，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下通過任何修改、等同替換、改進等方式所獲得的所有其它實施例，均應視為在本實用新型所保護的技術範疇內。
【權利要求】
1.一種用於電渣爐的電極對中調節和稱重裝置，該電渣爐包括支撐爐頭、塔式架和結晶器，其中支撐爐頭連接有若干支撐導電柱，塔式架上設置有電極夾持進給機構，其特徵在於: 所述裝置包括控制單元、對中架、梁式稱重機構、X軸對中調節機構、Y軸對中調節機構以及分別與兩對中調節機構相對應的導向件，其中對中架的底部設有滑柱，該滑柱的下端與支撐導電柱的頂端滑動接觸； 所述X軸對中調節機構設置在對中架的橫向側部，Y軸對中調節機構設置在對中架的縱向側部，兩個對中調節機構均包括驅動馬達、螺杆升降機、導向框架、框架座、連接件、主動件、從動件和連杆，其中驅動馬達的輸出軸與螺杆升降機的輸入軸相連接，螺杆升降機的輸出軸安裝有與主動件鉸接的連接件，主動件和從動件分別可轉動地安裝在一銷軸上且兩銷軸安裝在對中架上，連杆設置在主動件和從動件之間且分別與主動件和從動件鉸接，螺杆升降機固定安裝在導向框架上，導向框架與固定在對中架上的框架座鉸接； 所述兩導向件固定安裝在支撐爐頭的頂部，其上形成有導向槽，所述主動件和從動件均設有凸輪軸承，該凸輪軸承位於導向件的導向槽內且沿導向槽做直線運動； 所述梁式稱重機構包括若干重力傳感器組件，該機構的頂部與塔式架的底部相連接，其底部與對中架的頂部相連接； 所述梁式稱重機構中的重力傳感器組件、兩個對中調節機構中的驅動馬達以及電極夾持進給機構均與控制單元相連。
2.根據權利要求1所述的用於電渣爐的電極對中調節和稱重裝置，其特徵在於:所述對中架上部設有傳感器底座，重力傳感器組件的底部與傳感器底座固定連接，重力傳感器組件的頂部通過一法蘭與塔式架的底部固定連接。
3.根據權利要求1所述的用於電渣爐的電極對中調節和稱重裝置，其特徵在於:所述電極夾持進給機構包括電極吊杆、吊杆夾緊氣缸、導軌、導軌架、滾珠絲槓、直線軸承以及吊杆驅動馬達，其中吊杆驅動馬達固定安裝在塔式架的頂部且與控制單元相連，吊杆驅動馬達的輸出端與滾珠絲槓的螺杆相連接，滾珠絲槓的螺母與導軌架固定連接，所述導軌架上固定安裝有直線軸承和吊杆夾緊氣缸，其中直線軸承沿導軌上下運動，吊杆夾緊氣缸與電極吊杆相連接。
4.根據權利要求1所述的用於電渣爐的電極對中調節和稱重裝置，其特徵在於:所述驅動馬達在控制單元的控制下正轉或反轉。
5.根據權利要求3所述的用於電渣爐的電極對中調節和稱重裝置，其特徵在於:所述吊杆驅動馬達在控制單元的控制下正轉或反轉。
6.根據權利要求1所述的用於電渣爐的電極對中調節和稱重裝置，其特徵在於:所述對中架上設有限位銷軸，導向件設有供限位銷軸插入的限位槽。
7.根據權利要求1所述的用於電渣爐的電極對中調節和稱重裝置，其特徵在於:所述導向件與支撐爐頭之間設有絕緣板。
8.根據權利要求1所述的用於電渣爐的電極對中調節和稱重裝置，其特徵在於:所述滑柱的底部設有自潤滑軸承。
9.根據權利要求1所述的用於電渣爐的電極對中調節和稱重裝置，其特徵在於:所述連接件為U型接頭。
10.根據權利要求3所述的用於電渣爐的電極對中調節和稱重裝置，其特徵在於:所述吊杆驅動馬達與一位置編碼器相連。
【文檔編號】C22B9/187GK204185543SQ201420548821
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月23日 優先權日:2014年9月23日
【發明者】杜佔領, 趙雪棟 申請人:合智冶金設備（上海）有限公司