一种感应电炉自动化操作系统的制作方法

本发明涉及一种感应电炉自动化操作系统，属于冶金设备领域。

背景技术：

感应电炉（坩埚）出现以来，一直沿用行车吊包，人工操作出铁、加合金、脱硫、扒渣的操作方法。炉台上的熔化、筑炉操作也依靠人工完成。随着劳动力的日益紧张和技术的快速进步，电炉生产节奏日益加快，炉台、炉前操作的工作量越来越大，现有操作模式的慢节奏、多环节、需要多人多岗位协同配合的局面，已成为约束感应炉生产效率和质量提高的瓶颈。其次，随着环保要求的日益严格，出铁时、特别是球化处理时的烟尘非常大，亟需治理。再有，炉台和炉前操作属于高危高温作业，一方面人们不愿意从事、招工困难，另一方面该作业威胁人身安全。目前，铸造企业的砂处理、造型、浇筑、开箱等环节已步入自动化操作时代，熔炼环节的自动化已成为铸造和冶金生产进一步发展的要节点。

技术实现要素：

本发明提出了一种感应电炉自动化操作系统,其所要解决的技术问题是：（1）实现感应电炉的自动化操作，降低工作人员的劳动强度，提高操作安全性，提升生产效率；（2）对出铁和出铁后的操作中产生的烟尘进行处理。

本发明技术方案如下：

一种感应电炉自动化操作系统，包括设置有电炉平台的炉台区，所述电炉平台上由左至右安装有两台坩埚，各坩埚底部分别设有可向前倾倒坩埚的倾翻装置，还包括分别设置于炉台区前方和后方的炉前区和炉后区；

所述炉前区包括位于两台坩埚中间位置前侧的铁后区以及分别设置于铁后区左右两侧的左出铁区和右出铁区，所述炉前区还包括位于左出铁区左侧的左铁前区以及位于右出铁区右侧的右铁前区；所述左出铁区和右出铁区分别位于两台坩埚的正前方；

所述炉前区内设置有位于炉台区前侧的出铁轨道，所述出铁轨道的行走方向为左右走向；

所述出铁轨道上设置有沿出铁轨道行走的铁水包车，所述铁水包车上装有铁水包；

所述炉前区还包括位于出铁轨道前侧的炉前操作平台；

各出铁区内分别设置有一个位于出铁轨道前侧的随流加料装置；

各铁前区内分别设置有一个位于出铁轨道前侧的称量加料装置；

所述铁后区内、出铁轨道前侧安装有捞渣机械手；

所述炉后区内设置有轨道式自动加料装置和轨道式机械手装置；

所述炉台区的上方还安装有除尘系统。

作为本发明的进一步改进：所述轨道式自动加料装置包括两条与各坩埚一一对应且沿前后方向铺设至所对应的坩埚后侧的加料轨道；各加料轨道上安装有沿加料轨道运动的加料车；

所述轨道式机械手装置包括两条与各坩埚一一对应的移动机械手轨道；所述移动机械手轨道包括前后走向的前后段、左右走向的左右段以及衔接前后段和左右段的回转装置；

对于各移动机械手轨道：所述前后段的前端位于该移动机械手轨道所对应的坩埚后侧，所述回转装置包括回转台以及安装在回转台上的回转轨道段；所述回转轨道段旋转至前后走向时连接于前后段的后端、旋转至左右走向时与左右段的一端相接，所述左右段的另一端为待机位；

对应同一坩埚的加料轨道和移动机械手轨道之间具有交集或者是相互独立的；所述具有交集是指：所述移动机械手轨道的前后段和回转轨道段亦为加料轨道的一部分；

各移动机械手轨道上分别安装有移动式机械手。

作为本发明的进一步改进：出铁轨道包括轨道基座段和安装在基座段上的可移动段；所述可移动段与基座段之间铰接连接或者为可脱开式连接。

作为本发明的进一步改进：所述除尘系统包括一端搭接在炉台区的电炉平台上、另一端搭接在炉前操作平台上的本体，所述本体内设置有位于炉台区上方的除尘风管吸口；

所述除尘系统还包括围装在本体上的围裙，所述围裙可相对于本体升降。

作为本发明的进一步改进：所述铁水包通过升降机构安装在车体上。

作为本发明的进一步改进：所述铁水包车上还设置有测量铁水包相对于车体的高度的高度测量装置；所述高度测量装置连接有联动控制器，联动控制器还与升降机构相连接；

所述倾翻装置上设置有用于测量坩埚倾倒角度的角度传感器，所述角度传感器与联动控制器相连接；倾翻装置倾倒坩埚中的铁水时，联动控制器以高度测量装置测得的高度作为反馈信号通过升降机构控制铁水包联动升降。

作为本发明的进一步改进：所述称量加料装置包括安装在炉前操作平台上的底座，所述底座上安装有立柱，所述立柱上端连接有可相对于立柱旋转的水平臂，所述水平臂前端安装有往复式伸缩臂和柔性加料管道，所述往复式伸缩臂和柔性加料管道均为竖直设置，所述往复式伸缩臂的伸缩端朝向下并与柔性加料管道的下端相连接；

所述柔性加料管道的上端还通过输料设备连接有称重系统，所述称重系统通过输料设备连接有储料系统。

作为本发明的进一步改进：各出铁区还设置有包盖装卸机构，所述包盖装卸机构包括安装在出铁区的支架，所述支架具有水平设置、前后走向的上轨道与下轨道，所述包盖装卸机构还包括伸缩架，所述伸缩架的顶部前端设有与上轨道相配合的压轮、底部设有与下轨道相配合的行走轮；所述包盖装卸机构还包括设置于安装在支架上的伸缩驱动机构，所述伸缩驱动机构与伸缩架相连接；所述伸缩架的后端具有用于放置铁水包包盖的U形口架，所述U形口架开口大小大于铁水包的外径。

作为本发明的进一步改进：所述铁后区还布置有运输装置和安装在运输装置上的渣斗。

作为本发明的进一步改进：还包括设置于两台坩埚中间位置后侧的控制室；

所述控制室与轨道式自动加料装置相连接以控制炉后区的加料操作；

所述控制室与轨道式机械手装置相连接以控制轨道式机械手装置协助轨道式自动加料装置向坩埚中加料；

所述控制室与各铁水包车分别相连接以控制各铁水包车的行走；

所述控制室与各称量加料装置分别相连接以控制各称量加料装置的加料操作；

所述控制室与各倾翻装置分别相连接以控制坩埚的倾倒；

所述控制室与各随流加料装置分别相连接以控制各随流加料装置的加料操作；

所述控制室与捞渣机械手相连接以控制对铁水包内铁水的捞渣操作。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

（1）本发明实现了感应电炉的自动化操作，降低了工作人员的劳动强度，提高了操作安全性，提升了生产效率，具体表现在以下几个方面：（1-1）本发明设置有出铁轨道和铁水包车，铁水包车经过铁前区时能够通过称量加料装置自动加料，并且在到达出铁区后可以实现铁水的自动倒入和随流加料；（1-2）铁水包车带有升降机构，铁水包能够根据坩埚的倾翻角度进行联动升降；（1-3）炉后区具有为坩埚自动添加原料的加料车；（1-4）炉后区还设有协助加料车加料的轨道式机械手装置，能够实现回捡掉落在坩埚外的原料、理顺坩埚中的原料、将坩埚中凸起的原料下压、加入合金小料、测温以及取样等操作；（1-5）移动式机械手通过回转装置实现转向，一方面结构简单，占地面积小，另一方面可以将移动式机械手停放在远离坩埚的待机位，避免移动式机械手与加料车发生干涉；（1-6）加料轨道和移动机械手轨道之间具有交集或者是相互独立的，充分地根据实地情况利用了轨道资源；（1-7）铁后区内设置有捞渣机械手，能够自动将铁水包中的浮渣捞入渣斗中；（1-8）称量加料装置能够通过水平臂的往复摆动将添加物料平铺于铁水包的底部，还能通过往复式伸缩臂的上下运动将添加物料压实；（1-9）包盖装卸机构通过与铁水包升降动作相配合，完成了铁水包包盖的自动装卸。

（2）本发明还设置有除尘系统，能够对坩埚出铁操作和出铁后操作中产生的烟尘进行处理，有利于环境保护，并且在处理过程中能够通过控制围裙的高度来适应不同规格的铁水包，具有灵活性强的优点。

（3）本发明中的出铁轨道具有可移动段，可根据需要掀开或吊离，方便坩埚炉下设备的维修。

附图说明

图1为加料轨道和移动机械手轨道之间具有交集时本发明的总体结构示意图。

图2为加料轨道和移动机械手轨道之间相互独立时本发明的总体结构示意图。

图3为可移动段与基座之间铰接连接时的出铁轨道结构示意图。

图4为图3中可移动段打开时的结构示意图。

图5为可移动段与基座之间铰接连接时的出铁轨道俯视结构示意图。

图6为可移动段与基座之间为可脱开式连接时可移动段卸下之后的出铁轨道俯视结构示意图。

图7为本发明包盖装卸机构的结构示意图。

图8为本发明称量加料装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的技术方案：

如图1或2，一种感应电炉自动化操作系统，包括设置有电炉平台101的炉台区100，所述电炉平台101上由左至右安装有两台坩埚，各坩埚底部分别设有可向前倾倒坩埚的倾翻装置；

所述感应电炉自动化操作系统还包括分别设置于炉台区100前方和后方的炉前区200和炉后区300；

所述感应电炉自动化操作系统还包括设置于两台坩埚中间位置后侧的控制室400，所述控制室400内设有操作界面，可手动、自动操作相互切换；所述控制室400与各倾翻装置分别相连接以控制坩埚的倾倒；

所述炉前区200包括位于两台坩埚中间位置前侧的铁后区210以及分别设置于铁后区210左右两侧的左出铁区221和右出铁区222，所述炉前区200还包括位于左出铁区221左侧的左铁前区231以及位于右出铁区222右侧的右铁前区232；所述左出铁区221和右出铁区222分别位于两台坩埚的正前方；

各个操作区之间设有安全隔离板；

所述炉前区200内设置有位于炉台区100前侧的出铁轨道201，所述出铁轨道201的行走方向为左右走向，所述出铁轨道201可以是与地面齐平的，也可以是下沉于地面以下的；出铁轨道201包括轨道基座段201-1和安装在基座段201-1上的可移动段201-2；如图3至5，所述可移动段201-2与基座段201-1之间铰接连接，或者如图6可移动段201-2与基座段201-1之间为可脱开式连接；维修炉下装置时，可将可移动段201-2掀开或吊离，方便维修。

所述出铁轨道201上设置有沿出铁轨道201行走的铁水包车203，所述铁水包车203上装有铁水包；所述控制室400与各铁水包车203分别相连接以控制各铁水包车203的行走；

所述铁水包通过升降机构安装在车体上；所述铁水包车203上还设置有测量铁水包相对于车体的高度的高度测量装置；所述高度测量装置连接有联动控制器，联动控制器还与升降机构相连接；所述高度测量装置为光栅尺或者测距仪；所述升降机构可以为电动式，也可以为液压驱动，电源供给可以是有线的也可以是无线的，还可以是蓄电池的。

所述倾翻装置上设置有用于测量坩埚倾倒角度的角度传感器，所述角度传感器与联动控制器相连接；所述控制室400还与联动控制器相连接，在控制室400控制倾翻装置倾倒坩埚向铁水包倒入铁水时，通过联动控制器以高度测量装置测得的高度作为反馈信号通过升降机构驱动并监控铁水包联动升降，确保铁水安全地注入铁水包中；

所述炉前区200还包括位于出铁轨道201前侧的炉前操作平台204；所述炉前操作平台204可以是固定式的，也可以是移动式的，还可以是直接安装在地平面上的；

各出铁区内分别设置有一个位于出铁轨道201前侧的随流加料装置223，所述随流加料装置223的上料口在所对应的铁前区，保证待添加的物料远离坩埚；所述控制室400与各随流加料装置223分别相连接以在坩埚向铁水包倒入铁水时控制随流加料装置223向对应的铁水包中同步随流加料；

各出铁区还设置有包盖装卸机构；如图7，所述包盖装卸机构包括安装在出铁区的支架，该支架可以是安装在炉前操作平台204上的，也可以是直接安装在地面上的，所述支架具有水平设置、前后走向的上轨道与下轨道，所述包盖装卸机构还包括伸缩架204-1，所述伸缩架204-1的顶部前端设有与上轨道相配合的压轮、底部设有与下轨道相配合的行走轮，从而为伸缩架204-1导向且避免其发生倾翻；所述包盖装卸机构还包括设置于安装在支架上的伸缩驱动机构，所述伸缩驱动机构与伸缩架204-1相连接；所述伸缩架204-1的后端具有用于放置铁水包包盖204-2的U形口架，所述U形口架开口大小大于铁水包的外径；当炉前操作平台204是直接安装在地平面上时，上述包盖装卸机构将设置在专用的固定架上；

所述控制室400还与伸缩驱动机构相连接，当倾翻装置将要向铁水包中倒入铁水时，伸缩驱动机构驱动伸缩架204-1向后方伸出，将铁水包包盖204-2置于铁水包上方，铁水包在预备接铁水的上升过程中顺势将铁水包包盖204-2顶起并与之连接，伸缩架204-1回缩，当铁水倒入完毕、铁水包下降归位时，伸缩架204-1向后移动伸出，铁水包包盖204-2再次落在U形口架上，然后伸缩驱动机构驱动伸缩架204-1向前运动回到待机处，避免阻挡铁水包车203移动。

各铁前区内分别设置有一个位于出铁轨道201前侧的称量加料装置233；

如图8，所述称量加料装置233包括安装在炉前操作平台204上的底座233-1，所述底座233-1上安装有立柱233-2，所述立柱233-2上端连接有可相对于立柱233-2旋转的水平臂233-3，所述水平臂233-3前端安装有往复式伸缩臂233-4和柔性加料管道233-5，所述往复式伸缩臂233-4和柔性加料管道233-5均为竖直设置，所述往复式伸缩臂233-4的伸缩端朝向下并与柔性加料管道233-5的下端相连接；所述柔性加料管道233-5的上端还通过输料设备连接有称重系统，所述称重系统通过输料设备连接有储料系统；

所述控制室400与各称量加料装置233分别相连接以控制各称量加料装置233的加料操作，加料时，控制室400控制水平臂233-3相对于立柱233-2往复摆动，同时控制往复式伸缩臂233-4的伸缩端上下往复运动，从而在添加物料沿柔性加料管道233-5平铺并压实于铁水包的底部；为增强压实效果，可绕柔性加料管道233-5下端出口外边缘设置一环状板，增加下压面积；

所述铁后区210内、出铁轨道201前侧安装有捞渣机械手211；所述捞渣机械手211上还设置有聚渣剂加入装置；所述捞渣机械手211可以是固定式的，也可以是台车式的，并且能够实现机械手的升降；所述控制室400与捞渣机械手211相连接以控制对铁水包内铁水的捞渣操作；

所述铁后区210还布置有运输装置和安装在运输装置上的渣斗；所述控制室400还与铁后区210的运输装置相连接，当渣斗满渣后及时通过运输装置将渣斗运出；

所述炉后区300内设置有轨道式自动加料装置和轨道式机械手装置；

所述轨道式自动加料装置包括两条与各坩埚一一对应且沿前后方向铺设至所对应的坩埚后侧的加料轨道311；各加料轨道311上安装有沿加料轨道311运动的加料车312；所述控制室400与加料车312相连接以控制炉后区300的加料操作；

所述轨道式机械手装置包括两条与各坩埚一一对应的移动机械手轨道；所述移动机械手轨道包括前后走向的前后段321、左右走向的左右段322以及衔接前后段321和左右段322的回转装置323；

对于各移动机械手轨道：所述前后段321的前端位于该移动机械手轨道所对应的坩埚后侧，所述回转装置323包括回转台以及安装在回转台上的回转轨道段；所述回转轨道段旋转至前后走向时连接于前后段321的后端、旋转至左右走向时与左右段322的一端相接，所述左右段322的另一端为待机位324；

各移动机械手轨道上分别安装有移动式机械手325，所述控制室400与移动式机械手325相连接以控制移动式机械手325协助加料车312向坩埚中加料，具体协助操作包括包括实现回捡掉落在坩埚外的原料、理顺坩埚中的原料和将坩埚中的原料下压等；

如图1,对应同一坩埚的加料轨道311和移动机械手轨道之间具有交集，或者如图2所示二者相互独立；所述具有交集是指：所述移动机械手轨道的前后段321和回转轨道段亦为加料轨道311的一部分；

所述控制室400与回转台相连接以控制回转台旋转，改变回转轨道段的方向，实现移动式机械手325的转向；

所述炉台区100的上方还安装有除尘系统；所述除尘系统包括一端搭接在炉台区100的电炉平台101上、另一端搭接在炉前操作平台204上的本体，所述本体内设置有位于炉台区100上方的除尘风管吸口，所述除尘风管吸口连接有管路，所述管路上设置有阀门；

所述除尘系统还包括围装在本体上的围裙，所述围裙为软质或硬质的，所述围裙可相对于本体升降，升降装置设置在原理坩埚的位置处。

所述控制室400与除尘系统相连接以控制除尘风量的大小，并控制围裙的升降，以适应不同规格的铁水包：当铁水包规格较大时，可适当提升围裙的高度，扩大除尘范围，当铁水包规格较小时，可适当降低围裙的高度，保证及时将烟尘吸入；所述除尘系统中还设置有冷却装置，对吸入的烟尘进行冷却处理。

本系统运行时，由控制室400控制各部件自动动作：首先加料车312向坩埚中添加钢铁原料；加料后加料车312后退，位于待机位324的移动式机械手325沿左右段322移动到回转台上，然后回转台回转，移动式机械手325再沿前后段321到达坩埚后侧，完成实现回捡掉落在坩埚外的原料、理顺坩埚中的原料、将坩埚中的原料下压等操作，然后按上述路径返回待机位324；加料车312和移动式机械手交替循环工作，直至铁熔化后，移动式机械手进行测温、取样和添加合金小料的工作，最后退到待机位324。

坩埚出铁前，铁水包车203沿出铁轨道201到达铁前区并停下，然后铁水包升起，称量加料装置233将需要添加的物料平铺在铁水包的底部并压实后铁水包降落；待坩埚要出铁时，铁水包车203到达出铁区。对于有烟尘的出铁，如球化处理或脱硫处理，伸缩架204-1伸出将铁水包包盖204-2放置于铁水包正上方，然后铁水包升起、顺势将铁水包包盖204-2顶起并连接，伸缩架204-1回缩，倾翻装置通过倾倒坩埚开始出铁，出铁时联动控制器控制升降机构使得铁水包根据坩埚的角度联动升降，完成出铁后坩埚归位，铁水包下降，伸缩架204-1伸出，在下降过程中铁水包包盖204-2落在U形口架上，然后伸缩架204-1回缩。对于无大量烟尘的出铁，如灰铸铁和其它的材质，只用除尘系统除尘。

铁水包车203沿出铁轨道201到达铁后区210，捞渣机械手211将铁水包中的浮渣捞入渣斗中：捞渣时，机械手下降到液面，捞取渣后上升，然后退到渣斗上方放渣，渣斗满渣后由运输装置将渣斗运出倒渣。所述捞渣机械手211上还设置有聚渣剂加入装置。