一种阳极磷生铁自动浇铸系统的制作方法

本发明涉及一种阳极磷生铁自动浇铸系统，属于铝电解阳极组装车间自动化碳块碳碗浇铸工艺生产技术领域，以及冶金自动化浇铸等相关应用领域。

背景技术：

在铝电解生产过程中，阳极组装车间主要负责将阳极碳块与悬挂在悬链上的钢爪进行组装，然后通过浇铸站浇铸铁水将碳块与钢爪浇铸成一体，组装完成后将碳块运送至电解车间，利用车间内的多功能天车抓住钢爪将碳块运送至电解槽中进行反应，生产出铝水。

前述工序中，浇铸站负责将经过清理、校直、预热和涂石墨的阳极导杆与阳极炭块通过浇铸熔融的磷生铁水结合成一体。目前该工序需要现场工人将中频熔炼炉中的磷生铁水倒入铁水包中，清理完铁水表面的浮渣，然后人工操作铁水包将铁水依次倒入碳块的每个炭碗内部。

申请人在长期生产过程中发现，现有浇铸工艺存在以下几方面问题：

1、安全问题。由于熔融磷生铁水的温度在1500摄氏度左右，在浇铸铁水过程中铁水产生的热辐射会严重影响工人的身体健康。在浇铸铁水过程中铁水飞溅，也会经常灼伤现场工人，存在着极大的安全隐患。同时，在铁水与碳块接触的过程中会产生大量的烟气，现场工人长期吸入这种烟气也会对身体健康产生极大的危害。

2、精度问题。由于阳极导杆和炭块炭碗的内壁只有15mm左右的空隙，人工在操作室操作铁水包将铁水准确倒入每个碳碗中，操作难度大，浇铸质量差，效率不高。

3、成本问题。以一个400ka电解铝厂阳极组装车间来说，目前浇铸站为2班倒，每班4名操作工，总共需要8名操作工人。公司在该工位每个工人的人力成本为10万元/年，浇铸站每年的人力成本为80万元。

技术实现要素：

基于上述，本发明提供一种安全性高、浇铸效果好、成本较低的阳极磷生铁自动浇铸系统，以克服现有技术的不足。

本发明的技术方案是：一种阳极磷生铁自动浇铸系统，包括辊筒输送机和悬挂输送机，所述悬挂输送机设置于所述辊筒输送机上方，由所述辊筒输送机和所述悬挂输送机同步输送炭块和钢棒，并且钢棒的下端伸入到炭块的炭碗中，还包括浇铸系统，所述浇铸系统包括：

支架；

定位机构，设置在所述辊筒输送机上，用于固定炭块的位置；

浇铸机构，包括盛液容器和导流管，所述盛液容器设置于所述支架上，所述盛液容器的底面设有分流孔，所述导流管与所述分流孔相连；

止流机构，包括第一驱动机构和柱塞棒，所述第一驱动机构用于驱动所述柱塞棒上下移动，所述柱塞棒位于所述盛液容器上方；

其中，所述系统包括第一状态和第二状态，所述第一状态下，所述定位机构将炭块定位于所述辊筒输送机上的预定位置处，由所述第一驱动机构驱动所述柱塞棒上移远离所述分流孔，使所述分流孔导通，以将浇铸液输送至炭碗中；所述第二状态下，所述第一驱动机构驱动所述柱塞棒下移封堵所述分流孔。

在其中一个例子中，所述支架包括：

第一支架；

升降机构，设置于所述第一支架上；

第二支架，设置于所述升降机构上；

其中，所述第二支架可跟随所述升降机构作升降移动。

在其中一个例子中，所述盛液容器设置在所述第二支架上，所述盛液容器包括接液管和分流槽，所述分流槽与所述接液管相连，所述分流槽靠近所述辊筒输送机方向设置，并且所述分流孔形成在所述分流槽的底面。

在其中一个例子中，所述浇铸系统还包括截流机构，所述截流机构包括：

截流支架，设置于所述接液管上方；

第四驱动机构，设置于所述截流支架上，用于提供动力；

截流板，可活动设置于所述接液管上；

其中，随着所述第四驱动机构驱动所述截流板上下移动，所述截流板可使所述接液管在导通状态和关闭状态之间活动。

在其中一个例子中，所述接液管由内到外依次设有碳化硅内衬、硅酸铝隔热层、中频感应线圈、隔磁片、保温层和金属外壳。

在其中一个例子中，所述导流管由内到外依次为耐高温层、中频感应线圈和金属外壳。

在其中一个例子中，所述定位机构包括：

纵向定位子机构，包括纵向支座、第二驱动机构和第一转动夹件，所述纵向支座固设于所述辊筒输送机上方，两所述第一转动夹件分别可转动设置在所述纵向支座的两侧，所述第二驱动机构可驱动所述第一转动夹件的转动；

横向定位子机构，包括横向支座、第三驱动机构和第二转动夹件，所述横向支座固设于所述辊筒输送机上，并位于传动辊筒的下方，所述第二转动夹件可转动设置于所述横向支座上，所述第三驱动机构可驱动所述第二转动夹件的转动；

其中，所述定位机构可在定位状态和收缩状态之间活动，所述定位状态下，所述第二驱动机构驱动两所述第一转动夹件的自由端同时在水平方向内作相向方向的转动，由两所述第一转动夹件固定炭块的纵向位置，所述第三驱动机构驱动所述第二转动夹件的自由端在竖直平面内作朝向炭块方向的转动，由第二转动夹件与所述纵向支座共同固定炭块的横向位置；所述收缩状态下，所述第二驱动机构驱动两所述第一转动夹件的自由端反向转动，以使所述第一转动夹件的自由端收缩于所述辊筒输送机的侧边，所述第三驱动机构驱动所述第二转动夹件的自由端作远离炭块方向的转动，使所述第二转动夹件的自由端收缩于传动辊筒的下方。

在其中一个例子中，所述浇铸系统还包括：

第一检测机构，设置在所述辊筒输送机的上方，用于感知炭块是否运动至所述定位机构的定位位置处。

在其中一个例子中，所述浇铸系统还包括：

第二检测机构，设置在所述辊筒输送机的上方，用于感知炭碗中的浇铸液是否到达预定高度位置处。

在其中一个例子中，所述浇铸系统还包括：

接液盒，设置于所述辊筒输送机下方，用于接收溅出的浇铸液。

本发明的有益效果是：本浇铸系统的工作方式为，在辊筒输送机和悬挂输送机将炭块和钢棒同步向前输送到浇铸位置时，辊筒输送机和悬挂输送机同步停止，同时定位机构将炭块进行定位固定，此时导流管的下端口正好位于炭碗的上方，再通过第一驱动机构驱动柱塞棒上移使分流孔打开，盛液容器中的铁水即可通过导流管导流到炭碗中，实现若干钢棒与炭块的一次自动浇铸成型，从而可以极大的提高浇铸效率。完成浇铸后，第一驱动机构驱动柱塞棒下移封堵分流孔，而定位机构也不在固定炭块，此时辊筒输送机和悬挂输送机可将浇铸好的炭块和钢棒继续向下一工位输送，实现整个碳块的自动浇铸功能。与现有技术相比，本浇铸系统将人工浇铸改为设备自动浇铸，能够极大的提高浇铸效率，降低浇铸成本，以及报障工人的安全。

附图说明

图1为阳极磷生铁自动浇铸系统的立体示意图；

图2为阳极磷生铁自动浇铸系统的主视图；

图3为浇铸机构的结构示意图；

图4为定位机构的结构示意图；

图5为横向定位子机构的的结构示意图；

图6为纵向定位子机构的的结构示意图；

附图标记说明：

1支架

11第一支架，12升降机构，13第二支架；

2定位机构

21纵向定位子机构，

211纵向支座，212第二驱动机构，213第一转动夹件；

22横向定位子机构，

221横向支座，222第三驱动机构，223第二转动夹件，224传动部件；

3浇铸机构

31盛液容器，32导流管；

311接液管，312分流槽，313铁栅；

4止流机构

41第一驱动机构，42柱塞棒；

5截流机构

51截流支架，52第四驱动机构，53截流板；

6第一检测机构；

7第二检测机构；

8接液盒。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图6，本发明实施方式中的一种阳极磷生铁自动浇铸系统，包括辊筒输送机和悬挂输送机，悬挂输送机安装在辊筒输送机上方，由辊筒输送机和悬挂输送机同步输送炭块和钢棒，并且钢棒的下端伸入到炭块的炭碗中。工作状态时，先在两输送机的首端组装炭块和钢棒，炭块放置在辊筒输送机的传动辊筒上，钢棒的上端固定在悬挂输送机上，钢棒的下端插入到炭块的炭碗中，然后由辊筒输送机和悬挂输送机向前同步输送炭块和钢棒。

为了将浇铸站铁水自动导入到炭碗中，实现自动浇铸，本发明在浇铸站安装浇铸系统，该浇铸系统包括支架1、定位机构2、浇铸机构3和止流机构4，其中，支架1用于支撑浇铸机构3和止流机构4；定位机构2安装在辊筒输送机上，用于固定炭块的位置；浇铸机构3包括盛液容器31和导流管32，盛液容器31安装在支架1上，盛液容器31的底面设有分流孔，导流管32与分流孔相连，盛液容器31中的铁水可通过导流管32排出；止流机构4包括第一驱动机构41和柱塞棒42，第一驱动机构41用于驱动柱塞棒42上下移动，柱塞棒42位于盛液容器31上方。本浇铸系统包括第一状态和第二状态，在第一状态下，定位机构2将炭块定位于辊筒输送机上的预定位置处，由第一驱动机构41驱动柱塞棒42上移远离分流孔，使分流孔导通，以将浇铸液输送至炭碗中，进而实现自动浇铸；在第二状态下，第一驱动机构41驱动柱塞棒42下移封堵分流孔。

本实施例中，导流管32的数量与炭块上炭碗的数量一致，并且相对应，导流管32可以倾斜设置。第一驱动机构41可以为液压气缸，该液压气缸竖向安装在支架1上，液压气缸的伸缩杆的自由端通过一连杆与柱塞棒42的顶端连接，通过液压气缸的伸缩杆的伸缩移动，进而可以带动柱塞棒42上下移动。

本浇铸系统的工作方式为，在辊筒输送机和悬挂输送机将炭块和钢棒同步向前输送到浇铸位置时，辊筒输送机和悬挂输送机同步停止，同时定位机构2将炭块进行定位固定，此时导流管32的下端口正好位于炭碗的上方，再通过第一驱动机构41驱动柱塞棒42上移使分流孔打开，盛液容器31中的铁水即可通过导流管32导流到炭碗中，实现若干钢棒与炭块的一次自动浇铸成型，从而可以极大的提高浇铸效率。完成浇铸后，第一驱动机构41驱动柱塞棒42下移封堵分流孔，而定位机构2也不在固定炭块，此时辊筒输送机和悬挂输送机可将浇铸好的炭块和钢棒继续向下一工位输送，实现整个碳块的自动浇铸功能。与现有技术相比，本浇铸系统将人工浇铸改为设备自动浇铸，能够极大的提高浇铸效率，降低浇铸成本，以及报障工人的安全。

尤其需要注意的是，本浇铸系统只需对炭块进行定位，而无需对钢棒进行定位。原因是悬挂输送机可以实现钢棒的精准悬停，而炭块在辊筒输送机上可能会水平移位，因此，只要保证炭块在浇筑时的准确位置，即可保证钢棒与炭块的精准定位浇铸。

本浇铸系统中，支架1包括第一支架11、升降机构12和第二支架13，升降机构12安装在第一支架11上，第二支架13安装在升降机构12上，并且第二支架13可跟随升降机构12作升降移动。本实施例中，第二支架13的下端可以套接在第一支架11上，升降机构12安装在第一支架11和第二支架13，随着升降机构12的上下移动，第二支架13可相对第一支架11上下移动，升降机构12可以是液压气缸。

本浇铸系统中，盛液容器31安装在第二支架13上，盛液容器31包括接液管311和分流槽312，分流槽312与接液管311相连，分流槽312靠近辊筒输送机方向设置，并且分流孔形成在分流槽312的底面。工作状态时，由接液管311将铁水导入到分流槽312中，再由分流槽312将铁水通过导流管32导入到炭碗中。由于盛液容器31可跟随第二支架13作升降移动，当炭块定位时，可通过升降机构12使第二支架13下移，此时导流管32也跟随下移，并将其下端口靠拢炭碗的端口，尽可能的避免浇铸铁水溅射出来。

本浇铸系统还包括截流机构5，该截流机构5包括截流支架51、第四驱动机构52和截流板53，截流支架51安装在接液管311上方；第四驱动机构52安装在截流支架51上，用于提供动力；截流板53可活动设置于接液管311上。工作时，随着第四驱动机构52驱动截流板53上下移动，截流板53可使接液管311在导通状态和关闭状态之间活动。本实施例中，第四驱动机构52可以是液压气缸。在浇铸完成后，可通过第四驱动机构52将接液管311关闭，进而可方便清理盛液容器31。本实施例中，为了避免铁水进入导流管32道发生堵塞，影响浇铸，在接液管311中安装有用于过滤铁水的铁栅313。

本浇铸系统中，接液管311由内到外依次设有碳化硅内衬、硅酸铝隔热层、中频感应线圈、隔磁片、保温层和金属外壳。在浇铸过程中，通过给中频感应线圈通电，实现铁水的持续加热功能，让铁水不会凝固在管壁内。

本浇铸系统中，导流管32由内到外依次为耐高温层、中频感应线圈和金属外壳。在浇铸过程中，通过给中频感应线圈通电，实现铁水的持续加热功能，让铁水不会凝固在导流管32内。

本浇铸系统中，定位机构2包括纵向定位子机构21和横向定位子机构22，定位机构2主要用于对炭块进行定位固定。

纵向定位子机构21包括纵向支座211、第二驱动机构212和第一转动夹件213，纵向支座211固设于辊筒输送机上方，两第一转动夹件213分别可转动设置在纵向支座211的两侧，第二驱动机构212可驱动两第一转动夹件213的转动。具体而言，纵向支座211沿辊筒输送机的长度方向安装在传动辊筒的侧边，并且纵向支座211的内侧面为平面，而纵向支座211的外侧固定在第一支架11上，第二驱动机构212可以为液压气缸，在纵向支座211的两端各安装一个液压气缸，液压气缸的伸缩杆的自由端与第一转动夹件213的一端铰接，由这两个液压气缸分别驱动两第一转动夹件213的转动。

横向定位子机构22包括横向支座221、第三驱动机构222和第二转动夹件223，横向支座221固设于辊筒输送机上，并位于传动辊筒的下方，第二转动夹件223可转动设置于横向支座221上，第三驱动机构222可驱动第二转动夹件223的转动。具体而言，横向支座221为两根，分别平行安装在辊筒输送机的机架上，第二转动夹件223的数量为两个，分别可转动安装在两横向支座221上，第三驱动机构222可以为液压气缸，液压气缸的伸缩杆的自由端与第二转动夹件223的一端铰接，由这两个液压气缸分别驱动两第二转动夹件223的转动。当如，如果液压气缸与第二转动夹件223的距离较远，可在其间设置传动部件224。

定位机构2可在定位状态和收缩状态之间活动，在定位状态下，第二驱动机构212驱动两第一转动夹件213的自由端同时在水平方向内作相向方向的转动，由两第一转动夹件213固定炭块的纵向位置，第三驱动机构222驱动第二转动夹件223的自由端在竖直平面内作朝向炭块方向的转动，由第二转动夹件223与纵向支座211共同固定炭块的横向位置，进而实现炭块的精准定位。在收缩状态下，第二驱动机构212驱动两第一转动夹件213的自由端反向转动，以使第一转动夹件213的自由端收缩于辊筒输送机的侧边，第三驱动机构222驱动第二转动夹件223的自由端作远离炭块方向的转动，使第二转动夹件223的自由端收缩于传动辊筒的下方，不影响炭块的继续移动。

本浇铸系统还包括第一检测机构6，设置在辊筒输送机的上方，用于感知炭块是否运动至定位机构2的定位位置处。第一检测机构6可以为激光传感器。当炭块通过辊筒输送机进入到浇铸区域时，激光传感器检测到炭块的瞬间，将检测信号传递到控制器，控制器发出控制信号将辊筒输送机和悬挂输送机停止，，碳块停止在规定区域，再由定位机构2进行精准定位，等待浇铸。

本浇铸系统还包括第二检测机构7，设置在辊筒输送机的上方，用于感知炭碗中的浇铸液是否到达预定高度位置处。本实施例中，第二检测机构7可以为由四组激光检测仪组成固定在辊筒输送机侧边架上，根据碳块碳碗分布宽度安装与输送机侧边，固定在侧边架上。

本浇铸系统还包括接液盒8，设置于辊筒输送机下方，用于接收溅出的浇铸液。接液盒8作为一个安全装置，承接流淌在碳碗外部的铁水，防止铁水四溢，发生安全事故。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。