一种高炉水渣高效抓渣系统的制作方法

本实用新型涉及冶金炼铁设备领域，具体的是一种高炉水渣高效抓渣系统。

背景技术：

炉冶炼时会产生高温液态的熔渣，国内外通常采用沉淀过滤法(常称底滤法)水渣工艺对熔渣进行处理。高炉炉前进行水力冲渣，用水淬将熔渣击碎后，变成松散的渣水混合物(常称水渣)，水渣经冲渣沟进入过滤池，液态水经过滤池内的滤层过滤，在过滤池底部留下固态的湿润的渣粒，然后通过人工操作桥式抓斗起重机对渣粒进行抓取、装车外运。

对于常规的水渣系统抓渣作业，常用的是桥式抓斗起重机，其中抓斗与行车机构的连接与驱动是通过钢丝绳完成的，抓斗与行车机构之间属于柔性连接。

抓斗在过滤池内完成抓渣作业后需要运行到运渣汽车上方进行卸渣作业。抓斗起重机的小车机构运行到运渣汽车上方停止后，抓斗由于惯性作用，会产生小幅的摇摆，在卸料时不可避免地会发生撒料情况，现场工人需要清理洒落的渣粒，增加了现场工人的额外工作量。

技术实现要素：

为了解决现有抓渣设备容易产生撒料的问题，本实用新型提供了一种高炉水渣高效抓渣系统，该高炉水渣高效抓渣系统采用了液压机械臂机构，从而解决了抓斗摇摆撒料的问题，既能够准确完成抓渣、卸渣作业，又可以避免发生撒料情况，避免破坏过滤池滤料结构，提高了作业效率。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高炉水渣高效抓渣系统，包括：

抓渣斗机构，能够抓取水渣；

液压机械臂机构，含有多根摆臂，每根摆臂均连接有摆动液压缸，液压机械臂机构的一端与抓渣斗机构连接，液压机械臂机构能够调整抓渣斗机构在竖直方向上的位置；

水平移动机构，能够使液压机械臂机构沿水平方向移动，液压机械臂机构的另一端与所述水平移动机构连接；

主控制单元，能够通过液压机械臂机构控制抓渣斗机构在竖直方向上的位置，还能够通过该水平移动机构控制抓渣斗机构在水平方向上的位置。

所述水平移动机构含有大车轨道、大车机构、小车轨道和小车机构，小车轨道位于大车机构上，大车机构能够在大车轨道上行走，小车机构能够在小车轨道上行走，小车轨道与大车轨道垂直。

大车轨道的延伸方向与过滤池的长度方向相同，小车轨道的延伸方向与过滤池的宽度方向相同，大车轨道位于过滤池的两侧，大车机构、小车轨道和小车机构均位于过滤池的上方。

在以x、y、z轴为坐标轴的空间直角坐标系中，大车轨道的延伸方向与y轴平行，小车轨道的延伸方向与x轴平行，x轴和y轴所在的平面平行于水平面，z轴方向与竖直方向平行。

液压机械臂机构含有两根所述摆臂和两个所述摆动液压缸，两根所述摆臂分别为第一摆臂和第二摆臂，两个所述摆动液压缸分别为第一摆动液压缸和第二摆动液压缸，液压机械臂机构还含有上安装支座和下安装支座。

上安装支座固定于小车机构的下方，第一摆臂的一端通过第一转轴与上安装支座连接，第一摆臂的另一端通过第二转轴与第二摆臂的中部连接，第二摆臂的一端通过第三转轴与下安装支座连接，第一转轴的轴线、第二转轴的轴线和第三转轴的轴线均平行于x轴。

第一摆动液压缸的一端通过第四转轴与上安装支座连接，第四转轴位于第一转轴的下方，第一摆动液压缸的另一端通过第五转轴与第一摆臂的中部连接，第二摆动液压缸的一端通过第六转轴与第一摆臂的中部连接，第二摆动液压缸的另一端通过第七转轴与第二摆臂的另一端连接，第四转轴的轴线、第五转轴的轴线、所述第六转轴的轴线和第七转轴的轴线均平行于x轴。

抓渣斗机构含有开闭液压缸、底部支撑板、抓斗和连杆，抓斗的上端内侧通过第一销轴与底部支撑板连接，抓斗的上端中部通过第二销轴与连杆的下端连接，连杆的上端通过第三销轴与开闭液压缸的中部或上部连接，开闭液压缸的下端与底部支撑板连接固定，第一销轴的轴线、第二销轴的轴线和第三销轴的轴线均平行于x轴。

所述主控制单元包括抓斗水平控制部分、抓斗高度控制部分和抓斗开闭控制部分，抓斗水平控制部分含有大车机构控制模块和小车机构控制模块，抓斗高度控制部分含有第一液压缸控制模块和第二液压缸控制模块。

大车机构控制模块能够控制大车机构在大车轨道上的位置，小车机构控制模块能够控制小车机构在小车轨道上的位置，第一液压缸控制模块能够控制第一摆动液压缸的长度，第二液压缸控制模块能够控制第二摆动液压缸的长度，抓斗开闭控制部分能够控制抓斗的开闭。

本实用新型的有益效果是：

1、该高炉水渣高效抓渣系统有效解决了普通抓斗起重机常见的抓斗摇摆问题，避免发生撒料情况。

抓斗在过滤池内完成抓渣作业后运行到运渣汽车上方进行卸渣作业，抓渣斗机构和液压机械臂机构都是刚性连接机构，避免了普通抓斗起重机采用钢丝绳柔性连接后出现的抓斗摇摆问题。

2、抓斗高度控制部分能够通过控制摆动液压缸的伸出长度，实现对抓渣斗机构高度的控制，避免抓渣时抓渣斗机构高度过低破坏过滤池滤料结构。

3、该高炉水渣高效抓渣系统采用液压驱动，充分保证抓渣、卸渣作业的高效性和准确性。

抓渣斗机构和液压机械臂机构都采用液压缸驱动，抓渣和卸渣动作准确可靠，充分保证抓渣、卸渣作业的高效性和准确性。

4、采用液压驱动容易实现液压抓渣机的智能控制。

液压驱动便于控制和调整，易于针对过滤池内复杂的渣粒表面状态实现智能抓渣。

5、液压抓渣机采用液压驱动，动作平稳、设备反应快，能够高速启动和频繁换向，能够大幅提高抓渣和卸渣的工作效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型所述高炉水渣高效抓渣系统的三维视图。

图2是抓渣斗机构和液压机械臂机构的三维视图。

图3是抓渣斗机构在打开状态时的三维视图。

图4是抓渣斗机构在闭合状态时的三维视图。

图5是主控制单元的组成关系示意图。

1、大车轨道；2、大车机构；3、小车轨道；4、小车机构；5、液压机械臂机构；6、抓渣斗机构；7、过滤池；8、主控制单元；9、运渣汽车；

51、第一摆臂；52、第二摆臂；53、第一摆动液压缸；54、第二摆动液压缸；55、上安装支座；56、下安装支座；

511、第一转轴；512、第二转轴；521、第三转轴；531、第四转轴；532、第五转轴；541、第七转轴；

61、开闭液压缸；62、底部支撑板；63、抓斗；64、连杆；65、第一销轴；66、第二销轴；67、第三销轴；

81、抓斗水平控制部分；82、抓斗高度控制部分；83、抓斗开闭控制部分；

811、大车机构控制模块；812、小车机构控制模块；821、第一液压缸控制模块；822、第二液压缸控制模块。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

一种高炉水渣高效抓渣系统，包括：

抓渣斗机构6，能够抓取水渣；

液压机械臂机构5，含有多根摆臂，每根摆臂均连接有摆动液压缸，液压机械臂机构5的一端与抓渣斗机构6连接，液压机械臂机构5能够调整抓渣斗机构6在竖直方向上的位置；

水平移动机构，能够使液压机械臂机构5沿水平方向移动，液压机械臂机构5的另一端与所述水平移动机构连接；

主控制单元8，能够通过液压机械臂机构5控制抓渣斗机构6在竖直方向上的位置，还能够通过该水平移动机构控制抓渣斗机构6在水平方向上的位置，如图1和图2所示。

液压机械臂机构5含有多根摆臂，摆臂之间通过转轴依次首尾连接，即液压机械臂机构为刚性连接结构。通过摆动液压缸的伸缩控制抓渣斗机构6的高度，从而完成抓渣和卸渣作业，有效解决了普通抓斗起重机采用钢丝绳柔性连接后出现的抓斗摇摆问题，避免发生撒料情况。

在本实施例中，所述水平移动机构含有依次连接的大车轨道1、大车机构2、小车轨道3和小车机构4，大车机构2位于大车轨道1上，小车轨道3位于大车机构2上，小车机构4位于小车轨道3上。大车机构2能够在大车轨道1上行走，小车机构4能够在小车轨道3上行走，小车轨道3与大车轨道1垂直。

在本实施例中，大车轨道1的延伸方向与过滤池7的长度方向相同，小车轨道3的延伸方向与过滤池7的宽度方向相同，大车轨道1位于过滤池7的两侧，大车机构2、小车轨道3和小车机构4均位于过滤池7的上方。

大车机构2能够沿大车轨道1的延伸方向(即过滤池7的长度方向)行走，小车机构4能够沿小车轨道3的延伸方向(即过滤池7的宽度方向)行走，大车轨道1的延伸方向与小车轨道3的延伸方向垂直，如图1所示。大车机构2和小车机构4均为现有技术，大车机构2和小车机构4的下部设有车轮。

在本实施例中，在以x、y、z轴为坐标轴的空间直角坐标系中，大车轨道1的延伸方向与y轴平行，小车轨道3的延伸方向与x轴平行，x轴和y轴所在的平面平行于水平面，z轴方向与竖直方向平行。所述水平移动机构含有两条大车轨道1和两条小车轨道3。

在本实施例中，液压机械臂机构5含有两根所述摆臂和两个所述摆动液压缸，两根所述摆臂分别为第一摆臂51和第二摆臂52，两个所述摆动液压缸分别为第一摆动液压缸53和第二摆动液压缸54，液压机械臂机构5还含有上安装支座55和下安装支座56，如图2所示。

在本实施例中，上安装支座55固定于小车机构4的下方，第一摆臂51的上端通过第一转轴511与上安装支座55连接，第一摆臂51的下端通过第二转轴512与第二摆臂52的中部连接，第二摆臂52的下端通过第三转轴521与下安装支座56连接，第一转轴511的轴线、第二转轴512的轴线和第三转轴521的轴线均平行于x轴，如图2所示。

在本实施例中，第一摆动液压缸53的上端通过第四转轴531与上安装支座55连接，大车机构2内设有长条形的安装通孔，上安装支座55位于该安装通孔内，安装通孔的长度方向与x轴平行。第四转轴531位于第一转轴511的下方，第一摆动液压缸53的下端通过第五转轴532与第一摆臂51的中部连接，第二摆动液压缸54的上端通过第六转轴与第一摆臂51的中部连接，第二摆动液压缸54的下端通过第七转轴541与第二摆臂52的上端连接，第四转轴531的轴线、第五转轴532的轴线、所述第六转轴的轴线和第七转轴541的轴线均平行于x轴。

当第一摆动液压缸53伸长或缩短时，第一摆臂51能够以第一转轴511为轴转动。当第二摆动液压缸54伸长或缩短时，第二摆臂52能够以第二转轴512为轴转动。上安装支座55与小车机构4刚性连接，下安装支座56与抓渣斗机构6刚性连接，通过精确的控制第一摆动液压缸53和第二摆动液压缸54的伸缩长度，便可以精确的控制抓渣斗机构6在竖直方向上的位置。

其中，所述第六转轴与第五转轴532可以同一根轴，即第一摆动液压缸53的下端通过第五转轴532与第一摆臂51的中部连接，第二摆动液压缸54的上端通过第五转轴532与第一摆臂51的中部连接。上安装支座55的上端与小车机构4的下表面刚性连接，下安装支座56的下端与下述的开闭液压缸61的上端刚性连接。

在本实施例中，抓渣斗机构6含有开闭液压缸61、底部支撑板62、抓斗63和连杆64，抓斗63的上端内侧通过第一销轴65与底部支撑板62连接，抓斗63的上端中部通过第二销轴66与连杆64的下端连接，连杆64的上端通过第三销轴67与开闭液压缸61的中部或上部连接，开闭液压缸61的下端与底部支撑板62连接固定，第一销轴65的轴线、第二销轴66的轴线和第三销轴67的轴线均平行于x轴，如图3所示。

抓斗63和连杆64在开闭液压缸61的左右两侧对称设置，开闭液压缸61呈直立状态，抓斗63能够以第一销轴65为轴转动。在开闭液压缸61逐渐伸长的过程中，抓渣斗机构6的抓斗63逐渐张开，即两个抓斗63下端之间的距离逐渐增大。当开闭液压缸61处于伸长的极限位置时，抓渣斗机构6处于打开极限状态，如图3所示。在开闭液压缸61逐渐缩短的过程中，抓渣斗机构6的抓斗63逐渐闭合，即两个抓斗63下端之间的距离逐渐减小。当开闭液压缸61处于缩短的极限位置时，抓渣斗机构6处于闭合状态，如图4所示。

在本实施例中，主控制单元8包括抓斗水平控制部分81、抓斗高度控制部分82、抓斗开闭控制部分83，抓斗水平控制部分81含有大车机构控制模块811和小车机构控制模块812，抓斗高度控制部分82含有第一液压缸控制模块821和第二液压缸控制模块822，如图5所示。

其中，大车机构控制模块811能够精确的控制大车机构2在大车轨道1上的位置，小车机构控制模块812能够精确的控制小车机构4在小车轨道3上的位置，第一液压缸控制模块821能够精确的控制第一摆动液压缸53的长度，第二液压缸控制模块822能够精确的控制第二摆动液压缸54的长度，抓斗开闭控制部分83能够控制抓斗63的开闭。

第一液压缸控制模块821通过精确的控制第一摆动液压缸53的长度从而可以精确的控制第二摆臂52在所述空间直角坐标系中的位置。第二液压缸控制模块822通过精确的控制第二摆动液压缸54的长度从而可以精确的控制抓渣斗机构6在所述空间直角坐标系中的位置。抓斗开闭控制部分83通过控制开闭液压缸61的伸缩从而使抓渣斗机构6处于打开状态或闭合状态。

液压机械臂机构5和抓渣斗机构6采用液压驱动，动作平稳、设备反应快，充分保证抓渣、卸渣作业的高效性和准确性，易于针对过滤池内复杂的渣粒表面状态实现智能抓渣。有效解决了普通抓斗起重机常见的抓斗摇摆问题，避免发生撒料情况；抓斗定位控制系统能够通过控制液压缸的伸出长度，实现对抓斗高度的控制，避免抓渣时抓斗高度过低破坏过滤池滤料结构。

下面介绍该高炉水渣高效抓渣系统的工作过程。

运渣汽车9移动至过滤池7与大车轨道1之间的所需位置。

第一液压缸控制模块821精确的控制第一摆动液压缸53的长度，第二液压缸控制模块822精确的控制第二摆动液压缸54的长度，从而可以精确的控制抓渣斗机构6在竖直方向的位置，避免抓渣时抓斗63高度过低破坏过滤池7内的滤料结构。

抓斗开闭控制部分83通过控制开闭液压缸61的伸缩从而使抓渣斗机构6处于打开状态或闭合状态。通过控制开闭液压缸61的动作可以实现抓渣斗机构6的抓渣和卸渣作业。

大车机构控制模块811控制大车机构2在大车轨道1上的位置，小车机构控制模块812控制小车机构4在小车轨道3上的位置，进而准确控制液压机械臂机构5和抓渣斗机构6的水平位置，高效实现过滤池7位置的抓渣作业和运渣汽车9位置的卸渣作业。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本实用新型中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。