一种铁合金炉外精炼搅拌装置的制作方法

本实用新型属于铁合金生产装置技术领域，具体涉及一种铁合金炉外精炼搅拌装置。

背景技术：

在生产类似低碳锰硅合金等铁合金时，需要进行铁水的炉外精炼工艺过程才能达到最终所需的产品。一种生产低碳硅锰合金的工艺方法是，将高炉或电炉生产高碳锰铁后得到的碳锰熔渣，加入硅铁或其他硅质还原剂以及其他辅料，进行搅拌，使其发生硅热还原反应，在不需要外加热源的情况下，生产低碳贵锰合金和贫锰渣。

此类工艺过程中的一个关键工序就是进行搅拌的装置。目前应用于铁合金炉外搅拌的主要方式有吹气、摇包、倒包；倒包搅拌安全隐患大、搅拌效果最差，吹气搅拌适用范围窄、耗气量大，摇包设备存在固有的设备缺陷。就搅拌效果来说，吹气搅拌优于摇包搅拌，倒包搅拌最差；根据李文明先生在2011年华中科技大学硕士学位论文中对机械搅拌和气流喷吹搅拌动力学的比较研究，可以看出机械搅拌效果更优于吹气搅拌。

摇包是一种通过偏心摇动的方法，将装有铁水的铁水包进行摇动，使铁水在包内形成波浪，从而达到搅拌的目的。因此摇包设备需配置大型的偏心驱动装置，铁水包容量需大于铁水量2～3倍，配套天车要求较高，而最终搅拌效果却逊于直接机械搅拌方式。

针对现有搅拌方式的技术缺点，为了解决摇包设备的缺陷，采用机械搅拌方式进行铁水炉外精炼的搅拌装置是生产所需的设备装置。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种铁合金炉外精炼搅拌装置，采用直接机械搅拌的方法，进行铁合金炉外搅拌，达到提高铁合金炉外精炼时目标元素回收率的目的，同时降低搅拌装置的设备要求，方便搅拌精炼时加料、除尘设备的对接，提高搅拌工艺过程的安全性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种铁合金炉外精炼搅拌装置，其特征在于，包括由低到高依次水平设置的一层平台、二层平台、三层平台和四层平台，所述一层平台内滑动安装有合金包车，所述合金包车上设置有用于盛放铁合金溶液的顶端开口的合金包，所述二层平台底部设置有用于封堵合金包开口的包盖，包盖上开设有同时穿过搅拌轴和落料管的通孔，包盖能防止因搅拌过程中的金属溶液和熔渣的飞溅等不安全因素发生，同时具有保温作用；同时贯穿二层平台和三层平台固定安装有立柱架，所述立柱架内沿竖直方向滑动安装有浮动箱，浮动箱位于最上端的位置穿过四层平台，所述浮动箱竖直固定连接有对合金包内铁合金溶液进行搅拌的搅拌轴，所述三层平台上还设置有用于向合金包内添加辅料的加料系统，所述二层平台上还设置有搅拌轴更换车；浮动箱的顶部安装有用于控制浮动箱上下移动的升降变频减速电机和用于控制搅拌轴旋转的搅拌变频减速电机。

优选地，所述一层平台和二层平台用混凝土整体浇筑，所述三层平台和四层平台为钢结构平台。

优选地，升降变频减速电机的数量为两个。

优选地，所述立柱架由包括六根厚壁圆管整体焊接精加工构成立柱，六根立柱分为两列且以中心对称布置，立柱架内位于中间位置的两根立柱上竖直安装有两根长齿条，所述升降变频减速电机上设置有齿轮，所述齿轮与所述长齿条啮合用于控制浮动箱上升和下降；所述立柱架的其他四根立柱上竖直设置有长导轨，所述浮动箱上设置有与所述长导轨配合滑动的导向轮，导向轮与长导轨紧贴束缚浮动箱的升降运行，立柱架内还设置有针对浮动箱的配重装置，所述配重装置由配重体和滑轮组构成，配重体是由数块秤砣形状的金属饼叠放在一个有中心拉杆的托盘上组成的可调重量组件，中心拉杆上端与钢丝绳固定连接，钢丝绳绕在滑轮组上且两端分别连接配重体和浮动箱，使配重体达到平衡浮动箱重量的功能，能有效增加安全系数，减轻降变频减速电机的工作压力。

优选地，所述浮动箱为厚壁矩形箱体结构，浮动箱内安装有向搅拌轴传递扭矩的旋转轴传动机构，所述旋转轴传动机构包括齿轮组和减速机，所述齿轮组一端连接搅拌变频减速电机的输出轴，齿轮组的另一端连接减速机的扭矩输入端，减速机的扭矩输出端与搅拌轴固定连接。

优选地，所述搅拌轴为耐热钢型材焊接件，搅拌轴外表面焊接有渣钉，渣钉外层附着有耐衬层，由于搅拌轴为易消耗件，在铁水的高温和物理冲击作用下需要定期更换或修补，保证搅拌质量。

优选地，所述加料系统包括设置在三层平台上的多个加料仓，所述加料仓通过落料管穿过所述包盖延伸至合金包内，所述落料管上设置有防止合金包内的有害烟气上行的电动阀门，加料时各种辅料由设置在地面的螺旋输送机通过称重皮带输送至加料仓再由落料管进入合金包内。

优选地，所述二层平台底部设置有围绕所述包盖周侧的用于防止烟尘溢出的收尘罩，所述收尘罩通过管路连接至现有除尘管路或除尘设备。

优选地，所述搅拌轴更换车包括上层更换车和下层更换车，下层更换车底部安装有下层滚轮，所述二层平台上安装有与所述下层滚轮相配合的下层导轨，下层更换车的顶面设置有垂直于下层导轨的上层导轨，上层更换车安装有与所述上层导轨配合移动的上层滚轮，所述上层更换车的顶面安装有转动平台，上层更换车上还设置有用于卡位固定搅拌轴的固定套，所述固定套为对称拼接的开设有半圆缺口的金属板，所述搅拌轴更换车上均设置有分别控制上层滚轮、下层滚轮和转动平台的变频驱动电机，所述固定套对搅拌轴进行位移限制，防止搅拌轴整体倾翻造成事故。

优选地，所述合金包车上安装有控制合金包车移动的变频驱动电机。

优选地，所述铁合金炉外精炼搅拌装置还包括电气控制系统，所述电气控制系统包括plc控制系统，所述升降变频减速电机、搅拌变频减速电机和多个变频驱动电机均分别连接plc控制系统，所述plc控制系统还连接hmi，plc控制系统对所有的信号进行采集转换，实现变频频率的设定和控制，hmi将搅拌装置的工作状态实时数据实现可视化，并通过指示灯发出报警信号。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型采用直接机械搅拌的方法，进行铁合金炉外搅拌，达到提高铁合金炉外精炼时目标元素回收率的目的，同时降低搅拌装置的设备要求，方便搅拌精炼时加料、除尘设备的对接，提高搅拌工艺过程的安全性。

2、本实用新型通过对电机的功率控制调整搅拌轴对合金液的搅拌速率，合金液只需要通过对液位高度和搅拌速度进行调整就可达到不同的炉外精炼效果。一方面，搅拌轴插入熔液的深度可变化调整，适用于不同的合金溶液；另一方面，搅拌轴旋转速度变频可调，由于搅拌轴是直接与溶液接触，并且搅拌轴在溶液中的旋转速度可随时变化和调整控制，使得溶液的搅拌更加反应均匀、反应速度更快，更容易的消除杂质。

3、本实用新型机械结构设计简洁实用，只控制搅拌轴上下运动和旋转运动，无其他复杂传动设置，使用寿命长；造价成本相对传统摇包装置低廉，生产前后无需行车配合吊装，大大减少行车的使用频率，缩短冶炼前的准备时间，适合大规模自动化清洁生产，生产效率高，经济效益好。

4、本实用新型设计有电气控制系统，能通过plc控制系统控制加入辅料的质量和时间，还能控制各种电机的启闭和工作功率，达到控制搅拌深度和搅拌速度的目的。

5、本实用新型还设计有搅拌轴更换车，搅拌轴更换车能控制在两个方向上的运动，还能平面转动，精准对接搅拌轴快速安全地完成更换作业。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图。

图2是本实用新型的正视结构示意图。

图3是本发明中搅拌轴更换车的结构示意图。

附图标记说明：

1—一层平台；2—二层平台；3—三层平台；

4—四层平台；5—合金包车；6—合金包；

7—立柱架；8—浮动箱；9—加料仓；

10—搅拌轴更换车；11—落料管；12—搅拌轴；

13—升降变频减速电机；14—搅拌变频减速电机；15—下层更换车；

16—上层更换车；17—转动平台；18—固定套。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型提供一种铁合金炉外精炼搅拌装置，其特征在于，包括由低到高依次水平设置的一层平台1、二层平台2、三层平台3和四层平台4，所述一层平台1内滑动安装有合金包车5，所述合金包车5上设置有用于盛放铁合金溶液的顶端开口的合金包6，所述二层平台2的底面设置有用于封堵合金包6开口的包盖，包盖上开设有同时穿过搅拌轴12和落料管11的通孔，包盖能防止搅拌过程中的金属溶液和熔渣的飞溅等不安全因素发生，同时具有保温作用；同时贯穿二层平台2和三层平台3固定安装有立柱架7，所述立柱架7内沿竖直方向滑动设置安装有浮动箱8，所述浮动箱8位于最高点时穿过四层平台4，方便在四层平台4上进行检修作业，所述浮动箱8上竖直固定安装有用于对合金包6内铁合金溶液进行搅拌的搅拌轴12，所述三层平台3上设置有用于向合金包6内添加辅料的加料系统，所述二层平台2上设置有搅拌轴更换车10；浮动箱8的顶部安装有用于控制浮动箱8上下移动的升降变频减速电机13和用于控制搅拌轴12旋转的搅拌变频减速电机14。

本实施例中，所述一层平台1和二层平台2用混凝土整体浇筑，所述三层平台3和四层平台4为钢结构平台。

本实施例中，所述立柱架7由包括六根厚壁圆管整体焊接精加工构成立柱，六根立柱分为两列且以中心对称布置，立柱架7内位于中间位置的两根立柱上竖直安装有两根长齿条，所述升降变频减速电机13的输出轴上设置有齿轮，所述齿轮与所述长齿条啮合用于控制浮动箱8上升和下降；所述立柱架7的其他四根立柱上竖直设置有长导轨，所述浮动箱8上设置有与所述长导轨配合滑动的导向轮，导向轮与长导轨紧贴束缚浮动箱的升降运行，立柱架7内还设置有针对浮动箱8的配重装置，所述配重装置由配重体和滑轮组构成，配重体是由数块秤砣形状的金属饼叠放在一个有中心拉杆的托盘上组成的可调重量组件，中心拉杆上端与钢丝绳固定连接，钢丝绳绕在滑轮组上且两端分别连接配重体和浮动箱8，使配重体达到平衡浮动箱8重量的功能，能有效增加安全系数，减轻降变频减速电机的工作压力。

本实施例中，升降变频减速电机13的数量为两个，与长齿条的数量对应设置。

本实施例中，所述浮动箱8为厚壁矩形箱体结构，浮动箱8内安装有向搅拌轴12传递扭矩的旋转轴传动机构，所述旋转轴传动机构包括齿轮组和减速机，所述齿轮组一端连接搅拌变频减速电机14的输出轴，齿轮组的另一端连接减速机的扭矩输入端，减速机的扭矩输出端与搅拌轴12固定连接。

本实施例中，所述搅拌轴12为耐热钢型材焊接件，搅拌轴12外表面焊接有渣钉，渣钉外层附着有耐衬层，由于搅拌轴12为易消耗件，在铁水的高温和物理冲击作用下需要定期更换或修补，保证搅拌质量。

本实施例中，所述加料系统包括设置在三层平台上的两个加料仓9，所述加料仓9通过落料管11穿过所述包盖延伸至合金包6内，所述落料管11上设置有防止合金包6内的有害烟气上行的电动阀门，加料时各种辅料由设置在地面的螺旋输送机通过称重皮带输送至加料仓9再由落料管11进入合金包6内。

本实施例中，所述二层平台2底部设置有围绕所述包盖周侧的用于防止烟尘溢出的收尘罩，所述收尘罩通过管路连接至现有的除尘管路或除尘设备。

本实施例中，搅拌轴更换车10用于更换修为搅拌轴时使用，如图3所示，所述搅拌轴更换车10包括上层更换车16和下层更换车15，下层更换车底部安装有下层滚轮，所述二层平台2上安装有与所述下层滚轮相配合的下层导轨，通过下层滚轮和下层导轨配合使搅拌轴更换车10靠近搅拌轴，下层更换车15的顶面设置有下层导轨的上层导轨，上层更换车16安装有与所述上层导轨配合移动的上层滚轮，所述上层更换车16的顶面安装有转动平台17，上层导轨和上层滚轮配合可以调整靠近搅拌轴后垂直于下层更换车15运动方向垂直方向的距离，使转动平台17更接近搅拌轴，上层更换车16上还设置有用于卡位固定搅拌轴12的固定套18，所述固定套18为对称拼接的开设有半圆缺口的金属板，所述搅拌轴更换车10上均设置有分别控制上层滚轮、下层滚轮和转动平台的变频驱动电机，所述固定套18对搅拌轴12进行位移限制，防止搅拌轴12整体倾翻造成事故。

本实施例中，所述合金包车5上安装有控制合金包车5移动的变频驱动电机。

本实施例中，所述铁合金炉外精炼搅拌装置还包括电气控制系统，所述电气控制系统包括plc控制系统，所述升降变频减速电机13、搅拌变频减速电机14和多个变频驱动电机均分别连接plc控制系统，所述plc控制系统还连接hmi，plc控制系统对所有的信号进行采集转换，实现变频频率的设定和控制，hmi将搅拌装置的工作状态实时数据实现可视化，并通过指示灯发出报警信号。

本实用新型的操作步骤包括：

第一步：将装好合金溶液的合金包6开到冶炼工位，封闭包盖；

第二步：打开控制柜电源，确定供电正常，确定除尘设备处于开启状态；

第三步：启动升降变频减速电机13，将搅拌轴12的端头下降到指定高度；

第四步：启动搅拌变频减速电机14开始搅拌冶炼；

第五步：打开螺旋输送机开始加料；

第六步：待冶炼结束后关闭搅拌变频减速电机14，将浮动箱8上升至指定位置；

第七步:将合金包6开出冶炼位置到吊装位置，完成本次冶炼工作，搅拌轴12需要更换的话，采用搅拌轴更换车10对旧的搅拌轴12进行拆卸，并替换安装新的搅拌轴。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制。凡是根据实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。