一种稀土电解槽出金属的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明专利涉及一种稀土电解槽出金属的装置和方法，属稀土冶金领域。
【背景技术】
[0002]氧化物电解技术制备稀土金属及合金在中国发展了几十年，氟化物体系电解氧化物技术也在不断创新的基础上日趋成熟，已成为我国稀土金属生产的主要工艺。电解槽槽型的研究取得了长足进步，目前电解槽槽型有4000?7000A、10KA电解槽，极少数大型企业研究开发了 10KA以上的大型电解槽，但是出金属方式还处于人工操作阶段，该方法效率低，工人劳动强度大，还影响产品质量，极大程度上限制了我国稀土熔盐电解生产工艺的整体发展。经检索，虽然我国的一些科研机构和生产企业研制了大型电解槽出金属装置，采用虹吸原理进行自动出金属，但该技术未在实际生产中推广应用。
[0003]然而，申请人经过反复试验发现，采用虹吸原理进行自动出金属有着明显的缺陷:
1.易受电解温度影响:采用虹吸式自动出金属方法，在出金属前10-15分钟，停止加入稀土氧化物，并将电解温度升高，高出正常电解温度20-30°C，吸出稀土金属在锭模中成型好，表面光滑，无夹杂。在正常电解温度或低于正常电解温度，吸出的稀土金属在锭模中成型不好，表面不光滑，夹杂多。
[0004]2、灵活度低、装置笨重，虹吸式自动出金属装置，在密闭的浇铸室内完成稀土金属浇铸，当电解槽内稀土金属出完时，稀土金属留在浇铸室中降温，降温至30-50°C后取出，移动虹吸装置时，需将装置和浇铸室内的稀土金属一起移走，移动时很费力。
[0005]3、虹吸自动出金属方法，必须严格控制出金属的时间，这个时间很难控制，时间过短，稀土金属在电解槽内有剩余，时间过长电解槽内的熔盐也随之吸出来，熔盐液面降低，影响电解炉正常电解，还需及时向电解槽内补充电解质，待电解质熔化转变成熔融的熔盐，达到一定的高度，才能保证加入电解槽中的稀土氧化物电解。但在正常的出金属时间内，虹吸装置上升时，也有少量熔盐被吸出，电解槽内熔盐液面也降低，同时电解槽内温度波动很大；若时间过长，还可能吸干电解槽内熔盐，导致该电解槽停产。
[0006]4、虹吸出金属装置，在出金属过程中必须保证浇铸室内的真空压力在一定范围内，压力过低，电解槽内金属吸不出来，钛管容易堵塞；压力过高，吸金属速度过快，金属冲击浇铸室内锭模，金属成型不好，表面易夹杂，并且熔盐也随之吸出，电解槽内熔盐容易吸干，影响电解槽正常电解或停产。
[0007]5、电解过程中12个小时出金属4次，12小时内连续使用虹吸自动出金属装置出金属，电解槽内的熔盐温度会降低，导致加入的稀土氧化物不能完全电解，出来的稀土金属碳含量较高，产品合格率明显下降，经过2-3天的人工调整，电解槽才可正常电解。
[0008]为了克服上述诸多技术问题，本发明给出一种稀土电解槽出金属的装置和方法，其具有灵活、高效、重量轻、移动方便的优点；同时相比人工出金属操作，避免了人工出炉过程中液态金属多次与熔盐、阳极接触，造成的意外增碳因素，提高了产品的内在质量及化学成分的均一"性，产品碳含量< 0.03%，金属锭重量均勾。
[0009]本发明适应各种槽型，出金属装置体积小、重量轻，移动方便，易操作，降低了人工出金属的劳动强度，提高了工作效率，实现了稀土电解出金属技术由人工操作向机械自动化的转变，对推动稀土电解技术水平的整体升级具有重要意义。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于提供一种稀土电解槽出金属的装置和方法。该方法有利于提高产品内在质量，降低人工出金属的劳动强度，促进稀土电解技术整体水平的升级。
[0011]本发明通过以下技术方案实现:
一种稀土电解槽出金属的装置，包括:金属S勺，所述金属S勺用于从稀土电解槽底部舀取液态稀土金属；g勺柄，所述g勺柄下端与g勺固定连接；多自由度机械臂，所述多自由度机械臂包括纵移机构，所述纵移机构的第一提拉杆109下端与g勺柄上端固定连接，所述纵移机构用于驱动金属S勺上升和下降；所述多自由度机械臂还包括翻转机构，所述翻转机构驱动所述机械臂的部分在垂直平面内旋转，以使金属g勺翻转，从而倒出已舀取的液态稀土金属；所述多自由度机械臂还包括横移机构和/或旋转机构，其用于驱动所述纵移机构以横移和/或旋转的方式到达稀土电解槽上方和离开稀土电解槽的上方；控制系统，与所述多自由度机械臂电连接，用于控制所述多自由度机械臂的运动，以使金属舀勺完成舀出动作。
[0012]作为优选的技术方案，纵移机构、横移机构、旋转机构以及翻转机构选自于液压驱动装置、电机驱动装置、电磁驱动装置。
[0013]作为优选的技术方案，该装置还包括移动车，所述多自由度机械臂的一端固定于所述移动车上；在移动车上设置所述控制系统以及驱动辅助设备；所述驱动辅助设备为为所述多自由度机械臂的驱动电源或液压机械栗。
[0014]作为优选的技术方案，所述金属g勺选自于钛材料或铌材料。
[0015]作为优选的技术方案，所述控制系统通过通信模块与机械臂电连接；所述通信模块为远红外通信模块、WIFI通信模块、蓝牙通信模块。
[0016]本发明还涉及一种利用上述技术方案的装置的稀土电解槽出金属的方法，包含以下步骤:
1)控制所述多自由度机械臂运动，使金属g勺100位于所述稀土电解槽的上方；
2)控制所述纵移机构运动，使金属g勺运动至稀土电解槽中的熔盐电解质层中，静止1-15分钟使金属S勺100预热；
3 )控制所述纵移机构继续向下运动，使金属S勺的液面低于稀土电解槽中金属层的液面；本领域技术人员可以理解，金属g勺的液面指的是g勺口的平面，g勺的上表面，也就是舀勺最大容积的液面。
[0017]4)控制所述纵移机构向上运动，使盛有稀土金属的金属S勺100的底部高于金属电解槽10-1000_，停止上升；
5)控制所述多自由度机械臂运动，使金属舀勺100离开所述稀土电解槽的上方，到达浇铸锭模上方的浇铸口，控制所述翻转机构旋转，使金属g勺翻转，从而倒出已g取的液态稀土金属。
[0018]本申请人发现，由于金属比电解质比重大，熔盐电解质在稀土金属上面。在舀金属过程中，若g勺中全部是稀土金属，在锭模中浇铸后，表面易氧化，增加了后序处理难度，同时处理后的稀土金属表面也不光滑，影响了稀土金属表面质量。因此，为防止稀土金属上表面氧化，在S稀土金属时，金属S勺内必须有一定量的熔盐电解质。经过反复试验发现，熔盐电解质的厚度控制在5-8_效果最好，在锭模中浇铸时，熔盐电解质覆盖在稀土金属表面，有效防止了稀土金属表面氧化，保证了稀土金属表面质量。为了实现在金属g勺中的稀土金属上覆盖一定厚度的熔盐电解质，本发明进一步提出一种稀土电解槽出金属的装置，其包括:
金属舀勺200，所述金属舀勺用于从稀土电解槽底部舀取液态稀土金属；舀勺柄1091，所述舀勺柄下端与舀勺固定连接；
多自由度机械臂，所述多自由度机械臂包括第一纵移机构108