一种精炼、扒渣和清炉一体机的制作方法

1.本实用新型涉及铝加工技术领域，尤其涉及一种精炼、扒渣和清炉一体机。


背景技术：

2.在铝加工行业中，如铝锭、铝板、铝棒，电工铝杆及铝型材行业的铝精炼炉。首先在铝液中加精炼剂对其进行精炼处理，然后用扒渣机械手扒出铝液表面形成的浮渣。当生产几炉后（一天），炉子的四周及炉底形成一层厚厚的渣，如果不清理将大幅减少炉子应有的容积，影响炉子的产量和增加炉子的能耗，且影响铝产品的质量。
3.目前在铝加工行业中，铝水（液）的精炼完全是人工加完成，冒着720
°
c以上的高温进行作业。扒渣和清炉是通过人工驾驶铲车安装的扒渣机械手进行作业，工作条件恶劣，劳动强度大，效率低。且现有的设备功能单一，只能进行一种工作，如当精炼完成后，就需要更换扒渣设备进行扒渣处理，严重影响工作效率。
4.如申请号为cn202110067458.9的专利提出了一种电解铝加工用清炉扒渣结构，该装置包括底板、进给组件和清理组件；底板：表面设有架板，架板的侧面设有进给组件，进给组件上设有旋转组件和排渣组件，旋转组件上设有清理组件，清理组件上设有调节组件，底板的表面设有收集组件；进给组件：包括方杆、螺纹孔、支架、丝杆、副齿轮、侧板、第一电机和主齿轮，方杆贯穿架板侧面的，螺纹孔设于方杆的端面，支架固定连接在架板的侧面，丝杆的一端转动连接在支架的侧面，且丝杆的另一端螺纹连接在螺纹孔内。虽然该装置可以对炉内残渣进行清理，但是该装置并不具备精炼功能，在实际应用中，效率并不高。
5.还如申请号为cn201520946698.6的专利提出了一种铝合金精炼装置，该装置包括进气管组件、软管和精炼管；进气管组件包括第一进气管和第二进气管，第一进气管的另一端与软管连接，第一进气管上设有第一球阀和第三球阀，第二进气管的一端连接在第一进气管的侧壁上且与第一进气管连通，第二进气管上设有第二球阀，第一进气管和第二进气管的连接点位于第一球阀和第三球阀之间；精炼管包括输入管和两根输出管，输入管和两根输出管组成呈“y”形的三通结构，输入管与软管相连。虽然该装置提供了铝合金的精炼效率，但是该装置并不能进行扒渣清炉处理，其实际应用价值较低。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种精炼、扒渣和清炉一体机，包括精炼管、扒渣清炉架、横向传动组件和纵向传动组件，所述精炼管通过第一连接件分别与横向传动组件和纵向传动组件相连接，所述扒渣清炉架通过第二连接件分别与横向传动组件和纵向传动组件相连接，通过横向传动组件分别带动精炼管和扒渣清炉架进入炉内，通过纵向传动组件分别带动精炼管和扒渣清炉架在炉内移动。
7.具体的，所述第一连接件为齿条管；所述第二连接件为齿条。
8.具体的，一体机还包括防失衡组件，所述防失衡组件包括压紧液压缸、活塞杆和压紧轮，所述压紧液压缸与活塞杆相连接，所述活塞杆与压紧轮相连接，所述压紧轮与辊轮相
连接，所述辊轮与扒渣清炉架相连接。
9.具体的，所述横向传动组件包括扒渣清炉横向传动组件和精炼横向传动组件，所述扒渣清炉横向传动组件包括伺服电机b、减速机b和齿轮a（9），所述伺服电机b与减速机b相连接，所述减速机b与齿轮a相连接，所述齿轮a与齿条相连接；所述精炼横向传动组件包括伺服电机c、减速机c和齿轮b，所述伺服电机c与减速机c相连接，所述减速机c与齿轮b相连接，所述齿轮b与齿条管相连接。
10.具体的，所述纵向传动组件包括扒渣清炉纵向传动组件和精炼纵向传动组件，所述扒渣清炉纵向传动组件包括升降拖板a，所述升降拖板a上设置有伺服电机a、减速机a和滚珠丝杆a，所述伺服电机a与减速机a相连接，所述减速机a与滚珠丝杆a相连接，所述滚珠丝杆a通过丝杆螺母a与升降拖板a相连接；所述精炼纵向传动组件包括升降拖板b，所述升降拖板b上设置有伺服电机d、减速机d和滚珠丝杆b，所述伺服电机d与减速机d相连接，所述减速机d与滚珠丝杆b相连接，所述滚珠丝杆b通过丝杆螺母b与升降拖板b相连接。
11.具体的，所述扒渣清炉架上设置有扒渣清炉机械手。
12.具体的，所述精炼管呈l形。
13.具体的，一体机还设置有液压平衡装置，所述液压平衡装置包括液压平衡缸、柱塞和l板，所述液压平衡缸与柱塞相连接，所述柱塞与l板相连接，所述l板设置于升降拖板a上。
14.具体的，一体机内还设置有电控柜、液压油箱和精炼箱，所述电控柜分别与横向传动组件、纵向传动组件和防失衡组件相连接，所述液压油箱与压紧液压缸和液压平衡缸相连接，所述精炼箱与精炼管相连接。
15.具体的，所述电控柜分别与伺服电机a、减速机a、伺服电机b、减速机b和压紧液压缸等电连接。
16.具体的，一体机还设置有纵向移动组件，所述纵向移动组件包括伺服电机、减速机、车轮和钢轨，所述伺服电机与减速机相连接，所述减速机与链轮相连接，所述链轮通过链条与车轮相连接，所述车轮设置于钢轨上。
17.本实用新型的有益效果在于：具备精炼、扒渣和清炉三功能，且可完成一炉或多炉的作业，为用户降低了生产成本，提高了生产效率。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
19.图1为本实用新型俯视图；
20.图2为图1中a-a剖面图；
21.图3为图2中b-b剖面图；
22.图4为图2中d-d剖面图；
23.图5为图2中c-c剖面图；
24.图6为图2中e-e剖面图；
25.图7为图1中b-b剖面图；
26.图8为图7中f-f剖面图；
27.图9为图7中g-g剖面图；
28.图10为图7中h-h剖面图；
29.图中，1-精炼管，2-扒渣清炉架，3-扒渣清炉机械手，4-炉底，5-炉底斜面，6-炉门，7-升降拖板a，8-辊轮，9-齿轮a，10-地面，12-电控柜，13-液压油箱，14-精炼箱，15-伺服电机a，16-减速机a，17-滚珠丝杆a，18-丝杆螺母a，19-减速机b，20-伺服电机b，21-第一连接件，22-压紧液压缸，23-活塞杆，24-压紧轮，25-升降拖板b，26-伺服电机c，27-减速机c，28-第二连接件，29-齿轮b，30-伺服电机d，31-减速机d，32-丝杆螺母b，33-滚珠丝杆b，34-滑动销，35-压缩弹簧，36-压轮，37-支撑轮，38-l板，39-柱塞，40-液压平衡缸。
具体实施方式
30.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
31.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
32.下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
33.实施例1：
34.参阅图1-10，一种精炼、扒渣和清炉一体机，包括精炼管1、扒渣清炉架2、横向传动组件和纵向传动组件，所述精炼管1通过齿条管分别与横向传动组件和纵向传动组件相连接，所述扒渣清炉架2通过齿条分别与横向传动组件和纵向传动组件相连接，通过横向传动组件分别带动精炼管1和扒渣清炉架2进入炉内，所述炉为铝精炼炉，通过纵向传动组件分别带动精炼管1和扒渣清炉架2在炉内移动。本装置可实现纵向、横向和升降的三维坐标运动，在三维空间的任意位置，精炼管1和扒渣清炉架2均能达到，这样会使整机控制变得简单易行。而国内有的企业设计成纵、横和俯仰的运动。作业时，要到达三维空间的任意位置都要通过复杂的计算（如果是智能化设备），同时还需要视觉控制进行图像的处理。本实用新型无需视觉控制系统，对降低成本提高竞争力起到积极作用。
35.进一步的，在本实施例当中，由于铝精炼炉容量太大，扒渣清炉架2的伸出量很长，为了提高扒渣清炉架2的抗弯惯性矩，本实用新型的扒渣清炉架2采用两种矩管的组合设计，在其间加入8根金属条，使两矩管形成一体结构，大幅增加了扒渣清炉架2的强度和刚性，这对于大跨度悬梁臂起到了重要作用。
36.进一步的，在本实施例当中，由于扒渣清炉架2重量较重，属于大型设备。在所述精炼、扒渣和清炉一体机上还设置有防失衡组件，所述防失衡组件设置于升降拖板a7两边的两个压紧轮24的上方，所述防失衡组件包括压紧液压缸22、活塞杆23和压紧轮24，所述压紧液压缸22与活塞杆23相连接，所述活塞杆23与压紧轮24相连接，所述压紧轮24与辊轮8相连接，所述辊轮8与扒渣清炉架2相连接。当扒渣清炉架2横向伸入量大即将失衡时，右边的压
紧液压缸22启动向下压紧；当扒渣清炉架2横向退回量大即将失衡时，左边的压紧液压缸22启动向下压紧，以减少对下面两个压紧轮24的巨大压力。
37.进一步的，在本实施例当中，所述横向传动组件包括扒渣清炉横向传动组件和精炼横向传动组件，所述扒渣清炉横向传动组件包括伺服电机b20、减速机b19和齿轮a9，所述伺服电机b20与减速机b19相连接，所述减速机b19与齿轮a9相连接，所述齿轮a9与齿条相连接；所述精炼横向传动组件包括伺服电机c26、减速机c27和齿轮b29，所述伺服电机c26与减速机c27相连接，所述减速机c27与齿轮b29相连接，所述齿轮b29与齿条管相连接。
38.进一步的，在本实施例当中，所述纵向传动组件包括扒渣清炉纵向传动组件和精炼纵向传动组件，所述扒渣清炉纵向传动组件包括升降拖板a7，所述升降拖板a7上设置有伺服电机a15、减速机a16和滚珠丝杆a17，所述伺服电机a15与减速机a16相连接，所述减速机a16与滚珠丝杆a17相连接，所述滚珠丝杆a17通过丝杆螺母a18与升降拖板a7相连接，齿条安装于升降拖板a7上，伺服电机a15通过减速机a16带动滚珠丝杆a17转动，再通过安装于升降拖板a7上的丝杆螺母a18在线性滑轨上实现上升和下降运动；所述精炼纵向传动组件包括升降拖板b25，所述升降拖板b25上设置有伺服电机d30、减速机d31和滚珠丝杆b33，所述伺服电机d30与减速机d31相连接，所述减速机d31与滚珠丝杆b33相连接，所述滚珠丝杆b33通过丝杆螺母b32与升降拖板b25相连接，齿条管设置于升降拖板b25上，伺服电机d30通过减速机d31带动滚珠丝杆b33转动，再通过安装于升降拖板b25上的丝杆螺母b32在线性滑轨上实现上升和下降运动。
39.进一步的，在本实施例当中，所述精炼管1的夹持力通过紧固组件来实现，所述紧固组件包括滑动销34、压缩弹簧35（也可采用气缸或油缸）、压轮36和支撑轮37，所述滑动销34与压缩弹簧35相连接，所述压缩弹簧35与压轮36相连接，所述压轮36与齿条管相连接，所述支撑轮37设置于升降拖板b25上。
40.进一步的，在本实施例当中，所述扒渣清炉架2上设置有扒渣清炉机械手3。
41.进一步的，在本实施例当中，所述精炼管1呈l形。
42.进一步的，在本实施例当中，所述精炼、扒渣和清炉一体机内还设置有电控柜12、液压油箱13和精炼箱14。
43.进一步的，在本实施例当中，所述精炼、扒渣和清炉一体机还设置有液压平衡装置，所述液压平衡装置包括液压平衡缸40、柱塞39和l板38，所述液压平衡缸40与柱塞39相连接，所述柱塞39与l板38相连接，所述l板38设置于升降拖板a7上。通过设置液压平衡装置可平衡升降拖板a7及设置于升降拖板a7上设备的大部分重量，以减少滚珠丝杆a17及丝杆螺母a18的负荷。
44.进一步的，在本实施例当中，所述精炼、扒渣和清炉一体机还设置有纵向移动组件，所述纵向移动组件包括伺服电机、减速机、车轮和钢轨，所述伺服电机与减速机相连接，所述减速机与链轮相连接，所述链轮通过链条与车轮相连接，所述车轮设置于钢轨上。通过纵向移动组件的伺服电机，减速机输出动力，再通过链条链轮带动小车轮轴转动，从而带动小车实现运动（沿着成一条直线的多个炉子）。所述纵向移动组件的纵向运动部分除了具有工作进给运动、快速运动外，还需要实现精炼管1和扒渣清炉架2对应每个炉子的纵向定位，以实现多个炉子的精炼、扒渣和清炉的作业。
45.本实用新型的工作原理：
46.精炼时，在精炼箱14的氮气带着精炼剂通过软管接入精炼管1的尾端，精炼管1的横向伸入运动通过伺服电机c26、减速机c27、齿轮b29和齿条管带动精炼管1横向进入炉门6内，并停在精炼炉内的适当位置（靠近对面炉壁的位置），然后通过升降拖板b25上的伺服电机d30、减速机d31和滚珠丝杆b33带动精炼管1开始下降到铝水液面以下（靠近炉底4的位置），此时精炼管1向下弯头部分已经插入到精炼位置，下降停止。然后同时启动伺服电机c26进行横向运动和纵向移动组件进行前后运动，带动精炼管1在铝水中实现精炼运动（复合运动），用户可以自行设置精炼管1的运行轨迹，以达到满意的精炼效果。所述齿条管通过两对压轮36和支撑轮37实现定位，精炼管1的夹持力通过紧固组件中的压缩弹簧35来实现。
47.在精炼后，铝水中的残渣一部分吸附在精炼炉壁的四周和炉底4，一部分浮于铝水表面，需要及时扒渣。在本实用新型中扒渣和清炉共用一个扒渣清炉机械手3，所述扒渣清炉机械手3安装于扒渣清炉架2前端，具体可参见图6。
48.扒渣时，通过伺服电机b20、减速机b19、齿轮a9和齿条带动扒渣清炉架2做横向伸入运动，将扒渣清炉架机械手3伸入到精炼炉内对面的炉壁，再通过升降拖板a7上的伺服电机a15、减速机a16和滚珠丝杆a17带动扒渣清炉架机械手3在线性滑轨做上升下降，当扒渣清炉架机械手3的下边部分进入到铝水液以下适当的位置时（铝水液面以下一定的位置，示浮于铝水表面的残渣而定），通过伺服电机b20、减速机b19、齿轮a9和齿条带动扒渣清炉架2做反向退回运动。当扒渣清炉机械手3的下边缘达到靠近炉门6的炉底斜面5时，再配合升降拖板a7上的伺服电机a15、减速机a16和滚珠丝杆a17带动扒渣清炉架机械手3做复合运动，模仿斜面运动轨迹，当扒渣清炉机械手3下边缘达到炉门6时，升降停止，横向继续做退回运动，直至将浮渣拉出精炼炉外。当拉出一排浮渣后，通过纵向移动组件进行前后运动，为保证扒渣效果，纵向移动组件的运动距离应小于扒渣清炉机械手3长度，优选的，每次的运动距离为扒渣清炉机械手3长度的一半。再进行上述步骤可实现对浮渣一排一排的拉出。
49.清炉时，处于高位的扒渣清炉机械手3首先做横向伸入运动（通过伺服电机b20、减速机b19、齿轮a9和齿条实现），当达到精炼炉对面的炉壁时停止运动，然后通过升降拖板a7上的伺服电机a15、减速机a16和滚珠丝杆a17带动扒渣清炉架2做下降运动，将吸附在炉壁上的残渣铲下。当扒渣清炉机械手3下边缘达到精炼炉斜面（对面）时，扒渣精炼机械手3通过伺服电机b20、减速机b19、齿轮a9和齿条做横向退回运动的同时，配合升降拖板a7上的伺服电机a15、减速机a16和滚珠丝杆a17做复合运动（沿斜面运动）。当扒渣清炉机械手3下边缘达到炉底4（水平直线段）后，下降停止，横向继续做退回运动，当扒渣清炉机械手3下边缘达到炉底斜面5时，通过升降拖板a7上的伺服电机a15、减速机a16和滚珠丝杆a17带动扒渣清炉架2做上升运动的同时，并配合伺服电机b20、减速机b19、齿轮a9和齿条做复合运动（沿斜面运动）。当扒渣清炉机械手3下边缘达到炉门6的台阶时，上升运动停止，横向继续做退回运动，直至将精炼炉内残渣拉出炉门6为止。再通过纵向移动组件进行前后移动（同样的，为了保证清炉效果，纵向移动组件的运动距离应小于扒渣清炉机械手3长度，优选的，每次的运动距离为扒渣清炉机械手3长度的一半），重复进行上述步骤，一排一排地将吸附在精炼炉四周及底面和斜面的残渣全部清除掉，精炼炉两侧面是通过扒渣清炉机械手3的两侧边，采用刮渣的方法来完成的。
50.本实用新型提供了一种高效的集精炼、扒渣和清炉三大功能为一体的设备，可完全不需要人工操作，通过本设备可完成一炉或多炉的作业，为用户降低生产成本，提高生产
效率，增加产品竞争力起到实质性作用。
51.此处所称的“一种实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“纵向”、“横向”等表示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
52.上述实施例中，描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。