一种铜合金熔炼自动化系统

技术领域

本发明涉及铜合金加工领域，具体是一种铜合金熔炼自动化系统。

背景技术

铸锭生产是铜合金加工的第一道工序，也是至关重要的一个环节，优质的铸锭是后续加工产品的质量保障，也是后续加工工艺顺利实施的保障，是本领域技术核心之一。由于熔铸工序的技术特点，在熔炼过程要往高温熔炉有序加入原料，原料在熔化过程中，极易发生架料、结壳等现象，即下部熔化的炉料和上部的未熔原料脱离，造成未熔化的假象，导致继续送电熔体过烧，严重时可以烧穿炉壁，发生漏炉事故，造成重大损失。现有技术在熔炼过程中，由于细碎料易浮在熔体表面氧化造渣和挥发，也容易被高速除尘吸入抽尘装置，熔炼损耗高。为防止架料，熔炼工艺明确规定加入炉料后要观察、捣料、压料，炉料熔化后为了保证均匀性需要加强搅拌。另外在精炼过程要加入精炼剂，进行升温、捞渣和熔体覆盖等操作，作业人员不可避免要面对1000℃以上的高温、挥发物进行作业，特别是含有易挥发元素的高锌黄铜合金，作业环境差、劳动强度大。同时由于人工操作的不可控因素较多，差异性较大，易给产品质量带来隐患。多年来，熔铸工序一直是劳动强度最大、作业环境最差的工序，尽管熔炉技术不断创新，但人工作业一直难以被取代。

现有自动化加料技术是从熔炉上部把原料推入或吊入，专利CN202609607公开了一种加料机，就是从上部炉口一次性加入炉料，这种设备适合独立的单体熔炼炉，采用间歇式熔炼，熔炼结束，熔体转出后，熔炼炉重新投料、化料。但使用该设备时，炉口向上敞开，必然造成粉尘、烟气污染环境。对于双体并联炉更是无法使用，因为双体并联炉的化料是在两台熔炼炉之间交替进行，当一台熔炼完成后，另一台正在熔炼作业，高温挥发也不适宜从炉顶部敞口、从高处加料，只能从侧面加料。专利CN105605936 公开了一种难熔金属的熔炼搅拌装置，该设备仅适用于小型干锅炉。专利CN212320460公开了一种熔炼搅拌装置，该搅拌装置是一种固定装置，主要用于熔体搅拌，不能完成同时进行压料、移动和扒渣的操作。

减少熔炼作业人员劳动强度、改善作业环境，同时稳定产品质量，清洁生产，是铜合金加工领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种铜合金熔炼自动化系统，该系统可实现铜合金熔炼全流程操作的自动化，改善人工作业环境，降低作业人员的劳动强度，节约人力；提高原料的熔炼效率，降低金属烧损，减少资源浪费；改善抽尘罩的封闭性，达到清洁生产，利于作业人员健康。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种铜合金熔炼自动化系统，包括设置在铜合金熔炼炉的炉池周边的加料装置、压料装置、搅拌装置和捞渣装置，所述的加料装置、压料装置、搅拌装置和捞渣装置的运作分别由控制装置控制，所述的铜合金熔炼炉的炉口设有可开合的炉门，所述的炉池的上方设有抽尘罩，所述的抽尘罩的正面开设有可开合的加料窗口，所述的加料装置包括可倾转的加料斗，所述的加料斗的前舌的大小与所述的加料窗口相匹配，所述的压料装置设置在所述的加料窗口的对面，所述的压料装置包括可升降及水平移动的压料悬臂、压料杆和压料器，所述的压料杆固定在所述的压料悬臂上，所述的压料器固定在所述的压料杆上，所述的搅拌装置包括可升降的搅拌悬臂、搅拌杆和叶片，所述的搅拌悬臂与所述的抽尘罩密封活动链接，所述的搅拌杆可水平移动地安装在所述的搅拌悬臂上，所述的叶片安装在所述的搅拌杆上，所述的捞渣装置包括可升降的捞渣悬臂、捞渣杆和捞渣勺，所述的捞渣悬臂与所述的抽尘罩密封活动链接，所述的捞渣杆可水平移动地安装在所述的捞渣悬臂上，所述的捞渣勺可旋转地安装在所述的捞渣杆上，所述的炉池的侧壁开设有出渣口，所述的出渣口与一集渣箱相通。

本发明铜合金熔炼自动化系统可实现铜合金熔炼全流程操作的自动化，包括熔炼炉加料自动化、熔炼过程的压料及捣料自动化、熔体搅拌自动化、熔炼扒渣自动化，可改善人工作业环境，降低作业人员的劳动强度，节约人力。

加料窗口设置在抽尘罩的正面。由于不需要人工操作，加料窗口的尺寸可大幅减小，只需满足加料斗的前舌的大小即可。加料窗口在不用时闭合，以防止挥发物外溢。

配比好的炉料吊入加料斗，加料时，加料斗倾斜，将炉料经加料窗口自动送入熔炼炉，不再需要作业人员辅助加料。

压料杆和压料器可随压料悬臂升降，实现压料自动化，不使用时不占用炉池上方的空间。压料杆用于整理炉料，使其紧密无架桥。压料器下降时，能够将炉料强力压入已熔化的熔体中，特别适用于铜米、车屑等细碎料，压料器可有效避免因细碎料浮在熔体表面而造成的氧化造渣，从而提高原料的熔炼效率，降低烧损，减少资源浪费。

搅拌装置的搅拌悬臂可带动搅拌杆和叶片上下移动，在起到搅拌作用的同时，可起到捣料作用，将炉内的料压入熔体中，避免原料化料过程中的架桥现象和结壳现象，提高熔化效率。搅拌杆可水平移动，以完成全熔池的熔体搅拌。

捞渣装置的捞渣悬臂可带动捞渣杆和捞渣勺上下移动，捞渣勺不用时收起，使用时落下。需要捞渣时，落下捞渣勺，捞渣勺将炉渣向出渣口聚集、舀出，使炉渣经出渣口进入集渣箱统一收集处理，彻底解决了传统人工捞渣时需要在1000℃以上的高温下作业的问题。

搅拌悬臂和捞渣悬臂分别与抽尘罩密封活动链接，搅拌悬臂或捞渣悬臂上下移动时，抽尘罩可同时上下滑动，既满足搅拌悬臂和捞渣悬臂的移动，同时由于自动化操作的稳定性，抽尘罩的封闭性更好，克服了传统人工操作方式下的环境控制不足、挥发物易溢出的问题，达到清洁生产，利于作业人员健康。

作为优选，所述的加料斗的后部可升降地安装在一小车上，所述的小车可前后、左右移动。以小车作为加料斗的载体，结构简单，使用方便、灵活。

作为优选，所述的加料装置为脉冲加料装置，其加料斗的倾转角度为0~30°。脉冲加料装置可将炉料缓缓分次加入熔炼炉中，更好地满足不同原料的加料顺序需要。

作为优选，所述的铜合金熔炼炉为单体熔炼炉；或者，所述的铜合金熔炼炉为由两台并联的炉子构成的双体并联熔炼炉，所述的加料窗口的数量为两个，每个所述的加料窗口对应一台炉子。本发明应用于双体并联熔炼炉时，可进一步提高双体并联熔炼炉的熔炼效率。

作为优选，所述的抽尘罩包括罩体，所述的罩体的两侧分别与第一连接板和第二连接板活动链接，所述的搅拌悬臂与所述的第一连接板密封固定连接，所述的捞渣悬臂与所述的第二连接板密封固定连接。搅拌悬臂带动第一连接板向下移动时，第二连接板不动，罩体的与第一连接板活动链接的一侧随第一连接板向下移动，同理，捞渣悬臂带动第二连接板向下移动时，第一连接板不动，罩体的与第二连接板活动链接的一侧随第二连接板向下移动，从而保证铜合金熔炼的全流程自动化操作过程中抽尘罩的总体封闭性，确保挥发物不外溢。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1）本发明铜合金熔炼自动化系统可实现铜合金熔炼全流程操作的自动化，包括熔炼炉加料自动化、熔炼过程的压料及捣料自动化、熔体搅拌自动化、熔炼扒渣自动化，改善人工作业环境，降低作业人员的劳动强度，节约人力；

2）本发明铜合金熔炼自动化系统可提高原料的熔炼效率，降低金属烧损，减少资源浪费；采用本发明铜合金熔炼自动化系统后，抽尘罩收集的尘灰中铜含量较传统熔炼工序下降40~60%；

3）本发明改善了抽尘罩的封闭性，克服了传统人工操作方式下的环境控制不足、挥发物易溢出的问题，达到清洁生产，利于作业人员健康。

附图说明

图1为移除抽尘罩顶部后的实施例中铜合金熔炼自动化系统的俯视示意图；

图2为图1中A-A剖视图（含抽尘罩顶部）；

图3为图1中B-B剖视图（含抽尘罩顶部）；

图4为实施例中铜合金熔炼自动化系统的加料状态示意图；

图5为实施例中铜合金熔炼自动化系统的压料状态示意图；

图6为实施例中铜合金熔炼自动化系统的搅拌状态示意图一；

图7为实施例中铜合金熔炼自动化系统的搅拌状态示意图二；

图8为实施例中铜合金熔炼自动化系统的捞渣状态示意图一；

图9为实施例中铜合金熔炼自动化系统的捞渣状态示意图二。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例的铜合金熔炼自动化系统，如图所示，包括设置在铜合金熔炼炉6的炉池61周边的加料装置1、压料装置2、搅拌装置3和捞渣装置4，加料装置1、压料装置2、搅拌装置3和捞渣装置4的运作分别由控制装置（图中未示出）控制，铜合金熔炼炉6的炉口62设有可开合的炉门（图中未示出），炉池61的上方设有抽尘罩5，抽尘罩5的正面开设有可开合的加料窗口51，加料装置1包括可倾转的加料斗11，加料斗11的前舌的大小与加料窗口51相匹配，压料装置2设置在加料窗口51的对面，压料装置2包括可升降及水平移动的压料悬臂21、压料杆22和压料器23，压料杆22固定在压料悬臂21上，压料器23固定在压料杆22上，搅拌装置3包括可升降的搅拌悬臂31、搅拌杆32和叶片33，搅拌悬臂31与抽尘罩5密封活动链接，搅拌杆32可水平移动地安装在搅拌悬臂31上，叶片33安装在搅拌杆32上，捞渣装置4包括可升降的捞渣悬臂41、捞渣杆42和捞渣勺43，捞渣悬臂41与抽尘罩5密封活动链接，捞渣杆42可水平移动地安装在捞渣悬臂41上，捞渣勺43可旋转地安装在捞渣杆42上，炉池61的侧壁开设有出渣口63，出渣口63与一集渣箱（图中未示出）相通。

本实施例中，加料斗11的后部可升降地安装在一小车12上，小车12可前后、左右移动；加料装置1为脉冲加料装置1，其加料斗11的倾转角度为0~30°。

本实施例中，抽尘罩5包括罩体52，罩体52的两侧分别经现有活动铰链（图中未示出）与第一连接板53和第二连接板54活动链接，搅拌悬臂31与第一连接板53密封固定连接，捞渣悬臂41与第二连接板54密封固定连接。

本申请文件中使用到的各个零件的具体连接方式均可采用现有技术中成熟的常规手段，控制装置为常规的已知设备。

应用案例1：熔铸炉号20211135B，配料2000公斤，原料：铜米、回收屑沫、加工边角料，废棒、线、金属锌等。按配比配料，装入加料斗11。铜合金熔炼炉6内留有一定量的起熔体，载有加料斗11的小车12移动到炉口62，炉门和加料窗口51开启，加料斗11倾斜，开始脉冲加料；加到炉内高度的五分之四时，高压升温化料，搅拌杆32移动，捣料并整理炉料（捣料状态示意图可参见图6和图7），使其紧密无架桥；炉内料接近化完时，加料斗11继续加料，此时炉内已有较多铜水，继续加料至炉口62下方，搅拌杆32返回，移动压料器23，将炉料强力压入已熔化的熔体中，和熔体充分接触，加速熔化；炉内料快化完时，重复以上动作，继续加料，直到炉内料全部化完。炉内料化完后，继续升温，压料器23复位待用。搅拌杆32工作，整理液面，然后深入熔体往返搅拌，使炉料充分熔化、均匀和合金化；熔体继续升温，达到工艺要求后保温，此时搅拌杆32上移，在液渣界面往返搅动，促进渣液分离，最后在渣层搅动，使裹入渣中的铜液进一步析出，之后搅拌杆32复位。按工艺要求静置，然后捞渣装置4工作，落下捞渣勺43，开始扒渣，捞渣勺43将炉渣向出渣口63聚集、舀出，使炉渣经出渣口63进入集渣箱统一收集处理。达到扒渣要求后，捞渣装置4停止工作，捞渣悬臂41带动捞渣杆42和捞渣勺43复位待用。取炉前分析试样合格，等待转炉，全部熔炼结束。经检测，该熔次铸锭产品合格，后续加工的终产品符合产品标准要求。

应用案例2：熔铸炉号202110216B，配料2000公斤，原料：铜米、回收屑沫、加工边角料，废棒、线、金属锌等。按配比配料，装入加料斗11。铜合金熔炼炉6内留有一定量的起熔体，载有加料斗11的小车12移动到炉口62，炉门和加料窗口51开启，加料斗11倾斜，开始脉冲加料；加到炉内高度的五分之四时，搅拌杆32移动，捣料并整理炉料，使其紧密无架桥；炉内料接近化完时，加料斗11继续加料，此时炉内已有较多铜水，继续加料至炉口62下方，搅拌杆32返回，移动压料器23，将炉料强力压入已熔化的熔体中，和熔体充分接触，加速熔化；炉内料快化完时，重复以上动作，继续加料，直到炉内料全部化完。炉内料化完后，继续升温，压料器23复位待用。搅拌杆32工作，整理液面，然后深入熔体往返搅拌，使炉料充分熔化、均匀和合金化；熔体继续升温，达到工艺要求后保温，此时搅拌杆32上移，在液渣界面往返搅动，促进渣液分离，最后在渣层搅动，使裹入渣中的铜液进一步析出，之后搅拌杆32复位。按工艺要求静置，然后捞渣装置4工作，落下捞渣勺43，开始扒渣，捞渣勺43将炉渣向出渣口63聚集、舀出，使炉渣经出渣口63进入集渣箱统一收集处理。达到扒渣要求后，捞渣装置4停止工作，捞渣悬臂41带动捞渣杆42和捞渣勺43复位待用。取炉前分析试样，结果有元素含量不符合出炉要求，计算冲淡补偿元素，将补偿料装入加料斗11，经加料窗口51加入炉内，再单独开启搅拌装置3，对熔体进行化料搅拌、均匀化、分离渣等操作，重新取样合格后，等待转炉，全部熔炼结束。经检测，该熔次铸锭产品合格，后续加工的终产品符合产品标准要求。

多熔次铸锭生产后，经检测统计，采用本发明铜合金熔炼自动化系统后，抽尘罩5收集的尘灰中铜含量由传统熔炼工序的12~20%下降到5~12%。