CN114516522A - 一种金属渣收集装置及收集方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种金属渣收集装置及收集方法，金属渣收集装置包括：底座；驱动部；收集部，其包括收集箱，所述收集箱设于所述底座上，与所述驱动部连接；连接软管，其连接于所述收集箱侧部且与所述收集箱连通；输送叶片，其一端设于所述收集箱内且转动连接在所述驱动部上，另一端沿所述连接软管内部通过并伸出；吸渣头，其转动连接于所述输送叶片的另一端；其中，所述输送叶片呈螺旋状，所述输送叶片内表面上设有多条与所述螺旋状输送叶片同向的输送槽。本发明通过采用特殊角度的螺旋状输送叶片和其上的多条输送槽，可有效收集狭窄区域中表面湿滑、粘稠，混合有冷却水和润滑油等难以人工收集的金属渣。
Description
技术领域
本发明涉及金属渣回收领域，具体而言，涉及一种连铸机设备狭窄区域中的金属渣收集装置和收集方法。
背景技术
连铸机生产时，在连铸机辊道和冷床区域底部存在许多从铸坯上掉落的氧化铁皮金属渣，这些氧化铁皮金属渣是可以定期回收再次进入转炉作为优质废钢使用的。而由于底部设备基座多，场地狭窄，靠抓斗机和电磁铁吸附无法完成。以往这些金属渣是需在辊道和冷床区域设备底部靠人工一铲一铲收集到帆布袋，再用行车从底部吊出装车运走。辊道和冷床区域非常狭窄，高度只有2米，且设备底部有较多废水和油污，非常湿滑且不通风，人工作业效率极低，尤其夏天作业劳动强度大。
有鉴于此，设计制造出一种能替代人工作业、提高效率的金属渣快速收集装置，特别是在狭窄区域中显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属渣收集装置及收集方法，其外形小巧、轻便，可在狭窄区域中替代人工工作，作业效率高，可有效收集表面湿滑、粘稠，混合有冷却水和润滑油等难以人工收集的金属渣。
本发明是采用以下的技术方案来实现的。
第一方面：本发明提供一种金属渣收集装置，包括：
底座；
驱动部；
收集部，其包括收集箱，所述收集箱设于所述底座上，与所述驱动部连接；
连接软管，其连接于所述收集箱侧部且与所述收集箱连通；
输送叶片，其一端设于所述收集箱内且转动连接在所述驱动部上，另一端沿所述连接软管内部通过并伸出；
吸渣头，其转动连接于所述输送叶片的另一端；
其中，所述输送叶片呈螺旋状，所述输送叶片内表面上设有多条与所述螺旋状输送叶片同向的输送槽。
进一步地，所述螺旋状输送叶片的螺旋角为60～70°。
优选螺旋角为65°。
进一步地，所述输送叶片与所述驱动部采用上转动轴承连接；
所述输送叶片与所述吸渣头采用下转动轴承连接；
优选地，所述吸渣头为圆锥形。
进一步地，所述连接软管与压缩空气管连接，
优选在所述连接软管与所述输送叶片之间形成负压环境；
优选所述压力为2.4～2.6MPa。
进一步地，所述收集部还包括排渣槽和运渣管道；
所述排渣槽连接于所述收集箱侧部且与所述收集箱连通；
所述排渣槽与所述运渣管道连通；
所述收集箱内部设有高压水喷头，可将进入收集箱内的金属渣冲洗进入排渣槽和运渣管道。
进一步地，所述高压水喷头向下倾斜与所述收集箱成35度角安装；
优选所述高压水喷头的安装位置高于所述排渣槽水平线2～3cm；
优选所述高压水喷头为扁型锯齿状喷嘴。
进一步地，所述高压水喷头在与所述输送叶片成25度夹角时喷射高压水。
进一步地，所述收集部还包括存渣斗和废渣斗，所述存渣斗和所述废渣斗并排设于所述运渣管道下部；
所述运渣管道外部包裹有电磁线圈，用于将金属渣吸附在运渣管道的管壁上，每隔一个循环周期，通过高压水喷头停止，电磁线圈断电，将所述运渣管道外部吸附的金属渣掉落至存渣斗中收集，污泥、废水进入到废渣斗。
进一步地，按照金属渣所属钢种的不同，所述电磁线圈的磁场强度不同；
通过控制励磁电流I，来控制所述电磁线圈的磁场强度；
优选所述钢种为中碳普钢时，所述励磁电流I为1.1～1.3A；
优选所述钢种为中碳合金钢时，所述励磁电流I为2.2～2.4A；
优选所述钢种为中碳特种钢时，所述励磁电流I为4.4～4.6A；
优选所述钢种为高碳普钢时，所述励磁电流I为1.5～1.7A；
优选所述钢种为高碳合金钢时，所述励磁电流I为3.2～3.4A；
优选所述钢种为高碳特种钢时，所述励磁电流I为5.5～5.7A。
第二方面：本发明提供利用上述装置进行收集的方法，包括以下步骤：
步骤a：底座被行车吊运至工作区域，将吸渣头***金属渣深处；
步骤b：驱动部开关开启，驱动输送叶片在连接软管内旋转，金属渣通过输送叶片内表面上的输送槽传送给收集部收集。
本发明具有以下有益效果：
本发明采用螺旋状的输送叶片，由于金属渣具有表面光滑的特性，同时，金属渣还混有冷却水和润滑油，具有湿滑、成小团、粘稠的特点，普通的输送皮带、输送链条，无法正常输送收集金属渣；本发明进一步根据其特点经过多次研发，采用特殊角度的螺旋状输送叶片，并在输送叶片内表面上制作多条输送槽，可增加摩擦力和金属渣粘附力，满足最大输送需求。
进一步地，本发明设计螺旋状的输送叶片的螺旋角为60～70°，避免螺旋角过小时，输送叶片直径大，所需的螺旋叶片数量多，而推进力度差，容易造成高黏性的金属渣成团且堵住的现象；且避免了当螺旋角过大造成的低黏性金属渣流失、掉落。
进一步地，本发明中的连接软管与压缩空气管连接，在连接软管内部与输送叶片之间形成了负压环境，可在吸渣头准备工作时，将金属渣吸附聚拢在吸渣头附近，并且推动金属渣在输送叶片上传送。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。
图1为本发明的金属渣收集装置正视图；
图2为本发明的金属渣收集装置俯视图；
图3为本发明的金属渣收集装置左视图；
图4为本发明的输送槽位于输送叶片内表面示意图；
图5为本发明的高压水喷头剖面结构图；
图6为本发明的高压水喷头喷嘴正视图。
图标：1-底座；2-高压水喷头；3-电机；4-电机皮带轮；5-皮带；6-叶片驱动皮带轮；7-上转动轴承；8-收集箱；9-输送叶片；10-排渣槽；11-连接软管；12-电磁线圈；13-运渣管道；14-存渣斗；15-废渣斗；16-下转动轴承；17-吸渣头；18-输送槽；19-锯齿喷嘴。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。
如图1-图6所示的金属渣收集装置，包括：底座1；驱动部；收集部，所述收集部包括收集箱8，所述收集箱8设于所述底座1上，与所述驱动部连接；连接软管11，其连接于所述收集箱8侧部且与所述收集箱8连通；输送叶片9，其一端设于所述收集箱8内且转动连接在所述驱动部上，另一端沿所述连接软管11内部通过并伸出；吸渣头17，其连接于所述输送叶片9的另一端；其中，所述输送叶片9呈螺旋状，所述输送叶片9内表面上设有多条与所述螺旋状输送叶片9同向的输送槽18。
所述底座1用于安装收集金属渣设备，可设计为框架小车结构，其结构、尺寸可随工作区域尤其是在狭窄区域工作空间工作时进行相对应的调整；在框架小车的底部四周安装有万向轮便于移动；框架小车的顶部焊接有吊耳，可以用行车将其吊至吸附金属渣的工作区域附近；框架小车的一侧安装有扶手用于推车，以便在收集金属渣过程中移动位置，对不同位置的金属渣进行收集；所述底座1上表面具有工作平台，所述驱动部和所述收集部位于所述工作平台上。
在以上实施方式中，可以采用轻便的镀锌管用于制造框架小车，内径可以采用20毫米的镀锌管。
所述驱动部包括电机3、电机皮带轮4、皮带5、叶片驱动皮带轮6；所述叶片驱动皮带轮6转动连接有所述输送叶片9，所述输送叶片9另一端穿过所述连接软管11并伸出，转动连接有所述吸渣头17。
在以上实施方式中，启动电机3转动，与所述电机皮带轮4、皮带5和叶片驱动皮带轮6连接，驱动所述输送叶片9在连接软管11内旋转。
在以上实施方式中，所述输送叶片9可通过上转动轴承7连接所述驱动部，具体地，所述输送叶片9与叶片驱动皮带轮6通过上转动轴承7连接。
在以上实施方式中，所述输送叶片9可通过下转动轴承16连接所述吸渣头17；优选所述吸渣头17为圆锥形。
在以上实施方式中，所述连接软管11、输送叶片9的长度可根据工作现场的要求变化，以适应不同工作区域的要求；优选所述输送叶片9穿过所述连接软管11并伸出20cm长度时连接吸渣头17。
由于金属渣具有表面光滑的特性，同时，金属渣还混有冷却水和润滑油，具有湿滑、成小团、粘稠的特点，普通的输送皮带、输送链条，无法正常输送收集金属渣。本发明进一步根据冶炼钢种成分、钢种密度以及含润滑油量的差异，金属渣的黏性通过化学分析可分为低黏性，中黏性，高黏性三种性质的金属渣。常用的普通螺旋状输送叶片由于过于光滑，无法满足要求，必须根据金属渣的黏性性质对螺旋状输送叶片进行适用性改进。
本发明的所述输送叶片呈螺旋状，所述输送叶片9的内表面上设有多条与输送叶片9同向的输送槽18，可增加摩擦力和金属渣粘附力，避免低黏性金属渣输送减少流少，满足最大输送需求。
在以上实施方式中，所述输送槽18至少设计为3条；所述输送槽宽度为1厘米，深度为2厘米，3条输送槽之间距离为2厘米。
在以上实施方式中，所述输送叶片9靠近连接软管11的一侧为光滑的，避免摩擦损坏连接软管11。
所述螺旋状输送叶片的螺旋角为60～70°。
本发明进一步根据金属渣特点经过多次研发，发现采用特殊角度的螺旋状输送叶片，有利于金属渣快速收集。
发明人对螺旋叶片在不同角度下的承载性能实验发现，具体如表1所示，当倾斜角度小于60度时，输送叶片直径大，所需的叶片数量多，推进力度差，高黏性金属渣容易成团而形成堵塞，造成螺旋叶片旋转，而金属渣卡住不多。当倾斜角度大于70度时，虽然解决了上述问题，由于叶片倾斜角过大又会造成低黏性金属渣流失，掉落叶片下。因此，输送叶片9设为在60度-70度之间。
进一步优选所述螺旋角为65°。
表1螺旋叶片不同角度承载性能比较
| 角度设置 | 低黏性 | 中黏性 | 高黏性 |
| ≦40度 | 好 | 略有成团 | 较多成团 |
| 50度-60度 | 略有流少 | 有成团 | 略有成团 |
| 60度-70度 | 略有流少 | 无成团 | 无成团 |
| ≧70度 | 流失 | 无成团 | 无成团 |
在一种优选的实施方案中，所述连接软管11与压缩空气管(图中未示出)连接，在所述连接软管与所述输送叶片之间形成负压环境；当压缩空气开启后即可将吸渣头17周围散落的金属渣吸拢，金属渣吸附到所述吸渣头17处通过输送叶片9的输送槽18向上输送到收集部。
优选所述压力为2.4～2.6MPa。
所述收集部还包括排渣槽10和运渣管道13，所述排渣槽10连接于所述收集箱8侧部且与所述收集箱8连通，所述排渣槽10与所述运渣管道13连通；所述收集箱8内部设有高压水喷头2，可将进入收集箱8内的金属渣冲洗进入排渣槽10和运渣管道13。
在以上实施方式中，金属渣进入所述收集箱8中，通过开启高压水喷头2，将金属渣冲洗进入排渣槽10，通过运渣管道13进行收集和电磁筛选。
所述高压水喷头2向下倾斜与所述收集箱成35度角安装。
发明人通过现场多次试验，其安装位置在排渣槽10的水平线正对面略高2～3厘米位置处，当输送叶片9呈螺旋状上升时，其外边缘刚好与排渣槽10平齐。
在以上实施方式中，高压水喷头2与输送叶片9成25度夹角时喷射高压水，可将输送叶片9上的金属渣冲到排渣槽10中。
在以上实施方式中，为了增加高压水喷头2的喷射能力，所述高压水喷头2为扁型锯齿状喷嘴，不仅水流压力大，同时锯齿状喷嘴还可以保持水流细微的水柱而不会散射，喷头紧固，实际应用效果非常实用。
所述收集部还包括存渣斗14和废渣斗15，所述存渣斗14和所述废渣斗15并排设于所述运渣管道13下部；
所述运渣管道13外部包裹有电磁线圈12，用于将金属渣吸附在运渣管道13的管壁上，每隔一个循环周期，通过高压水喷头2停止，电磁线圈13断电，将所述运渣管道13外部吸附的金属渣掉落至存渣斗14中收集，污泥、废水进入到废渣斗15。
在以上实施方式中，金属渣沿着排渣槽10输送至运渣管道13，由于运渣管道13外部包裹有电磁线圈12，电磁线圈12通电后产生电磁场，金属渣被吸附在运渣管道13的管壁上，污泥顺着水流从排渣槽10底部的小孔流入到下部的废渣斗15中。以运渣管道13管壁上吸附满金属渣为一个工作周期，待一个工作周期后，停止高压水喷头2，电磁线圈13断电，金属渣掉入存渣斗14中。通过不断重复上述过程，循环筛选、分离出金属渣和废水、污泥。
在以上实施方式中，优选一个工作周期为10～12min。
在以上实施方式中，按照金属渣所属钢种的不同，所述电磁线圈的磁场强度不同。
为防止磁力过大造成金属渣磁化和浪费电能，又要完全吸附分离原则，金属渣本身金属结构(含锰、铬、锌等特种金属)不易电磁吸附在运渣管道13；根据电磁感应原理与金属渣本身金属成分，通过控制励磁电流I，来控制所述电磁线圈的磁场强度。
磁场强度的计算公式：
H＝N×I/Le
其中，H为磁场强度，单位为A/m；N为励磁线圈的匝数；I为励磁电流的测量值，单位A；Le为运渣管道的有效磁路长度，单位为m。
在以上实施方式中，励磁电流I为直流变流器提供，通过改变直流变流器输出的不同数值的励磁电流，即可增大和降低每组电磁线圈磁场强度，从而有效吸附金属渣，根据不同钢种成分的金属渣可以调整磁场强度。
在以上实施方式中，所述励磁线圈的匝数N设定为200匝，所述运渣管道的有效磁路长度Le为0.5m。
优选所述钢种为中碳普钢时，所述励磁电流I为1.1～1.3A；
优选所述钢种为中碳合金钢时，所述励磁电流I为2.2～2.4A；
优选所述钢种为中碳特种钢时，所述励磁电流I为4.4～4.6A；
优选所述钢种为高碳普钢时，所述励磁电流I为1.5～1.7A；
优选所述钢种为高碳合金钢时，所述励磁电流I为3.2～3.4A；
优选所述钢种为高碳特种钢时，所述励磁电流I为5.5～5.7A。
经过现场的试验和验证，不同钢种的实际励磁电流值I正负差值为±0.5A。
本发明通过实验进一步验证了螺旋状输送叶片9在有无输送槽以及压缩空气管给予负压环境的金属渣收集装置承载性能，具体如表2所示。
表2不同条件下收集装置承载性能
本发明给出了利用上述金属渣收集装置进行收集的方法，包括：
步骤a：底座被行车吊运至工作区域，将吸渣头***金属渣深处；
步骤b：驱动部开关开启，驱动输送叶片在连接软管内旋转，金属渣通过输送叶片内表面上的输送槽传送给收集部收集。
具体实施方式为：将底座1用行车吊运至工作区域，接通电源到电机电控箱，接通压缩空气到管道上的阀门入口处；吸渣头17垂下至金属渣处，开启压缩空气阀门，调节好压力，将附近的金属渣吸附到吸渣头17周围形成小堆；开启电机3，电机皮带轮4转动皮带5再带动叶片驱动皮带轮6通过上转动轴承7和下转动轴承16使输送叶片9顺时针转动，输送叶片9顺时针转动后，地面上的金属渣逐步沿着连接软管11上移至收集箱8中。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种金属渣收集装置，其特征在于，包括：
底座；
驱动部；
收集部，其包括收集箱，所述收集箱设于所述底座上，与所述驱动部连接；
连接软管，其连接于所述收集箱侧部且与所述收集箱连通；
输送叶片，其一端设于所述收集箱内且转动连接在所述驱动部上，另一端沿所述连接软管内部通过并伸出；
吸渣头，其转动连接于所述输送叶片的另一端；
其中，所述输送叶片呈螺旋状，所述输送叶片内表面上设有多条与所述螺旋状输送叶片同向的输送槽。
2.根据权利要求1所述的金属渣收集装置，其特征在于，所述螺旋状输送叶片的螺旋角为60～70°；
优选螺旋角为65°。
3.根据权利要求1所述的金属渣收集装置，其特征在于，
所述输送叶片与所述驱动部采用上转动轴承连接；
所述输送叶片与所述吸渣头采用下转动轴承连接；
优选所述吸渣头为圆锥形。
4.根据权利要求1所述的金属渣收集装置，其特征在于，所述连接软管与压缩空气管连接，
优选在所述连接软管与所述输送叶片之间形成负压环境；
优选所述压力为2.4～2.6MPa。
5.根据权利要求1所述的金属渣收集装置，其特征在于，所述收集部还包括排渣槽和运渣管道；
所述排渣槽连接于所述收集箱侧部且与所述收集箱连通；
所述排渣槽与所述运渣管道连通；
所述收集箱内部设有高压水喷头，可将进入收集箱内的金属渣冲洗进入排渣槽和运渣管道。
6.根据权利要求5所述的金属渣收集装置，其特征在于，所述高压水喷头向下倾斜与所述收集箱成35度角安装；
优选地，所述高压水喷头的安装位置高于所述排渣槽水平线2～3cm；
优选地，所述高压水喷头为扁型锯齿状喷嘴。
7.根据权利要求6所述的金属渣收集装置，其特征在于，所述高压水喷头在与所述输送叶片成25度夹角时喷射高压水。
8.根据权利要求5所述的金属渣收集装置，其特征在于，所述收集部还包括存渣斗和废渣斗，所述存渣斗和所述废渣斗并排设于所述运渣管道下部；
所述运渣管道外部包裹有电磁线圈，用于将金属渣吸附在运渣管道的管壁上，每隔一个循环周期，通过高压水喷头停止，电磁线圈断电，将所述运渣管道外部吸附的金属渣掉落至存渣斗中收集，污泥、废水进入到废渣斗。
9.根据权利要求8所述的金属渣收集装置，其特征在于，按照金属渣所属钢种的不同，所述电磁线圈的磁场强度不同；
通过控制励磁电流I，来控制所述电磁线圈的磁场强度；
优选所述钢种为中碳普钢时，所述励磁电流I为1.1～1.3A；
优选所述钢种为中碳合金钢时，所述励磁电流I为2.2～2.4A；
优选所述钢种为中碳特种钢时，所述励磁电流I为4.4～4.6A；
优选所述钢种为高碳普钢时，所述励磁电流I为1.5～1.7A；
优选所述钢种为高碳合金钢时，所述励磁电流I为3.2～3.4A；
优选所述钢种为高碳特种钢时，所述励磁电流I为5.5～5.7A。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的金属渣收集装置进行收集的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a：底座被行车吊运至工作区域，将吸渣头***金属渣深处；
步骤b：驱动部开关开启，驱动输送叶片在连接软管内旋转，金属渣通过输送叶片内表面上的输送槽传送给收集部收集。
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