本发明涉及一种液态金属浮渣快速清理装置及操作方法，具体而言是涉及一种适用于有色冶金或黑色冶金过程中液态金属浮渣的高效率捞除的专用装置及其运作过程，属于冶金技术领域。
背景技术：
在火法冶金过程中，熔融的金属液被盛装在外敷耐热材料的金属液包中，由于金属液中本身存有杂质，或是由于去除杂质的工艺原因，金属液包中的液态金属的表面会出现密度普遍要小于金属液的浮动的杂渣。这些浮渣如果不及时干净地清除掉，则会对金属品质有很大的影响。另一方面，如果捞浮渣的工具效率低，则会降低生产能力，增加能耗，直接影响企业效益。目前，在黑色冶金行业中使用广泛的金属液面浮渣去除手段主要有两大类：一类是底部出料法，即通过金属液包底部的漏孔让纯净的金属液先行漏出，利用浮力使浮渣与漏孔保持一定距离，从而达到去除浮渣的目的。但该方法不适用于被普遍使用的无底部漏孔的金属液包。另一类是采用液面除浮渣的方法，这一类方法中主要有两种被普遍使用的除渣机械，一类是扒渣机，它通过使金属液包倾斜到使液面与包沿近乎持平的角度，利用可水平运动的扒板扒除浮渣。扒渣机除渣效率、除渣率都低，而且金属液也被扒出，损失较大；另一类是捞渣机，该机有一静铲和动铲，动铲旋转扫过液面，并和静铲相合，捞取浮渣。但捞渣机严重受到金属液包边沿结渣的影响，有时不能正常工作。为了克服现有除渣设备的不足，需要开发一种高效率，可靠性高的金属液包除渣装备。能有效提高除渣效率和除渣率，降低金属损失，在提高冶金质量的同时，能进一步降低除渣过程的成本。
技术实现要素：
本发明提出的是一种液态金属浮渣快速清理装置及操作方法，其目的旨在克服目前冶金行业中金属液包除渣设备工作效率低，除渣率低，金属损失大等问题。本发明的技术解决方案：一种液态金属浮渣快速清理装置，其结构包括锥形聚渣器（1）、锥形挡渣器（2）、聚渣器提升装置（3）、挡渣器提升装置（4）；其中锥形聚渣器（1）刚性联接在聚渣器提升装置（4）的底部，锥形聚渣器（1）连接聚渣器提升装置（3），聚渣器提升装置（3）固定在移载车（7）的底部；锥形挡渣器（2）联接在挡渣器提升装置（4）的底部，挡渣器提升装置（4）固定在聚渣器提升装置（3）上，聚渣器提升装置(3)生根于移载车（7）上，移载车（7）在移载轨道（8）上。其操作方法，具体包括：（1）捞渣，此时，整个装置处于金属液包的正上方，锥形聚渣器和锥形挡渣器的轴与金属液包的中轴线基本重合。首先，挡渣器提升装置将锥形挡渣器降下，没入金属液面之下一定深度。其后，聚渣器提升装置将锥形聚渣器降下，并将其内锥面的一部分没入金属液面下，此过程中锥形聚渣器与金属液面间的空气通过锥形聚渣器上部的通气孔散逸到大气中，使锥形聚渣器内部的金属液面与外部的金属液面处于同一水平。浮渣在锥形聚渣器内部锥面约束及浮力的作用下向锥形聚渣器中央聚积。挡渣器提升装置将锥形挡渣器升起，使锥形挡渣器和锥形聚渣器接触，浮渣被封锁于两者形成的封闭空间内。聚渣器提升装置将锥形挡渣器和锥形聚渣器一起提离金属液面，完成捞渣过程；（2）移载，在移载装备的协助下，整个清渣装置可被转移到合适的工作位置；（3）卸渣，整个装置被移载到废渣收集器正上方后，挡渣器提升装置将锥形挡渣器降下，利用锥形挡渣器的锥面斜度，在重力作用下使浮渣落到废渣收集器内。完成卸渣过程。本发明的特点是：其核心部件，即锥形聚渣器锥形挡渣器的清渣动作都是直线运动，动作简单，风险小，易于实现，执行机构可靠性高。整个清渣过程效率高，有效地减少了金属液的热量散失。附图说明图1是捞渣时锥形挡渣器没入金属液面的状态示意图；图2是捞渣时锥形聚渣器开始聚渣时的状态示意图；图3是捞渣时锥形聚渣器和锥形挡渣器形成浮渣封闭空间时的状态示意图；图4是捞渣时浮渣被提离金属液面时的状态示意图；图5是卸渣时的状态示意图；图6是锥形挡渣器边缘镂空齿结构俯视图。图中的1是锥形聚渣器、2是锥形挡渣器、3是聚渣器提升装置、4是挡渣器提升装置、5是金属液包、6是废渣收集器、7是移载车、8是移载轨道。具体实施方式一种液态金属浮渣快速清理装置，其结构包括锥形聚渣器（1）、锥形挡渣器（2）、聚渣器提升装置（3）、挡渣器提升装置（4）、移载车（7）、移载轨道（8）；其中锥形聚渣器（1）刚性联接在聚渣器提升装置（4）的底部，锥形聚渣器（1）连接聚渣器提升装置（3），聚渣器提升装置（3）固定在移载车（7）的底部；锥形挡渣器（2）联接在挡渣器提升装置（4）的底部，挡渣器提升装置（4）固定在聚渣器提升装置（3）上，聚渣器提升装置(3)生根于移载车（7）上，移载车（7）在移载轨道（8）上。所述锥形聚渣器(1)为一朝向下方的内表面为锥面的开放空间结构，其上端与聚渣器提升装置(3)下端刚性联接，锥形聚渣器(1)的上部为一中空结构，其上部预留有通气孔，锥形挡渣器(2)的提升轴置于该中空结构内。所述锥形挡渣器(2)为一外表面为两个底部对接的外表面为锥面的封闭结构，其上端通过锥形聚渣器(1)上部的中空结构与挡渣器提升装置(4)刚性联接。所述聚渣器提升装置(3)和挡渣器提升装置(4)可以分别上下运动，挡渣器提升装置(4)生根于聚渣器提升装置(3)的顶部，聚渣器提升装置可以带动锥形聚渣器上下运动；锥形挡渣器被刚性联接在挡渣器提升装置的底部，挡渣器提升装置又固定在聚渣器提升装置上，可以随聚渣器提升装置一起运动。移载车可以沿移载轨道运动，从而整个浮渣清理装置也可以被带到相应的工作位置。锥形聚渣器和锥形挡渣器都可各自上下运动，由于挡渣器提升装置联接在锥形聚渣器的顶部，两者不仅可以共轴线上下运动，而且锥形聚渣器升降时，锥形挡渣器也会相应地升降；锥形挡渣器的边缘有围绕周边的齿状镂空结构，其目的就是为金属液提供漏出的通道，从而减少在除渣过程中的金属的损耗。本发明中的提升装置采用的是液压缸提升方式，亦可采用其它形式的可行的提升手段。本发明中整个装置移载的方式为轨道移载车，亦可采用其它可行的移载方式，如也可采用起吊装备进行整个装置的移载。下面结合附图描述其操作过程：（1）捞渣，实施流程如图1所示，准备捞渣前，整个装置被置于金属液包5的正上方；（2）挡渣器提升装置4将锥形挡渣器2没入金属液面之下，由于锥形挡渣器下部也是一锥形，且俯视投影面积小于金属液包的液面面积，所以锥形挡渣器没入金属液面下时，在浮力作用下，浮渣将从锥形挡渣器边缘和金属液包壁间的较大的空隙上浮至金属液表面，而不会被压于锥形挡渣器之下；（3）待金属液面静止，金属液包5壁边缘的浮渣由于相互吸引，大部分向中部汇集后即可以实施聚渣操作，其过程如图2所示，聚渣操作时，聚渣器提升装置将锥形聚渣器降下，由于锥形聚渣器内壁为空间向上逐渐收拢的锥形面，随着锥形聚渣器不断下降，此时，由于锥形聚渣器上部有通气孔，其内锥面内的空气通过该通气孔向大气排出，故锥面内的金属液面与外部一致。在金属液浮力和锥形面的约束之下，浮渣将自动向金属液包中间聚积，当其最低下降到近于锥形面几何尖点时，浮渣达到最大聚中状态。此时，由于带动锥形挡渣器升降的挡渣器提升装置固定于聚渣器提升装置顶部，在聚渣器提升装置下降时，锥形挡渣器也会相应进一步下降，从而为聚积的浮渣腾出更多的聚积空间，使浮渣聚积得更为紧密。其后的浮渣封闭操作如图3所示，挡渣器提升装置提升，带动锥形挡渣器上升，当锥形挡渣器边缘与锥形聚渣器内锥面相合时停止上升。由此，锥形聚渣器内表面和锥形挡渣器上表面形成封闭空间，浮渣被约束在此封闭空间之内。如图4所示，聚渣器提升装置将上升，从而使该封闭空间脱离金属液面。其后，将静置片刻，封闭空间内的残留金属液将沿锥形挡渣器上锥面，在重力作用下向锥形挡渣器边缘汇集，并通过如图6所示的锥形挡渣器边缘镂空齿结构形成的间隙回流到金属液包内，从可减少了金属的损失；（4）移载过程的具体流程描述。残留金属回流完成后，移载车将带动整个装置沿轨道位移到卸渣工位。也可以采用其它移载方法实现这一过程，比如采用起吊位移的方法，通过起重设备将整个装置移动到相应的工位；（5）卸渣过程的具体流程描述。整个装置被移载到废渣收集器正上方就位，此时，挡渣器提升装置带动锥形挡渣器下降，浮渣封闭空间开放，浮渣将沿着锥形挡渣器上锥面，在重力作用下下落到废渣收集器中。在此过程中，可以通过振动等方式加快浮渣下落干净。浮渣落下后即完成了卸渣过程。从以上实施过程可知，本发明结构简单，运动件皆为缓慢的直线运动，操作过程易于实现，工作可靠，浮渣清理效率高，金属损失小。非常适用于火法冶金中浮渣的清理。
技术特征：
1.一种液态金属浮渣快速清理装置，其特征是包括锥形聚渣器（1）、锥形挡渣器（2）、聚渣器提升装置（3）、挡渣器提升装置（4）；其中锥形聚渣器（1）刚性联接在聚渣器提升装置（4）的底部，锥形聚渣器（1）连接聚渣器提升装置（3），聚渣器提升装置（3）固定在移载车（7）的底部；锥形挡渣器（2）联接在挡渣器提升装置（4）的底部，挡渣器提升装置（4）固定在聚渣器提升装置（3）上，聚渣器提升装置(3)在移载车（7）上，移载车（7）在移载轨道（8）上。2.根据权利要求1所述的一种液态金属浮渣快速清理装置，其特征是所述锥形聚渣器(1)为一朝向下方的内表面为锥面的开放空间结构，锥形聚渣器(1)上端与聚渣器提升装置(3)下端刚性联接，锥形聚渣器(1)的上部为一中空结构，锥形聚渣器(1)上部预留有通气孔，锥形挡渣器(2)的提升轴置于该中空结构内。3.根据权利要求1所述的一种液态金属浮渣快速清理装置，其特征是所述锥形挡渣器(2)为一外表面为两个底部对接的外表面为锥面的封闭结构，锥形挡渣器(2)上端通过锥形聚渣器(1)上部的中空结构与挡渣器提升装置(4)刚性联接。4.根据权利要求1所述的一种液态金属浮渣快速清理装置，其特征是所述聚渣器提升装置(3)和挡渣器提升装置(4)可以分别上下运动，挡渣器提升装置(4)在聚渣器提升装置(3)的顶部。5.如权利要求1所述的一种液态金属浮渣快速清理装置的操作方法，其特征在于包括如下步骤：（1）捞渣；此时，整个装置处于金属液包的正上方，锥形聚渣器和锥形挡渣器的轴与金属液包的中轴线基本重合；具体包括，1）挡渣器提升装置将锥形挡渣器降下，没入金属液面之下所预定的深度；2）聚渣器提升装置将锥形聚渣器降下，并将锥形聚渣器内锥面的一部分没入金属液面下；3）锥形聚渣器与金属液面间的空气通过锥形聚渣器上部的通气孔散逸到大气中，使锥形聚渣器内部的金属液面与外部的金属液面处于同一水平；4）浮渣在锥形聚渣器内部锥面约束及浮力的作用下向锥形聚渣器中央聚积；挡渣器提升装置将锥形挡渣器升起，使锥形挡渣器和锥形聚渣器接触，浮渣被封锁于两者形成的封闭空间内；5）聚渣器提升装置将锥形挡渣器和锥形聚渣器一起提离金属液面，完成捞渣过程；（2）移载，在移载装备的协助下，整个清渣装置可被转移到工作位置；（3）卸渣，整个装置被移载到废渣收集器（6）正上方后，挡渣器提升装置将锥形挡渣器降下，利用锥形挡渣器的锥面斜度，在重力作用下使浮渣落到废渣收集器（6）内，完成卸渣过程。 技术总结
本发明是一种液态金属浮渣快速清理装置及操作方法，其结构包括锥形聚渣器、锥形挡渣器、聚渣器提升装置、挡渣器提升装置；其中锥形聚渣器刚性联接在聚渣器提升装置的底部，锥形聚渣器连接聚渣器提升装置，聚渣器提升装置固定在移载车的底部；锥形挡渣器联接在挡渣器提升装置的底部，挡渣器提升装置固定在聚渣器提升装置上，聚渣器提升装置(3)生根于移载车上，移载车在移载轨道上。其操作方法包括1）捞渣；2）移载；3）卸渣。优点：其核心部件，即锥形聚渣器锥形挡渣器的清渣动作都是直线运动，动作简单，风险小，易于实现，执行机构可靠性高。整个清渣过程效率高，有效地减少了金属液的热量散失。可适应于冶金过程中熔融金属液表面的废渣清理。
技术研发人员：臧铁钢;孟庆如;季玲;王磊;石淑香
受保护的技术使用者：南京航空航天大学;江苏省生产力促进中心
文档号码：201510499168
技术研发日：2015.08.14
技术公布日：2017.03.22
声明：
“液态金属浮渣快速清理装置及操作方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：南京航空航天大学;江苏省生产力促进中心;
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2024年12月27日 ~ 29日 
