电石炉专用出炉机器人研发与使用
电石炉
电石炉、净化、气烧石灰窑、自控、碳材干燥初步方案天立环保工程股份有限公司二0一一年四月一、公司简介天立环保工程股份有限公司注册于北京中关村科技园区，是一家专业从事密闭式电石炉、高活性气烧石灰窑的研发与设计、电石炉粉尘的环保治理及炉气净化综合利用工作以及开放式、半密闭式电石炉改造的高新技术企业。
公司消化吸收国际密闭式电石炉先进技术，并结合我国生产实际不断创新与改进，达到节能降耗与环保的双重效益。
公司已于2011年1月份登陆创业板上市（股票代码300156）。
公司现有职工近400余人，中级以上工程技术人员150余人，其中拥有博士6人，高级技术职称人员26人。
几年来，先后在新疆、山西、青海、云南等地区完成了电石炉、电解精炼炉等数十个工业炉窑项目的主体成套设备的制作与安装，企业通过ISO9001质量管理体系认证。
公司制造基地位于浙江省诸暨市，占地面积6万平方米，为浙江省科技型企业。
拥有C6063落地车床，CW61100B大型卧式车床，B2016A龙门刨床，C5235双柱立式车床，Q11-25×2500重型剪板机，W12-25×2000卷板机等大型设备，还具有200m2普通材料焊接平台及不锈钢专用焊接平台各一套，超声探伤仪等各类生产设备与检测设施。
年生产金属加工结构件15000余吨。
公司内设有一个省级节能环保技术研发中心、一个厂级研究所，主要从事冶金、化工设备的研发。
我们以“科技立业，诚信天下”的经营理念，“优质高效，用户满意的服务宗旨，创新立业，更快更强，为用户创造更大的利益。
主要专有技术☆全程计算机控制及仿真优化技术☆节能型不结垢闭式循环冷却水技术（专利）☆改进型组合把持器系统☆低压功率因数补偿系统☆电石炉电气参数和几何参数的优化设计☆节能型短网设计及布置（专利）☆炉气高温净化系统☆双套筒气烧石灰窑系统10.1.1主要改进、创新、专有、专利技术简介1．全程计算机控制及仿真优化技术为了使电石炉处于最佳运行状态，除出炉系统需人工操作外，其他所有系统都由计算机控制，如：配料、上料、加料、电极压放、功率调节、炉压控制、变压器及料位系统的监控报警、冷却水、烟气净化控制报警。
工业机器人在八钢欧冶炉炉前泥炮加泥过程中的使用
工业机器人在八钢欧冶炉炉前泥炮加泥过程中的使用摘要：泥炮是高炉生产中的关键设备之一，是在高炉出铁后，将炮泥压出堵住出铁口的设备，炮泥是用来封堵出铁口的耐火材料，通过泥炮打入铁口堵住铁水。
关键词：加泥机器人； AGV ；机械臂引言八钢欧冶炉泥炮的炮泥填充目前采用人工方式，每次只能填充一块炮泥，需人工用小车倒运至炮泥填充处进行填充，作业过程中需进行多次顶泥作业，并在炮泥添加完成后将顶泥作业遗留的多余炮泥切除。
每次装填炮泥作业需2人配合，作业时间30分钟左右，每次泥炮的炮泥使用量为200L，约40块，每天需作业10-12次，正常泥炮每2-3小时进行一次填装，最短泥炮每30min进行一次填装。
1配置概述1.1配置说明八钢欧冶炉有两个出铁口，在欧冶炉炉前配备一套自动加炮泥机器人装置。
在碾泥房配套一台成型机用于欧冶炉泥炮机所需炮泥的成型制作。
自动加炮泥机器人装置主要包括机器人、AGV和电气控制系统等设备。
1.2装载机器人装载机器人选用臂长不低于2850mm，机器人总重量约为1000KG。
（如图一）图一1.3机器人多功能夹具装载机器人搭载多功能夹具，根据炉前泥炮机及炮泥结构形式设计。
（如图二）图二1.4 AGV叉车及辅助装置AGV叉车及辅助装置包含AGV叉车本体、AGV充电桩及AGV调度系统。
用于实现炮泥筐在指定位置的搬运。
1.5机器人移动小车及轨道当设备处于待机或停机状态时，机器人处于原始位置；当自动加炮泥装置运行时，机器人移动小车沿着轨道运行至工作位，待到达工作位后，机器人移动小车抱闸抱死，机器人开始动作。
装载完成后机器人移动小车抱闸打开，机器人小车沿轨道返回原始位，防止高温对于机器人系统的伤害。
1.6炮泥载具每个炮泥载具内可放置25个炮泥，炮泥采用立式放置。
采用导柱定位方式以便于载具之间的叠放，同时为了防止炮泥在装载时发生偏移现象，为每个炮泥口均安装了支撑柱。
（如图三）图三1.7炮泥载具检测装置根据炮泥载具的高度设定多层检测光电传感器，可以有效的判断当前区域的载具放置情况，指导AGV叉车的工作。
矿热炉电石生产工艺、入炉深度与电气理论、电流电压控制等参数的探讨
矿热炉电石生产工艺、入炉深度与电气理论、电流电压控制等参数的探讨一、关于电极入炉深度：电石炉电极入炉深度，始终是电石生产行业所关注的的核心话题，电石厂也去过许多电石企业进行学习，同时也对电极入炉深度的问题进行探讨，大部分企业都认为电极入炉深度应控制在1000mm以上，而且作为工艺参数进行严格控制。
但电极入炉1000mm以上的理论依据从何而来?经过查阅电石生产资料与文献，很多都会提及电极入炉，但没有明确具体的数值，仅在资料中发现两处描述: 第一段描述为：炉子主要用电阻熔炼，为此，电极头应保持在炉料面以下1100-1300毫米。
操作过程中，通过经验会得出更精确的数字。
第二段描述为：为了保持炉子工作良好和平稳，电极渗透性良好，并且所有电极都要相同。
这可以通过测量从电极头到炉底的距离来控制，度量应按需要时进行，但至少每隔一天度量一次。
电极头和炉底之间的最佳距离要求为1.1-1.3米，但可按经验确定。
看似两段描述的数据相互矛盾，但仔细推敲，第一段描述中明确指出电极头在炉料面以下1100-1300毫米，电石炉料柱距离炉壳上沿距离为430mm左右，入料深度较入炉深度多430mm，如果料柱烧损，则入料深度与入炉深度的差值会更大。
第二段关于电极入炉的描述，是写在电石炉启动阶段，入炉深度的描述与电石炉实际启动阶段的入炉深度一致。
对于27000KVA电石炉来说，电石炉炉膛深度为2650mm，底部铺300mm碳，底焦上放置启动缸，其高度为1500mm，内部填满焦炭，三相电极正是座在启动缸顶部，所以此时电极入炉850mm，在送电后星接电压较低，为了尽快提高炉底温度，必须将电极下降400mm左右，此时电极端头距炉底1400mm,但随着电石炉负荷的提升，电压、电流会逐渐增大，电极势必会上升，电极上升的程度也要视炉料电阻的大小，根据以往生产过程，一般会上升800mm以上，这也是电石炉启动必须要经历的过程，也就是说在正常生产时，电极入炉会在450mm左右，这里说的入炉深度是以炉壳上沿为基准进行描述的，如考虑料柱高于炉壳上沿及料柱烧损情况，入料深度为880-1300mm,与资料中描述差距不大。
电石炉操作
电石炉操作一、出炉操作：1、拉锅前的检查：首先要检查所有的电石锅按照要求将锅底所有缝隙全部垫好，确定无漏垫处。
所有的小车连板连接牢固，无脱焊。
连接板之间的销子全部插好。
轨道内的电石彻底清理干净，导向轮转动灵活。
2出炉前的检查：检查托泥铲、堵眼用封枪、钢钎以及堵眼用泥球的备用数量（20个）和质量是否能够满足出炉需求，严禁使用过湿或冰冻的泥球堵眼。
3、烧眼操作：使用烧穿器修整炉眼，必须待烧穿器上安装的碳棒穿过出炉档屏还未接触到炉眼前将烧穿器的铜排合闸送电。
修眼完毕后，将烧穿器拉出炉眼，即刻断开烧穿器铜排供电后，方可将烧穿器拉出出炉挡屏。
4、炉眼的维护保养：正常的炉眼及形状应呈喇叭形，炉眼的外径必须要保证在300mm以上，炉眼的内径必须保证在60mm以内。
炉眼的深度维持在500～800mm，并保持一定的坡度，炉眼高度控制在炉舌根部20mm~50mm。
正常生产中炉眼深度及高度要严格把关，只有这样才能保证按时出炉。
当炉眼打不开，炉子三相不通而电石不易流出时，经几次出炉电石在出炉口堆积，致使炉眼不够深度等情况，就必须使用烧穿器烧眼维护，以保持炉眼的正常要求，同时严格控制不要使炉眼上移，以防止炉底上涨。
5、通过出炉判断炉况：出炉时通过捅炉圆钢的感觉，结合电石流出时的流速颜色，光亮度等，来判断炉况，这种感觉和判断应及时报告班长。
一般捅入轻松，圆钢上电石较厚，说明炉温高，炉内畅通，电石质量高，配比可能偏高。
捅入轻松，圆钢上电石较薄，颜色发白，说明炉温高，炉内畅通，电石质量高，配比合适，如果炉内坚硬，甚至夹圆钢，则炉温低，炉内不通，如果带出生料说明料层不好有塌料等，如果捅不进，有沉淀则说明炉温低或炉底上涨。
6、通过炉前化验判断炉内情况：当班炉前热样必须控制在285L/kg~295L/kg，如果在炉前热样检测过程中，如果电石反应彻底而且检测后的水较白，则说明炉料配比较低，需要适当提升炉料配比。
如果炉前热样检测后存在炭材积渣，则说明炉温较低炭材未完全反应完毕，此现象说明：一是炉料配比偏高，二是炉温较低。
电石炉工艺流程及工艺原理
电石炉工艺流程及工艺原理下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!电石炉是生产电石（乙炔前体）的主要设备，其工艺流程和工艺原理如下：1. 原料准备在电石炉工艺中，首先需要准备的是原料，主要是石油焦和石灰石。
电石的生产—电石生产主要设备
（1）皮带输送机操作相关知识
开车前的调试、开车前的试运转、皮带机正常运行、停机、维 护
（2）环形加料机相关知识
开车前的调试、开车前的试运转、正常运行、停机、维护
CONTENTS
设备简介
电极系统是电石炉的重要设备之一。它既能把强大 的电流导入电极端头，在炉内进行电弧燃烧而将电能变 换成热能，又能延续和调节电极的消耗速度，使电极能 够连续不断地进行工作。
电石炉内生成的电石从炉口流出所需的一套设备，称作 出炉系统。
出炉系统设备主要包括炉舌、电石锅、出炉小车、出路 轨道、烧穿装置、卷扬机、炉前挡火屏及出炉排烟系统。
炉舌
炉舌系铸铁或耐热铸铁制成，安装在炉体的出炉口，用 于炉内电石流入电石锅中。炉舌通常采用通水冷却方式，主 要目的是延长使用寿命，因其冷却速度快，凝结在炉舌上的 硬块时，既方便又安全。
设备概述
仓下皮带及上料皮带的传动由7.5KW电动滚筒带动皮带运转。 长斜皮带由30KW电动机经减速机变速带动皮带运转。环形加料机 由驱动装置、刮料装置两部分组成。当料仓料面降低到一定高度时， 料仓上的料位仪会发出缺料信号，这时皮带机运输原料至环形加料 机圆盘内由7.5KW电动机经减速机变速带动驱动装置每个料仓上部 设有一套刮料装置，该刮料装置由外侧汽缸推动刮板，将原料送入 料仓内。
设备概述
组合式电极柱由上、下两部分组成。电极柱上部主 要包括：电极导向装置、电极加热装置、电极升降装置、 电极压放装置、上部把持筒、压放平台及液压管路等。 电极柱下部主要包括：下部把持筒、水冷保护套、导电 铜管、底环、接触原件、水冷管路等部件。
设备概述
每根电极有六根压放装置，每组压放装置均由一个压放缸和 一个夹紧缸组成。六组压放装置围绕一根电极安装在电极 柱上部的压放平台上。通常六组压放装置的夹紧缸靠弹簧 力牢固地夹住电极壳上的六根筋片。压放平台的两端与两 个升降油缸活塞杆端部铰接，当电极需要提升或下降时， 升降油缸的提升力就通过压放平台上的压放装置传到电极 上，使得电极系统可在垂直方向上下运行。
电石炉操作规程
电石炉操作规程电石炉是一种用于生产电石的设备，它是由石灰石和焦炭在高温下进行反应而得到的。
在操作电石炉时，需要遵守一定的操作规程以确保操作的安全和正常进行。
下面是电石炉操作规程的详细说明：1. 安全操作要求1.1 操作人员必须穿戴防护服、安全帽、防化眼镜等必要的个人防护装备，并确保其完好无损。
1.2 操作人员必须接受相关的安全培训，熟悉电石炉的工作原理和操作流程，并具备相应的应急处置能力。
1.3 在操作电石炉前，必须检查设备的运行状况，确保各项安全装置的正常工作。
1.4 在操作过程中，必须保持警觉，发现异常情况要及时停止操作，并进行相应的处理。
2. 操作步骤2.1 开机准备2.1.1 检查电石炉的供电开关、燃气管道、水源等是否正常。
2.1.2 检查电石炉内的石灰石和焦炭储存量是否充足。
2.1.3 打开电石炉的进气阀门，并调整供气量。
2.2 加料操作2.2.1 将石灰石和焦炭按照一定比例投入电石炉中。
可按需求调整投料量。
2.2.2 保持电石炉内的温度稳定，避免过高或过低的温度对电石生产的影响。
2.3 控制温度2.3.1 通过调节供气量和加热功率，控制电石炉内的温度。
2.3.2 对于温度过高的情况，应及时减少供气量或降低加热功率。
2.3.3 对于温度过低的情况，应适当增加供气量或加大加热功率。
2.4 收集电石2.4.1 当电石生成后，通过管道将其收集到指定的容器中。
2.4.2 在收集电石的过程中，需注意防止堵塞管道，及时清理和维护管道设备。
2.5 关机操作2.5.1 在需要关闭电石炉时，先将供气量调至最小，并关闭进气阀门。
2.5.2 断开电石炉的电源，并进行仪表和设备的清洁工作。
2.5.3 审查清洁完毕后，通知设备维修人员进行检查和维护工作。
3. 安全注意事项3.1 在操作电石炉时，禁止离开操作岗位，以确保及时发现和处理异常情况。
3.2 禁止在电石炉周围存放易燃、易爆和有毒有害物品，保持操作场所的清洁和整齐。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电石炉专用出炉机器人研发与使用
作者：仲应福周小龙
来源：《中国科技博览》2019年第13期
[摘要]目前我国电石冶炼行业生产环境危险恶劣、劳动强度大，出炉环节基本采用人工或半自动作业方式，存在重大安全隐患，严重威胁了作业工人的生命安全，急需能够替代一线作业工人出炉的智能化机器人生产系统，以降低作业工人的劳动强度和安全风险。
大容量电石炉冶炼出炉工艺要求，突破极端恶劣工况下出炉机器人构型创成及结构优化、基于机器人的出炉专用工具及被动容差快换技术、复杂作业空间下的出炉机器人轨迹规划技术等关键技术。
以数据采集和分析结果为依据，制定一套适用于大容量专用电石炉的生产工艺，形成电石冶炼机器人标准化作业规范，对机器人周边设备进行适应性改造和整合，建立可推广的电石冶炼机器人系统应用示范车间，实现电石冶炼机器人系统示范应用。
[关键词]电石出炉机器人
中图分类号：TP3-4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）13-0216-01
一、前言
金泥化工单台年产10万吨电石炉是原化工部第一设计院（现中国天辰工程有限公司）设计，核心生产设备单台年产10万吨全密闭型电石炉，由金泥集团公司联合中国天辰工程有限公司、中钢集团吉林机电设备有限公司开发，是目前国内自主开发设计的单台产能最大的全密闭型电石炉，在试生产过程中发现电石出炉岗位存在劳动强度大、作业环境较为恶劣、安全系数低等现象。
金泥化工根据自身实际情况，联合行业内知名厂家结合金泥化工单台年产10万吨全密闭型电石炉炉型，研究开发一台适合在金泥化工炉前烧炉眼、开眼、带钎、堵眼、清炉舌等工艺环节的自动出炉机器人，促进产业技术升级。
二、电石炉专用出炉机器人研发
金泥化工单台年产10万吨电石炉由金泥集团公司联合中国天辰工程有限公司、中钢集团吉林机电设备有限公司开发，是目前国内自主开发设计的单台产能最大的全密闭型电石炉。
而国内大部分出炉机械装置均为匹配30000KVA-40500KVA电石炉炉型设备，若生搬硬套直接采购，将会存在出炉机力量薄弱、不能有效打开炉眼、带钎深度不够、炉眼角度不正等一系列问题，制约金泥化工电石炉正常运转。
2.1电石炉专用出炉机器人研发内容
金泥化工自动出炉系统研究的主要包括：气压传动系统、机械传动系统、智能控制系统、视频监控系统、远程操控系统、工具架以及辅助专用工具；操作人员在中控室内通过人机交互平台可远程操控机器人完成：自动烧穿、自动开眼、自动带钎、自动堵眼和清炉舌等作业。
2.2电石炉专用出炉机器人特点
系统的将出炉作业人员从炉前环境温度高、劳动强度大、安全风险高的人工作业现状中解放出来，充分满足了电石炉前作业的生产要求，作业效率明显提高。
采用该机器人系统后，单台电石炉出炉岗位可以减少至2人，既保证安全生产又实现了减员增效。
2.3电石炉专用出炉机器人工艺操作流程
（1）烧眼：烧穿器采用母线直连的连接方式，烧穿器承受的电流在5000A左右，既提高了系统安全性又减少了故障点。
（2）开眼：主控室操作人员通过远程控制，自动抓取开眼工具，等待自动程序执行完成
（3）引料：当需要引料时，主控室操作人员通过远程控制，自动抓取开眼工具，等待自动程序执行完成，此时小车会移动到程序设定的位置。
（4）堵眼：当需要堵眼时，主控室操作人员通过远程控制，自动抓取堵眼工具并自动对准程序里标定好的炉眼位置，进行堵眼工作。
（5）清理炉舌：当需要清理炉舌时，主控室操作人员通过远程控制，自动抓取清理炉舌工具并自动对准程序里标定好的炉眼位置，进行清理炉舌工作。
出料完成后，操作员可以控制机器完成对炉舌上粘附电石的完全清理，具有较高的清炉舌效率。
（6）修眼出料完成后，操作人员可以控制机器人清理炉眼，维护炉眼形状，提高再次出炉时的电石流速以及便于再次开眼、堵眼。
三、主要技术创新点
本项目（全自动化出炉机器人）技术层级为国内一流。
可实现通过人机交互平台可远程操控机器人完成：自动搭电、自动烧穿、自动开眼、自动带钎、自动堵眼和清炉舌等作业，可以稳定生产工艺、提高产量，充分满足了电石炉前作业的生产要求。
1、气压传动系统：可以输出大推力。
2、机械传动系统：利用伺服电机和变频器进行精确控制。
3、智能控制系统：PLC控制，自动化程度化高。
4、视频监控系统：一个全局摄像头、四个局部摄像头可实现全方位监控。
5、远程操控系统：人机交互平台，操作环境安全、干净。
自动化控制，人员绝对安全。
四、生产实践与应用效果
本技术成果应用后，截止目前运转良好。
可有效减轻人员劳动强度及调整炉况。
1、在人工开眼的出炉操作中，由于吹氧管和钢钎只有Ф20mm，捅出炉眼小，溶融电石通过很困难，出炉口容易堵塞。
2、人工堵眼操作时，堵眼深浅难以控制，存在弊端。
堵眼过浅，炉门会过热，炉墙砖衬有可能被烧坏。
3、开眼时，钢筋、钢板、吹氧管、氧气等材料消耗很大。
4、使用智能出炉机器人系统，将出炉作业人员从安全风险高、劳动强度大、炉前温度高的人工作业现状中解放出来。
5、操作人员在中控室内通过人机交互平台可远程操控机器人完成：自动搭电、自动烧穿、自动开眼、自动带钎、自动堵眼和清炉舌等作业，可以稳定生产工艺、提高产量，充分满足了电石炉前作业的生产要求，作业效率明显提高。
6、保证了安全生产又实现了减员增效。
五、经济效益和社会效益
项目投运后，每台炉每班节省人工2人，单台炉合计8人，按人均工资7万/年计算，每年节约人工费用56万元，并大大降低人员劳动强度与提高安全系数。
使用出炉机后，按每吨电石节约1kg钢材，按每吨钢材5000元计算，每年单台炉节约钢材44吨，每年节约钢材费用22万元。
且使用出炉机后，出炉力量加强，电石炉产量预计提高3%，每年增产电石约2600吨。
每吨按照3000元计算，每年可增效780万元。
减少工人劳动强度及降低作业安全风险；节本增效，提升电石产量；企业自动化水平新亮点。
六、结语
受生产环境的限制和安全生产的要求，电石行业使用出炉机器人是大势所趋。
金泥化工根据自身实际情况，联合行业内知名厂家结合单台年产10万吨全密闭型电石炉炉型，研究开发。