一种用于铸锭机的自动预加热设备论文和设计-王立

全文摘要

本实用新型公开一种用于铸锭机的自动预加热设备，包括预加热装置、温湿检测装置及PLC控制器，预加热装置包括升降机构、喷头安装座及火焰喷头，升降机构包括横梁及两个升降支架，横梁两端分别与两个升降支架滑动配合，喷头安装座设在横梁下方。火焰喷头有多个，沿喷头安装座的伸长方向依次间隔布置。温湿检测装置包括检测单元，检测单元包括摇臂、摇臂支撑、滑块及滑块驱动机构，摇臂的一侧与摇臂支撑铰接。滑块设在摇臂内，与其滑动配合。滑块底部设有温度传感器和湿度传感器，温度传感器和湿度传感器信号端，分别与PLC控制器通信相连。本实用新型结构合理，自动化程度高，铸槽受热均匀，预热效率高，省时省力，实时监测，提高设备使用的安全性。

主设计要求

1.一种用于铸锭机的自动预加热设备，包括预加热装置、温湿检测装置及PLC控制器，其特征在于，所述预加热装置位于温湿检测装置的后侧，其包括升降机构、喷头安装座及火焰喷头，升降机构位于铸锭机的铸槽上方，包括横梁及两个升降支架，横梁的两端分别与两个升降支架滑动配合，喷头安装座横向设在横梁下方；火焰喷头有多个，沿喷头安装座的伸长方向依次间隔布置；温湿检测装置包括对称布置的两个检测单元，每个检测单元均包括摇臂、摇臂支撑、滑块及滑块驱动机构，摇臂的一侧与摇臂支撑铰接；所述滑块设在摇臂内，与其滑动配合；滑块底部设有温度传感器和湿度传感器，温度传感器和湿度传感器信号端，分别与PLC控制器通信相连。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种用于铸锭机的自动预加热设备，其特征在于，升降支架包括底板、顶板及导向柱，所述导向柱有四个，呈方形竖向布置在底板和顶板之间；每个升降支架的顶板上方均设有第一气缸，两个第一气缸同步驱动横梁上下平动，第一气缸的信号端与PLC控制器通信相连。

3.根据权利要求1所述的一种用于铸锭机的自动预加热设备，其特征在于，横梁底部的两侧对称设有两个立板，喷头安装座的两端分别通过轴承与两个立板转动配合；所述升降机构上设有第一伺服电机，第一伺服电机通过齿轮组驱动喷头安装座转动，实现对火焰喷头方向调整，第一伺服电机的信号端与PLC控制器通信相连。

4.根据权利要求3所述的一种用于铸锭机的自动预加热设备，其特征在于，齿轮组包括第一伞齿轮、第二伞齿轮、第三伞齿轮和第四伞齿轮，第一伞齿轮安装在第一伺服电机的输出端，第四伞齿轮安装在喷头安装座的一端；横梁上设有齿轮轴，第二伞齿轮和第三伞齿轮分别安装在齿轮轴的两端，第一伞齿轮与第二伞齿轮啮合，第三伞齿轮与第四伞齿轮啮合。

5.根据权利要求1所述的一种用于铸锭机的自动预加热设备，其特征在于，每个检测单元的摇臂支撑位于摇臂的一侧下方，摇臂支撑的上端与摇臂的底部铰接；每个摇臂支撑的外侧设有第二气缸，第二气缸的伸缩端与摇臂的端部转动相连；第二气缸的信号端与PLC控制器通信相连，工作状态下，两个第二气缸同步驱动摇臂绕其与摇臂制成的铰接处转动。

6.根据权利要求1所述的一种用于铸锭机的自动预加热设备，其特征在于，摇臂的内部开设有与其伸长方向一致的滑槽，滑块位于滑槽的内部，其外侧壁与滑槽的内壁滑动配合，所述滑块驱动机构与滑块相连，并驱动滑块沿滑槽运动。

7.根据权利要求6所述的一种用于铸锭机的自动预加热设备，其特征在于，滑槽的内部伸长方向设置有弹簧撑杆，弹簧撑杆穿过滑块，其两端与滑槽的内壁固定相连；弹簧撑杆的外部套有复位弹簧，复位弹簧位于滑块靠近摇臂支撑的一侧。

8.根据权利要求1所述的一种用于铸锭机的自动预加热设备，其特征在于，滑块驱动机构包括钢丝线、第一绕线轮、第二绕线轮及第二伺服电机，第一绕线轮和第二伺服电机固定安装在摇臂上，第二绕线轮安装在第二伺服电机的动力输出端，第二伺服电机的信号端与PLC控制器通信相连；钢丝线的一端与滑块固定相连，另一端绕过第一绕线轮后，与第二绕线轮固定相连。

9.根据权利要求1所述的一种用于铸锭机的自动预加热设备，其特征在于，用于铸锭机的自动预加热设备还包括两组光电开关，每组光电开关组均包括两个光电开关，各光电开关的信号端均与PLC控制器电连接；其中一组光电开关设置在预加热装置上，另一组光电开关设置在温湿检测装置上。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及铸造机械技术领域，具体涉及一种用于铸锭机的自动预加热设备。

背景技术

铸锭工艺是金属冶炼极其重要的一环，在铸锭过程中极易发生高温熔融金属遇水爆炸事故。高温熔融金属遇水引起爆炸的过程是：高温熔融金属在水中容易下沉分散，迅速微粒化，促使大量水沸腾，产生高温蒸汽；水分解出氢和氧发生爆炸；金属与水起化学反应，产生氢气而自燃爆炸。四个因素共同作用，造成高温熔融金属与水接触发生强烈爆炸，进而造成人员伤亡、设备损坏。

铸锭机铸造模含水会降低金属锭的品质，同时极易引发高温熔融金属遇水爆炸事故。目前在国内金属冶炼行业中，在铸锭工艺这一环节多采用人工预热的方法对铸锭机进行加热使铸锭机达到生产所需的额定温度和清除铸锭机铸造模内水分的目的。

不同温度的水蒸气有不同温度的饱和蒸汽压，当水蒸气的气压大于饱和蒸气压时水蒸气会液化。例如：150℃时水蒸气的饱和蒸汽压是475720Pa，加压到0.8MPa时，水蒸气的气压大于饱和蒸汽压，会液化。水蒸气的压强比该温度下的水的饱和蒸汽压大，水蒸气就会液化。水的相图中气液相界面是与T、p有关的曲线f(T，p)＝0，dp\/dT>0，是增函数。如果水蒸气的(T，p)点在f(T，p)＝0的左上方，水蒸气就会液化，也就是降温和加压有利于液化。

对于理想气体，不同温度下的饱和蒸汽压可以用克劳修斯-克拉贝龙方程计算：

ln(p1\/p2)＝-ΔHm(vap)\/R(1\/T1-1\/T2),

其中ΔHm(vap)是摩尔汽化焓。

结露是指物体表面温度低于附近空气露点温度时表面出现冷凝水的现象。一般来说，我们所指的空气都是湿空气。湿空气是指含有水蒸气的空气，而干空气则是指完全不含水蒸气的空气。湿空气是干空气和水蒸气的混合物。空气的温度高，能够包含的水蒸气就多，反之，情况相反。也就是说，湿空气的饱和水蒸气含量与空气的温度成正比。同样，即使湿空气本身没有达到过饱和，而与湿空气接触的物体、空隙部位、表面及内部冷却到低于湿空气的饱和温度时，则在其界面附近空气中所含的水蒸气也会凝结成水而变成水滴。也就是出现了结露现象，即使接触到比湿空气饱和温度低一点点的物体，结露也会发生。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提出一种用于铸锭机的自动预加热设备，解决铸锭过程中铸槽内因湿空气冷却结露、积水遇高温熔融金属易造成爆炸，以及人工加热难以控制铸槽预热温度，造成气源浪费和加热效率低等问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种用于铸锭机的自动预加热设备，包括预加热装置、温湿检测装置及PLC控制器，预加热装置位于温湿检测装置的后侧，其包括升降机构、喷头安装座及火焰喷头，升降机构位于铸锭机的铸槽上方，包括横梁及两个升降支架，横梁的两端分别与两个升降支架滑动配合，喷头安装座横向设在横梁下方。火焰喷头有多个，沿喷头安装座的伸长方向依次间隔布置。温湿检测装置包括对称布置的两个检测单元，每个检测单元均包括摇臂、摇臂支撑、滑块及滑块驱动机构，摇臂的一侧与摇臂支撑铰接。所述滑块设在摇臂内，与其滑动配合。滑块底部设有温度传感器和湿度传感器，温度传感器和湿度传感器信号端，分别与PLC控制器通信相连。

优选地，所述升降支架包括底板、顶板及导向柱，所述导向柱有四个，呈方形竖向布置在底板和顶板之间。每个升降支架的顶板上方均设有第一气缸，两个第一气缸同步驱动横梁上下平动，第一气缸的信号端与PLC控制器通信相连。

优选地，所述横梁底部的两侧对称设有两个立板，喷头安装座的两端分别通过轴承与两个立板转动配合。所述升降机构上设有第一伺服电机，第一伺服电机通过齿轮组驱动喷头安装座转动，实现对火焰喷头方向调整，第一伺服电机的信号端与PLC控制器通信相连。

优选地，齿轮组包括第一伞齿轮、第二伞齿轮、第三伞齿轮和第四伞齿轮，第一伞齿轮安装在第一伺服电机的输出端，第四伞齿轮安装在喷头安装座的一端。横梁上设有齿轮轴，第二伞齿轮和第三伞齿轮分别安装在齿轮轴的两端，第一伞齿轮与第二伞齿轮啮合，第三伞齿轮与第四伞齿轮啮合。

优选地，每个检测单元的摇臂支撑位于摇臂的一侧下方，摇臂支撑的上端与摇臂的底部铰接。每个摇臂支撑的外侧设有第二气缸，第二气缸的伸缩端与摇臂的端部转动相连。第二气缸的信号端与PLC控制器通信相连，工作状态下，两个第二气缸同步驱动摇臂绕其与摇臂制成的铰接处转动。

优选地，摇臂的内部开设有与其伸长方向一致的滑槽，滑块位于滑槽的内部，其外侧壁与滑槽的内壁滑动配合，所述滑块驱动机构与滑块相连，并驱动滑块沿滑槽运动。

优选地于，滑槽的内部伸长方向设置有弹簧撑杆，弹簧撑杆穿过滑块，其两端与滑槽的内壁固定相连。弹簧撑杆的外部套有复位弹簧，复位弹簧位于滑块靠近摇臂支撑的一侧。

优选地，滑块驱动机构包括钢丝线、第一绕线轮、第二绕线轮及第二伺服电机，第一绕线轮和第二伺服电机固定安装在摇臂上，第二绕线轮安装在第二伺服电机的动力输出端，第二伺服电机的的信号端与PLC控制器通信相连。钢丝线的一端与滑块固定相连，另一端绕过第一绕线轮后，与第二绕线轮固定相连。

优选地，用于铸锭机的自动预加热设备还包括两组光电开关，每组光电开关组均包括两个光电开关，各光电开关的信号端均与PLC控制器电连接。其中，一组光电开关设置在预加热装置上，另一组光电开关设置在温湿检测装置上。

通过采用上述技术方案，本实用新型的有益技术效果是：本实用新型对铸锭机的铸模内壁进行自动预加热，与人工加热相比，本实用新型使铸槽内壁受热均匀，预热效率高，省时省力，温湿检测装置可对预热后的铸槽进行检测，及时调整对铸模的预加热效果，避免因预热效果不佳，铸锭过程发生爆炸，提高设备使用的安全性。

附图说明

图1是本实用新型一种用于铸锭机的自动预加热设备的主视视向结构原理示意图。

图2是本实用新型一种用于铸锭机的自动预加热设备的右视视向结构原理示意图。

图3是图1中本实用新型某一部分的结构原理示意图，示出的是检测单元。

图4是图1中本实用新型另一部分的结构原理示意图，示出的是预加热装置。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明：

结合图1至图4，一种用于铸锭机的自动预加热设备，包括预加热装置、温湿检测装置及PLC控制器，预加热装置位于温湿检测装置的后侧，预加热装置包括升降机构1、喷头安装座2及火焰喷头21，升降机构1位于铸锭机的铸槽上方，升降机构1包括横梁11及两个升降支架12，所述升降支架12包括底板121、顶板122及导向柱123，所述导向柱123有四个，四个导向柱123呈方形竖向布置在底板121和顶板122之间。横梁11的两端分别伸入两个升降支架12，与对应的升降支架12的四个导向柱123滑动配合，喷头安装座22横向设在横梁11下方。每个升降支架12的顶板122上方均设有第一气缸124，第一气缸124的信号端与PLC控制器通信相连，所述PLC控制器采用现有技术的PLC控制器，本领域技术人员选用现有技术的PLC控制器可实现对本实用新型中各相关部件的控制。工作状态下，两个第一气缸124的伸缩端同步伸缩，驱动横梁11沿导向柱123的轴线方向上下平动。

所述横梁11底部的两侧对称设有两个立板111，喷头安装座22的两端分别通过轴承与两个立板111转动配合。所述升降机构1的横梁11上设有第一伺服电机31，第一伺服电机31通过齿轮组驱动喷头安装座22转动，实现对火焰喷头21方向调整，第一伺服电机31的信号端与PLC控制器通信相连。齿轮组包括第一伞齿轮32、第二伞齿轮33、第三伞齿轮34和第四伞齿轮35，第一伞齿轮32安装在第一伺服电机31的输出端，第四伞齿轮35安装在喷头安装座22的一端。横梁11及其中一个立板111的外侧，通过轴承座安装有齿轮轴36，第二伞齿轮33和第三伞齿轮34分别安装在齿轮轴36的两端，第一伞齿轮32与第二伞齿轮33啮合，第三伞齿轮34与第四伞齿轮35啮合。

火焰喷头21有多个，多个火焰喷头21沿喷头安装座22的伸长方向依次间隔排布，并可拆卸固定在喷头安装座22上，多个火焰喷头21的喷射方向一致向下。每个火焰喷头21上均配置有一个电磁阀23，所有电磁阀23均与PLC控制器电连接。各火焰喷头21的出气端均配置有一个点火器，点火器由PLC控制器控制其点火时机，各火焰喷头21的进气端均通过管体与盛放有可燃性气体的压力罐相连，PLC控制器通过电磁阀23控制火焰喷头21的进气量，从而对火焰喷头21的火焰大小进行自动调节，实现对每个铸槽加热时间的调节。喷头安装座22的前后两侧，对称设置有耐高温材料制成的隔热罩24，工作状态下，被加热的铸槽产生热辐射，隔热罩24阻挡铸槽的热辐射向上传递，对管体的使用寿命造成影响。

温湿检测装置包括对称布置的两个检测单元4，每个检测单元4均包括摇臂41、摇臂支撑42、滑块43及滑块驱动机构44，摇臂41的一侧与摇臂支撑42铰接。每个检测单元4的摇臂支撑42位于摇臂41的一侧下方，摇臂支撑42的上端与摇臂41的底部铰接。每个摇臂支撑42的外侧设有第二气缸45，第二气缸45的伸缩端与摇臂41的端部转动相连。第二气缸45的信号端与PLC控制器通信相连，工作状态下，两个第二气缸45同步驱动摇臂绕其与摇臂制成的铰接处转动，实现摇臂41的升高或降低。

所述滑块43设在摇臂41的内部，滑块43与摇臂41滑动配合，滑块43底部设有温度传感器51和湿度传感器52，温度传感器51和湿度传感器52的信号端，分别与PLC控制器通信相连。温度传感器51将采集铸槽内的温度参数，并转化成电信号发送至PLC控制器，湿度传感器52将采集到的铸槽内的湿度参数，并转化成电信号发送至PLC控制器，PLC控制器根据温度传感器51和湿度传感器52采集的数据，确定预加热装置对铸槽加热后，铸槽内的状况是否符合浇铸的条件，在铸槽符合浇铸条件下，分配盘的浇口向铸槽内浇铸金属熔液。

具体地，摇臂41的内部开设有与其伸长方向一致的滑槽，滑块43位于滑槽的内部，滑块43的前后外侧壁与滑槽的内壁滑动配合，滑块驱动机构44与滑块43相连，滑块驱动机构44驱动滑块43沿滑槽的延伸方向横向运动。所述滑槽的内部设置有弹簧撑杆46，弹簧撑杆46的伸长方向与滑槽的伸长方向一致，其两端与滑槽的内壁固定相连。所述弹簧撑杆46穿过滑块43，滑块43与弹簧撑杆46滑动配合，弹簧撑杆46的外部套有复位弹簧47，复位弹簧47位于滑块43靠近摇臂支撑42的一侧。

滑块驱动机构44包括钢丝线441、第一绕线轮442、第二绕线轮443及第二伺服电机444，第一绕线轮442和第二伺服电机444固定安装在摇臂41上，第二绕线轮443安装在第二伺服电机444的动力输出端，第二伺服电机444的信号端与PLC控制器通信相连。钢丝线441的一端与滑块43固定相连，另一端绕过第一绕线轮442后，与第二绕线轮443固定相连。用于铸锭机的自动预加热设备还包括两组光电开关6，每组光电开关6均包括两个光电开关，各光电开关6的信号端均与PLC控制器电连接。其中，一组光电开关6设置在预加热装置1上，另一组光电开关6设置在温湿检测装置2上。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

设计图

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