專利名稱：一種全自動預焙陽極炭塊開槽清理機組的制作方法
一種全自動預焙陽極炭塊開槽清理機組技術領域
本發明屬于化工工藝生產技術領域，特別是一種全自動的預焙陽極炭塊開槽清理 機組。
背景技術：
鋁用預焙陽極是鋁電解生產過程中一種必不可少的導電材料，每生產一噸原鋁理 論上要消耗400kg左右的預焙陽極。預焙陽極的主要作用是在鋁電解過程中，將電導入電 解槽并參與電化學反應。預焙陽極生塊在焙燒時，需要在炭塊四周和頂部填充焦粉，以防止 炭塊在高溫焙燒時接觸空氣氧化和變形。在焙燒過程中焦粉與陽極生塊逸出的浙青和揮發 成份經過高溫燒結，粘附在陽極熟塊的四周及棒孔內。而陽極炭塊在使用時，必須把表面的 焦粉清理干凈，以避免使用過程中在電解槽內造成掉渣。陽極炭塊表面的清理工作是預焙 陽極生產廠家工作量較大的一套工序。
現國內多數預焙陽極生產廠家主要還是依靠人工清理，其勞動強度大，工作效率 低，工作環境惡劣，環境污染嚴重，高溫和粉塵對人體危害極大，同時加大了企業的生產成 本。為解決這些問題，有人發明了機械清理的方法，公開文獻也報道了一些，如1.中國專利申請CNl563499A，發明名稱為“預焙陽極炭塊焙燒出爐的解組清理方法及 其機組”，該發明公開了一種預焙陽極炭塊焙燒出爐的解組清理方法及其機組，在陽極炭塊 焙燒出爐時，使陽極炭塊按垂直交錯放置的形式出爐和進行解組清理，在將垂直豎裝交錯 狀態的預焙陽極炭塊組解組清理后，再將其轉成臥式橫向放置的形式放在輸送機上進行輸 送。采用使陽極炭塊按垂直交錯放置的形式出爐進行解組清理的方式，并采用直線步進推 進解組+機械刮板清理+人工清理+橫向輸送的結構，其解組工效可比臥式出爐一次解組 兩塊預焙陽極的運行方式提高工效7倍以上，同時還方便了對焙燒陽極炭塊表面清理工作 的進行。
2.中國專利申請CN201179514Y，發明名稱為“一種炭碗清刷機”，該發明公開了一 種炭碗清刷機，它包括底架、滑動導向小車，滑動導向小車上設置有電機，電機和變速箱連 接，變速箱通過轉動軸與炭碗清刷頭連接；滑動導向小車和液壓缸相連接，由液壓缸帶動滑 動導向小車。該設備能有效清理陽極炭塊炭碗表面粘附的填充料，并具有結構簡單、性能可靠、能替代工人勞動等優點。
經由上面提到的專利文獻，現有技術實現了預焙陽極炭塊焙燒出爐后的機械清 理，但是，本發明人發現，兩篇專利不同程度的存在缺陷，如文獻一的解組清理方法所需的 設備結構復雜，故障率高，陽極炭塊在解組和清理過程中需要不停轉換方位，占用的空間較 大，這樣都會增加工廠的生產成本；文獻二的炭碗清刷機清理效率較低，清理效果不明顯， 所以，對它們在很多方面可以作出改進，也應發展更好的預焙陽極炭塊清理機。
預焙陽極炭塊底部開槽可使部分陽極氣體可以通過底部槽溝向外排放，減少氣泡 在陽極底部停留時間和陽極底掌氣泡覆蓋率，從而有利于降低極間電阻壓降和陽極效應系 數，減少電解能耗；另一方面氣體帶動電解質進入排氣溝，然后進入陽極側部通道，擴大了電解質循環通道，促進了陽極周圍電解質流動和槽內熱質的傳熱，有利于保持電解過程正 常進行，同時由于溝槽促進了氣體排放，使鋁液與陽極氣體有發生二次反應的機會，有利于 提高鋁電解電流效率。另外開槽陽極有助于降低陽極的熱應力，防止陽極開裂，因此鋁電解 槽陽極炭塊底部開槽已被普遍推廣和運用。如中國專利CN2672083Y，發明名稱為“鋁電解 用預焙陽極炭塊”，其公開了一種升溫速度快且具有較小陽極底掌氣膜電阻的鋁電解用預 焙陽極炭塊，在所述陽極炭塊的底面或底部側面開有至少一條槽。由于在現有的陽極炭塊 底面或底部側面開槽，其具有這樣的有益效果，在不增加陽極炭塊外表面積的前提下增加 了陽極炭塊與液體電解質的接觸面積，陽極炭塊的升溫速度大大提高，縮短了陽極從不導 電到導電的時間。另外，底面開有貫通槽也有利于氣泡的排出，不容易附集大量氣泡，從而 不會因增加陽極底掌氣膜電阻而增加電能消耗。
陽極炭塊底部開槽目前一般都是采用生塊開槽或是熟塊淋水切割。生塊開槽的缺 點是經過焙燒以后槽溝變形或是填充料堵塞槽溝，造成排氣效果不好；熟塊淋水開槽雖然 槽溝較為規整，但是切割出來的粉末與冷卻水混在一起很難回收或是加收不徹底，造成浪 費和污染環境。陽極熟塊底部開槽采用干切的方式國內目前尚未實現，而且陽極炭塊的清 理與開槽工序分開獨立進行，工作效率低下。發明內容
本發明的目的是針對現有陽極炭塊清理機組自動化程度低，加工效果不好、效率 低和陽極炭塊底部不能干切等不足，提供一種自動化程度高，加工效率高，安全環保的全自 動預焙陽極炭塊開槽清理機組。
本發明的技術方案是這樣實現的一種全自動預焙陽極炭塊開槽清理機組，包括控制柜、炭塊輸送機、炭塊表面清理裝 置、炭塊棒孔清理裝置、炭塊底部開槽機，炭塊輸送機分為A段、B段、C段和D段，所述的 炭塊輸送機包括電機、支架、傳送輪和行程開關，電機、傳送輪和行程開關安裝在支架上，炭 塊表面清理裝置安裝在炭塊輸送機A段和B段上，所述的炭塊表面清理裝置包括刮刀和刀 具架，所述刮刀包括底部刮刀、上部刮刀、側面刮刀、端面刮刀和棱角刮刀。
進一步地，單獨的每一刮刀包括刀頭架、硬質合金刀頭、擺臂、刀片導向輪、刀片平 衡彈簧、預緊彈簧、彈簧預緊力調節螺母，硬質合金刀頭通過刀片平衡彈簧活動連接在刀頭 架，刀頭架通過預緊彈簧和彈簧預緊力調節螺母與刀具架活動連接，通過擺臂和刀片導向 輪控制刀具架的活動。
進一步地，棱角刮刀以與陽極炭塊底面成45°角的方式安裝在刀具架上。
進一步地，側面刮刀和端面刮刀以垂直方式安裝在刀具架上，底部刮刀和上部刮 刀以水平方式安裝在刀具架上。
進一步地，炭塊棒孔清理裝置為電動棒孔清理裝置，其用來清理陽極炭塊棒孔凹 槽內的填充料，炭塊棒孔清理裝置安裝在炭塊輸送機C段一端。
進一步地，所述的炭塊輸送機C段上安裝有人工輔助翻轉臺，D段上安裝有炭塊 底部開槽機。
進一步地，控制柜控制炭塊輸送機、炭塊表面清理裝置、炭塊棒孔清理裝置和炭塊 底部開槽機的運行。
本發明具有如下有益效果1、本發明將炭塊清理與炭塊開槽工序整合在一部機組上完成，一部機器多種功能，提 高了陽極炭塊處理的自動化性，避免了陽極炭塊過多的轉運。
2、炭塊清潔干凈徹底，安裝多方位刀具，能以平面、斜面或倒角對陽極炭塊進行清 理，清理陽極炭塊的各個端面，清潔率高，完全替代人工作業。
3、刮刀與刀具架的連接采用活動連接，硬質合金刀頭通過刀片平衡彈簧活動連接 在刀頭架，刀頭架通過預緊彈簧和彈簧預緊力調節螺母與刀具架活動連接，通過擺臂和刀 片導向輪控制刀具架的活動，使刮刀在一定范圍內可以伸縮調整，刮刀對陽極炭塊始終保 持一定壓力，刮刀緊貼陽極炭塊工作，使清理更徹底，同時，刮刀的伸縮調整使炭塊表面清 理裝置能夠清理不同大小、不同型號的陽極炭塊，增大了清理機組的應用范圍。
4、預焙陽極炭塊焙燒出爐后的機械清理自動化程度高，效率高，安全性好，本發明 機組僅需在炭塊輸送機C段進行人工輔助，節約勞動成本，提高了生產效率，降低了生產成 本，同時僅在后期處理時要求人工操作，工人的安全性也大大地提高了。
5、改善工作環境，實現機械化操作，操作工人可以離開工作區域一定的距離，并配 以吸塵器將切削產生的粉塵排去，大大減少了環境的污染，很大程度上保護了工人的健康。
圖1是本發明的全自動預焙陽極炭塊開槽清理機組平面圖。
圖2是本發明的刀架工作示意圖。
圖3是本發明的刀架部件圖 圖4是本發明的刀架工作原理圖。
圖5是本發明的炭塊翻轉臺示意圖。
圖6是本發明的炭塊棒孔清理裝置示意圖。
圖7是本發明的炭塊底部開槽機示意圖。
部件名稱控制柜(I)、液壓站(2)、除塵器(3)、填充料收集系統(4)、炭塊接收翻轉臺(5)、推塊機 構I (6)、側面及上下部刮刀(7)、推塊機構2 (8)、端面刮刀(9)、推塊機構3 (10)、棒孔清理裝 置(11)、人工輔助翻轉臺(12)、推塊機構4(13)、陽極炭塊開槽機(14);刀頭架(1.1)、擺 臂(1. 2)、刀片導向輪(1. 3)、硬質合金刀頭(1. 4)、刀片平衡彈簧(1. 5)、預緊彈簧(1. 6)、彈 簧預緊力調節螺母(1. 7);刀具架(2. 1)，底部刮刀(2. 2)、上部刮刀(2. 3)、側面刮刀(2. 4) 、棱角刮刀(2. 5)、填充料收集輸送機(2. 6)。
具體實施方式
本發明的全自動預焙陽極炭塊開槽清理機組，包括控制柜1、炭塊輸送機、炭塊表 面清理裝置、炭塊棒孔清理裝置11、炭塊底部開槽機14，見附圖1，炭塊輸送機分為A段、B 段、C段和D段，所述的炭塊輸送機包括電機、支架、傳送輪和行程開關，電機、傳送輪和行 程開關安裝在支架上，附圖1示出了由相互平行的傳送輪構成的炭塊輸送機，陽極炭塊從進入輸送機到離開輸送機完全由傳送輪引導，由推塊機構推動，傳送輪沿著炭塊輸送機的 傳輸路徑布置，在炭塊輸送機的傳輸路徑上，從附圖1右側開始的水平段為A段，與A段銜 接且垂直于A段的為B段，C段與B段垂直布置，并且從右向左延伸，在C段的左端部附近 與C段銜接的段構成D段，D段與C段平行，同為水平布置，在炭塊輸送機A段和B段上安 裝有炭塊表面清理裝置，A段的炭塊表面清理裝置對陽極炭塊的上下表面、側面和棱角進行 清理，B段的炭塊表面清理裝置對陽極炭塊的端面進行清理。各推塊機構分別位于A段、B 段、C段和D段的始端，炭塊接收翻轉臺5位于推塊機構I與炭塊表面清理裝置之間，棒孔 清理裝置11位于B端的尾部，人工輔助翻轉臺12位于C端末尾，陽極炭塊開槽機14在D 段輸送機上。炭塊棒孔清理裝置為電動棒孔清理裝置，其用來清理陽極炭塊棒孔凹槽內的 填充料。
參見附圖4，炭塊表面清理裝置包括刮刀和刀具架2. 1，所述刮刀包括底部刮刀2.2、上部刮刀2. 3、側面刮刀2. 4、端面刮刀和棱角刮刀2. 5。側面刮刀和端面刮刀以垂直方 式安裝在刀具架上，底部刮刀和上部刮刀以水平方式安裝在刀具架上。棱角刮刀以與陽極 炭塊底面成45°角的方式安裝在刀具架上。每種類型的刮刀都布置為多個，在刀具架2.1 的下部連接有填充料收集輸送機2. 6，用于對刮下來的填充料進行收集和輸送。參見附圖2、3，單獨的每一刮刀包括刀頭架1.1、硬質合金刀頭1. 4、擺臂1. 2、刀片導向輪1. 3、刀片平 衡彈簧1. 5、預緊彈簧1. 6、彈簧預緊力調節螺母1. 7，硬質合金刀頭1. 4通過刀片平衡彈簧1.5活動連接在刀頭架1. 1，使硬質合金刀頭可以前后伸縮，刀頭架1.1通過預緊彈簧1.6 和彈簧預緊力調節螺母1. 7與刀具架2.1活動連接，通過彈簧預緊力調節螺母1. 7可以調 整刀頭作用在陽極炭塊上的壓力，通過擺臂1. 2和刀片導向輪1. 3控制刀具架的活動。由 此構造的刮刀可以在多自由度內運動，使刀頭與陽極炭塊之間保持適當的壓力，刮刀緊貼 陽極炭塊工作，使清理更徹底，同時，刮刀的伸縮調整使炭塊表面清理裝置能夠清理不同大 小、不同型號的陽極炭塊，增大了清理機組的應用范圍。
本發明的陽極炭塊開槽清理機組的工作過程如下由控制柜I控制，控制柜控制 炭塊輸送機、炭塊表面清理裝置、炭塊棒孔清理裝置和炭塊底部開槽機的運行，可實現手 動、自動控制，陽極炭塊的輸送由各個推塊機構提供動力，由限位開關控制液壓站中2液壓 缸的行程和陽極炭塊的定位，陽極炭塊由行車吊裝到炭塊接收翻轉臺5，將焙燒炭塊由立式 翻轉為臥式推移到工作平臺上，由推塊機構I將炭塊從工作平臺推移到刮刀清理裝置內， 經過輸送機A段炭塊表面清理裝置的處理，首先是炭塊表面清理裝置的側面刮刀及上、下 部刮刀7在刀片平衡彈簧壓力的作用下分別緊貼陽極炭塊的側面工作面、上、下部工作面 和棱角工作面，可根據陽極炭塊的工況情況對預緊彈簧進行調節，使刮刀對陽極炭塊有一 定的壓力，在刮刀與陽極炭塊相對運動過程中對陽極炭塊的側面、上下部和棱角工作面所 粘附的填充料進行自動清理；然后由推塊機構2的液壓缸推動炭塊的側面，使炭塊沿橫向 進入B段的炭塊清理機內，通過炭塊表面清理裝置端面組刮刀以同樣的方式對陽極炭塊端 面的工作面進行自動清理，同時炭塊定好位后棒孔清理裝置11對炭塊的棒孔進行清理，陽 極炭塊經過炭塊表面清理裝置和棒孔清理裝置后其各個平面和棱角清理完畢。推塊機構3 將炭塊推移至人工輔助翻轉臺12，供人工輔助清理炭塊表面和棒孔內部殘留的焦粉，隨后 將炭塊翻轉為棒孔朝上，由推塊機構4將炭塊推移至陽極炭塊開槽機14，進行底部開槽，即 完成整個工序。
炭塊運動和刮削過程中脫落下的焦粉由填充料收集系統4進行收集、輸送。該填 充料收集系統共包括三條螺旋輸送機，分別在刮板清理機(出口)和人工清理臺(入口)的下 方。清理和開槽過程的粉塵分別采用布袋除塵器3進行收集。
特別地，安裝在輸送機B段上的炭塊棒孔清理裝置設有電動的銑刀，陽極炭塊傳 送到棒孔清理裝置的清理位置時，電機帶動銑刀對陽極炭塊的棒孔進行清理。
本發明在輸送機C段上特別設有人工輔助翻轉臺，所述的人工輔助翻轉臺包括支 架、炭塊固定架、翻轉動力件和轉軸，翻轉動力件一端固定連接支架，翻轉動力件的另一端 通過轉軸與炭塊固定架鉸接；所述翻轉動力件是為翻轉動作提供動力的部件，可以是電動 推桿或者液壓頂桿等；該人工輔助翻轉臺作用在于把人工輔助清理后的陽極炭塊進行正 翻，再由推塊機構4將陽極炭塊推移至炭塊底部開槽機。
本發明的炭塊底部開槽機是由鋸切系統和可以帶動鋸切系統運動的升降系統構 成，其中鋸切系統是由電機、與電機通過皮帶連接的鋸片軸、設于鋸片軸上的鋸片構成，鋸 片軸安裝在軸承座上，鋸片為2片；升降系統是由可調速的升降電機、升降臺等構成，可調 速的升降電機帶動升降臺做上下運動。在為陽極炭塊開直線形溝槽時，根據溝槽的高低將 升降系統調整到合適的位置后，升降電機由制動器制動，鋸切系統工作，在陽極炭塊上開出 直線形溝槽。
以上所述的炭塊輸送機包括電機、機架、傳送輪和限位開關，電機、傳送輪和限位 開安裝在機架上，通過電機帶動傳送輪的轉動來傳送陽極炭塊，陽極炭塊在傳送過程中需 要限制位置的地方安裝有限位開關，陽極炭塊在傳送過程中滿足限位條件時，限位開關動 作限制陽極炭塊的繼續傳送，直到陽極炭塊滿足繼續傳送條件。
以上所述的刀具架各架件之間通過螺母連接，調節連接螺母，可以調節刀具架上 下、左右和前后之間的間距，刀具架上還設有刀具移動槽，可以根據陽極炭塊規格調整刮刀 的位置，使得本發明更能適應不同類型的陽極炭塊清理。
電氣控制說明控制柜采用自動和手動控制，在各工位都滿足條件的情況下，本清理機完全實現了全 自動操作。如有異常情況，可在自動控制狀態下轉為手動控制，按下控制柜上相應的按鈕， 各液壓油缸可在手動時進行前進和后退。選用開關防護等級高的設備以滿足現場惡劣環境 的要求。在系統沿線上設有急停按鈕，在緊急情況下可使系統停止運行，防止炭塊沖出輥鏈 造成事故。
應用例1:2012年3月，本發明在廣西某炭素制品有限公司和百色某炭素有限公司內部、小范圍 投入使用以來，效果顯著。廣西某炭素制品有限公司目前年產量為52萬噸，原人工清理需 要86人，現用該設備清理只用15人；百色某炭素有限公司目前年產量20萬噸，原人工清理 需要30人，現用該設備清理只用6人。每噸產品生產成本降低了 5元以上，開槽成本也降 低了 10元/噸以上，極大地降低了企業的生產成本，同時有效改善了生產環境。
本發明采用全自動化機器清理粘附在預焙陽極表面及棒孔中的填充料顆粒。本 全自動化預焙陽極清理機組創新在于集炭塊清理與炭塊底部開槽為一體，采用多層柔性刮 刀，使其清理效果更徹底干凈，炭塊各棱角均可自動清理。刀具框架可任意調節，使其能能 夠適應各種規格炭塊的清理；加裝了棒孔清理銑盤，提高了工作效率，每小時清理和開槽能 為15-20塊；采用PLC微電腦控制，實現全自動控制。
權利要求
1.一種全自動預焙陽極炭塊開槽清理機組，其特征在于包括控制柜、炭塊輸送機、炭塊表面清理裝置、炭塊棒孔清理裝置、炭塊底部開槽機，炭塊輸送機分為A段、B段、C段和 D段，所述的炭塊輸送機包括電機、支架、傳送輪和行程開關，電機、傳送輪和行程開關安裝在支架上，炭塊表面清理裝置安裝在炭塊輸送機A段和B段上，所述的炭塊表面清理裝置包括刮刀和刀具架(2. 1)，所述刮刀包括底部刮刀(2. 2)、上部刮刀(2. 3)、側面刮刀(2.4)、 端面刮刀和棱角刮刀(2. 5)。
2.根據權利要求1所述的全自動預焙陽極炭塊開槽清理機組，其特征在于單獨的每一刮刀包括刀頭架(1.1)、硬質合金刀頭(1. 4)、擺臂(1. 2)、刀片導向輪(1. 3)、刀片平衡彈簧(1. 5)、預緊彈簧(1. 6)、彈簧預緊力調節螺母(1. 7)，硬質合金刀頭(1.4)通過刀片平衡彈簧(L 5)活動連接在刀頭架(1. 1)，刀頭架(1.1)通過預緊彈簧(L 6)和彈簧預緊力調節螺母(1. 7 )與刀具架(2.1)活動連接，通過擺臂(1. 2 )和刀片導向輪(1. 3 )控制刀具架的活動。
3.根據權利要求1或2所述的全自動預焙陽極炭塊開槽清理機組，其特征在于棱角刮刀(2.5)以與陽極炭塊底面成45°角的方式安裝在刀具架(2.1)上。
4.根據權利要求1至3任一權利要求所述的全自動預焙陽極炭塊開槽清理機組，其特征在于側面刮刀(2. 4)和端面刮刀以垂直方式安裝在刀具架(2.1)上，底部刮刀和上部刮刀以水平方式安裝在刀具架(2.1)上。
5.根據權利要求1至4任一權利要求所述的全自動預焙陽極炭塊開槽清理機組，其特征在于炭塊棒孔清理裝置為電動棒孔清理裝置(11 )，其用來清理陽極炭塊棒孔凹槽內的填充料，炭塊棒孔清理裝置安裝在炭塊輸送機C段一端。
6.根據權利要求1所述的全自動預焙陽極炭塊開槽清理機組，其特征在于所述的炭塊輸送機C段上安裝有人工輔助翻轉臺(12)，D段上安裝有炭塊底部開槽機(14)。
7.根據權利要求1所述的全自動預焙陽極炭塊開槽清理機組，其特征在于控制柜控制炭塊輸送機、炭塊表面清理裝置、炭塊棒孔清理裝置和炭塊底部開槽機的運行。
全文摘要
本發明涉及一種全自動預焙陽極炭塊開槽清理機組，包括控制柜、炭塊輸送機、炭塊表面清理裝置、炭塊棒孔清理裝置、炭塊底部開槽機，炭塊輸送機分為A段、B段、C段和D段，所述的炭塊輸送機包括電機、支架、傳送輪和行程開關，電機、傳送輪和行程開關安裝在支架上，炭塊表面清理裝置安裝在炭塊輸送機A段和B段上，所述的炭塊表面清理裝置包括刮刀和刀具架(2.1)，所述刮刀包括底部刮刀(2.2)、上部刮刀(2.3)、側面刮刀(2.4)、端面刮刀和棱角刮刀(2.5)。本發明將炭塊清理與炭塊開槽工序整合在一部機組上，實現了一部機器多種功能，提高了陽極炭塊處理的自動化性，效率高，安全性好，減少環境污染。
文檔編號B08B1/02GK103056118SQ201310021189
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月21日 優先權日2013年1月21日
發明者趙唯皓, 羅高強, 黃乃仁, 李永峰, 王衛科 申請人:廣西強強碳素股份有限公司, 李建立