ES1278772U - DESCORED DEVICE (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Dispositivo de desescoriadoDeslagging device
La presente invención hace referencia a un dispositivo de desescoriado. Dichos dispositivos se utilizan para extraer residuos de fundición, como por ejemplo escoria líquida generada durante el proceso de fusión de metales. En particular, resultan de especial aplicación en plantas de producción de hierro nodular y hierro gris.The present invention relates to a deslagging device. These devices are used to extract foundry residues, such as liquid slag generated during the metal melting process. In particular, they are of special application in plants for the production of ductile iron and gray iron.
En general, los dispositivos de desescoriado suelen tratarse de una pinza con dos brazos de mordaza accionados hidráulica o neumáticamente que pueden acercarse entre sí para recoger la escoria. Con anterioridad, se suele añadir un agente de desescoriado que provoca una conglomeración de la escoria que permite su recogida mecánica La pinza va manipulada por un puente grúa que la acerca hasta la boca del horno a través de la que se realiza el desescoriado. Se necesitan, por lo tanto, dos operarios: uno que manipula el puente grúa y otro que manipula la pinza, o bien un único operario debe accionar el puente grúa, desplazarse hasta la pinza y manipular la pinza, consumiendo más tiempo. Esta realización, además, pone en peligro tanto a los operarios (que deben acercarse a la fundición líquida) como a la propia pinza, puesto que resulta fácil equivocarse en la trayectoria y que ésta golpee con otros elementos (como por ejemplo la boca o paredes del horno). Estos golpes por falta de precisión pueden dañar el revestimiento del horno fusor.In general, deslagging devices are typically a gripper with two hydraulically or pneumatically actuated jaw arms that can be moved closer to each other to collect the slag. Previously, a deslagging agent is usually added that causes a conglomeration of the slag that allows its mechanical collection. The gripper is manipulated by a bridge crane that brings it closer to the mouth of the furnace through which the deslagging is carried out. Therefore, two operators are needed: one who manipulates the overhead crane and the other who manipulates the gripper, or a single operator must operate the overhead crane, move to the gripper and manipulate the gripper, consuming more time. This embodiment also endangers both the operators (who must approach the liquid cast iron) and the gripper itself, since it is easy to make a mistake in the trajectory and for it to hit other elements (such as the mouth or walls). from the oven). These inaccurate blows can damage the melter furnace lining.
El documento EP2135484 da a conocer un dispositivo de desescoriado que se sitúa en la zona de desescoriado y que comprende un cabezal con capacidad de movimiento vertical. Dicho cabezal presenta una pinza compuesta por dos palas cuadradas y planas dispuestas en V y que pueden abrirse y cerrarse.Document EP2135484 discloses a deslagging device that is located in the deslagging zone and which comprises a head with vertical movement capacity. Said head has a clamp composed of two square and flat blades arranged in a V and which can be opened and closed.
El documento WO2014/079403 da a conocer un dispositivo de desescoriado que presenta un brazo de soporte con capacidad de giro con respecto a un extremo. Del extremo libre del brazo de soporte cuelga una guía vertical que permite el movimiento vertical de un cabezal que comprende un elemento de agarre.Document WO2014 / 079403 discloses a deslagging device having a support arm rotatable with respect to one end. From the free end of the support arm hangs a vertical guide that allows the vertical movement of a head that includes a gripping element.
El documento US3894728 da a conocer un dispositivo de desescoriado que comprende un cabezal que queda colgado del gancho de un vehículo grúa. El cabezal comprende una pinza compuesta por dos cucharas pivotantes y opuestas. El actuamiento es hidráulico. Document US3894728 discloses a de-slagging device comprising a head that is hung from the hook of a crane vehicle. The head comprises a gripper composed of two pivoting and opposite spoons. The actuation is hydraulic.
En general, las pinzas conocidas tienen dos problemas: su rendimiento es bajo y su vida útil es extremadamente baja, debido a las condiciones extremas de trabajo que soportan. Además, siempre requieren de la presencia de uno o dos operarios, estando uno en la zona del horno, lo que no es seguro.In general, the known clamps have two problems: their performance is low and their useful life is extremely low, due to the extreme working conditions they endure. In addition, they always require the presence of one or two operators, one being in the oven area, which is not safe.
Es un objetivo de la presente invención dar a conocer medios que permiten aumentar el rendimiento del desescoriado y aumentar la vida de los dispositivos utilizados en el desescoriado. Más concretamente, la presente invención y sus realizaciones preferentes permiten aumentar la tasa de desescoriado y la velocidad del proceso, al tiempo que reduce la pérdida de hierro y el riesgo de accidentes por parte del personal involucrado en el proceso de desescoriado.It is an object of the present invention to provide means that make it possible to increase the performance of the deslagging and to increase the life of the devices used in the deslagging. More specifically, the present invention and its preferred embodiments make it possible to increase the deslagging rate and the speed of the process, while reducing the loss of iron and the risk of accidents on the part of the personnel involved in the deslagging process.
La presente invención permite aumentar la productividad y la eficiencia del desescoriado. El aumento de la productividad se produce gracias a la reducción del tiempo de desescoriado y la mejora de la eficiencia. La presente invención y sus realizaciones preferentes consiguen una reducción notable del tiempo de desescoriado con respecto a sistemas conocidos, consiguiéndose reducciones del tiempo de hasta el 50-60 % y un aumento de la productividad del total del ciclo de fusión de una carga de hasta el 3-7 %.The present invention makes it possible to increase the productivity and efficiency of deslagging. Increased productivity comes from reduced slagging time and improved efficiency. The present invention and its preferred embodiments achieve a notable reduction in the deslagging time with respect to known systems, achieving reductions in time of up to 50-60% and an increase in the productivity of the total melting cycle of a load of up to 3-7%.
Más concretamente, la presente invención da a conocer un dispositivo de desescoriado de fundición que comprende un cabezal con capacidad de movimiento a lo largo de un eje longitudinal, preferentemente vertical, disponiendo el cabezal de una pinza para recoger escorias, dicha pinza disponiendo de al menos dos palas accionables dispuestas alrededor del citado eje longitudinal, y se caracteriza porque el dispositivo comprende medios para hacer girar la pinza a lo largo del citado eje longitudinal.More specifically, the present invention discloses a casting deslagging device comprising a head capable of movement along a longitudinal axis, preferably vertical, the head having a gripper to collect slag, said gripper having at least two drivable blades arranged around said longitudinal axis, and characterized in that the device comprises means for rotating the gripper along said longitudinal axis.
El dispositivo objeto de la presente invención permite hacer que la pinza gire una vez ha sido introducida, al menos parcialmente, en la superficie del material fundido. Sorprendentemente, esta operación de giro aumenta la tasa de recogida de escoria. Sin querer limitar la invención por ninguna teoría explicativa, este sorprendente efecto podría deberse a que el movimiento de giro favorece que la escoria se amalgame y/o bien podría potenciar el efecto del agente de desescoriado. Al aumentar la tasa, el tiempo también puede disminuir. Por último, el efecto centrífugo generado por el movimiento favorece que el material fundido, más fluido que la escoria, escape de la pinza, lo que disminuye las pérdidas de material fluido. The device object of the present invention makes it possible to make the gripper rotate once it has been introduced, at least partially, into the surface of the molten material. Surprisingly, this turning operation increases the slag collection rate. Without wishing to limit the invention by any explanatory theory, this surprising effect could be due to the fact that the turning movement favors the slag to amalgamate and / or it could enhance the effect of the deslagging agent. As the rate increases, the time can also decrease. Finally, the centrifugal effect generated by the movement helps the molten material, more fluid than the slag, to escape from the gripper, which reduces the losses of fluid material.
Asimismo, se ha comprobado que, sorprendentemente, la invención permite utilizar una pinza de titanio o de un material que comprende titanio. Es conocido en el sector que no debe utilizarse titanio en los materiales que van a entrar en contacto con el material fundido, debido a los efectos negativos que tiene una eventual aportación de titanio al hierro o acero. Sin embargo, se ha comprobado que, al utilizar titanio en la pinza de un dispositivo según la presente invención, no se produce aportación significativa de titanio al material fundido. Sin ánimo de quedar limitado a ninguna explicación, esto podría deberse a la conjunción de la posibilidad de utilizar un tiempo corto debido a un aumento de la tasa de desescoriado, al hecho del movimiento de giro, y a que, debido a la alta tasa de desescoriado, la propia escoria podría proteger el material fundido de aportaciones de titanio procedentes de la pinza. Como consecuencia, la pinza puede ser más resistente y tener una vida útil mucho mayor, dado que el punto de fusión del titanio está en 1700 °C, mientras que el proceso de fundición se realiza a 1500 °C.Likewise, it has been found that, surprisingly, the invention makes it possible to use a forceps made of titanium or made of a material comprising titanium. It is known in the sector that titanium should not be used in the materials that are going to come into contact with the molten material, due to the negative effects that a possible contribution of titanium to iron or steel has. However, it has been found that, when using titanium in the clamp of a device according to the present invention, there is no significant contribution of titanium to the molten material. Without wishing to be limited to any explanation, this could be due to the conjunction of the possibility of using a short time due to an increase in the deslagging rate, to the fact of the turning movement, since, due to the high deslagging rate , the slag itself could protect the molten material from deposits of titanium from the gripper. As a consequence, the collet can be stronger and have a much longer service life, since the melting point of titanium is at 1700 ° C, while the casting process takes place at 1500 ° C.
Preferentemente, la pinza comprende más de dos palas (por ejemplo, tres o más palas) dispuestas de manera regular alrededor del citado eje longitudinal. Más preferentemente, la pinza comprende al menos cinco palas. Aún más preferentemente, la pinza comprende más de cinco palas. Seis palas puede ser un número óptimo para algunas aplicaciones. También de manera preferente, las palas son planas. Aún más preferentemente, las palas presentan un extremo libre en forma esencialmente triangular. De esta manera, las palas, en posición cerrada, dejan pocos o ningún hueco por el que pueda escapar escoria recogida.Preferably, the gripper comprises more than two blades (for example, three or more blades) arranged in a regular manner around said longitudinal axis. More preferably, the gripper comprises at least five blades. Even more preferably, the gripper comprises more than five blades. Six blades may be an optimal number for some applications. Also preferably, the blades are flat. Even more preferably, the blades have an essentially triangular free end. In this way, the blades, in the closed position, leave little or no gap through which collected slag can escape.
Preferentemente, el dispositivo comprende un brazo mecánico automatizado que sujeta el cabezal. Dicho brazo mecánico puede trasladar y/o rotar el citado cabezal. Más preferentemente, el brazo mecánico sujeta el cabezal de tal manera que el citado eje longitudinal sea vertical. Preferentemente, el brazo mecánico puede tener como finalidad acercar y alejar el cabezal de la vertical a lo largo de la cual se hace descender el cabezal y/o la pinza para recoger la escoria. También puede ser el encargado de hacer descender la pinza. Alternativamente, el cabezal podría disponer de un sistema de guía para hacer descender la pinza. Igualmente, los elementos motores necesarios para hacer girar la pinza puede estar dispuestos en el brazo (por ejemplo, haciendo girar todo el cabezal) o bien en el propio cabezal.Preferably, the device comprises an automated mechanical arm that holds the head. Said mechanical arm can translate and / or rotate said head. More preferably, the mechanical arm holds the head in such a way that said longitudinal axis is vertical. Preferably, the mechanical arm can have the purpose of moving the head closer and farther from the vertical along which the head and / or the gripper are lowered to collect the slag. It can also be in charge of lowering the clamp. Alternatively, the head could have a guide system to lower the gripper. Likewise, the motor elements necessary to rotate the gripper can be arranged on the arm (for example, by rotating the entire head) or else on the head itself.
El dispositivo puede comprender un controlador con capacidad de automatizar la totalidad de movimientos del dispositivo. El brazo mecánico automatizado puede programarse mediante PLC, lo que aumenta su rendimiento. El dispositivo y/o el brazo pueden disponer de sensores de movimiento para asistir en su operación. La utilización de un brazo automatizado permite eliminar la necesidad de operarios en zona caliente durante la operación, puesto que este tipo de dispositivo permite trasladar y/o girar el cabezal desde la zona de reposo a la de recogida de escorias y a la de deposición de escorias así como efectuar los movimientos de extracción de la escoria de la fundición líquida. El dispositivo comprende preferentemente sensores de posición y/o topes para determinar los límites de movimiento del dispositivo. Gracias a la posibilidad de integrar sensores y/o topes los movimientos pueden ser precisos y repetitivos, lo que permite aumentar la velocidad de movimiento y, con ello, disminuir aún más el tiempo de desescoriado.The device may comprise a controller capable of automating all movements of the device. The automated mechanical arm can be programmed by PLC, which increases its performance. The device and / or the arm may have of motion sensors to assist in your operation. The use of an automated arm eliminates the need for operators in the hot zone during operation, since this type of device allows the head to be moved and / or rotated from the rest zone to the slag collection and slag deposition area. as well as to carry out the movements of extraction of the slag of the liquid foundry. The device preferably comprises position sensors and / or stops to determine the movement limits of the device. Thanks to the possibility of integrating sensors and / or stops the movements can be precise and repetitive, which allows to increase the speed of movement and, with this, to reduce the slagging time even more.
El cabezal también puede disponer de al menos un orificio de aportación de material de desescoriado. De esta manera, el dispositivo permite una aportación automática de material de desescoriado y en el momento más adecuado.The head can also have at least one hole for supplying the deslagging material. In this way, the device allows an automatic supply of deslagging material and at the most appropriate time.
La invención, por lo tanto, permite optimizar un novedoso procedimiento de desescoriado de una fundición (preferentemente hierro líquido o acero) que comprende las siguientes etapas:The invention, therefore, makes it possible to optimize a novel process for deslagging a cast iron (preferably liquid iron or steel) that comprises the following steps:
- Añadir agente de desescoriado con el fin de conglomerar escoria,- Add deslagging agent in order to conglomerate slag,
- hacer descender una pinza de desescoriado hasta que ésta alcanza una profundidad determinada dentro de la fundición líquida,- lower a slagging clamp until it reaches a specified depth within the liquid cast iron,
- hacer girar la pinza alrededor de un eje vertical que pasa por el interior de la pinza,- rotate the gripper around a vertical axis that passes through the interior of the gripper,
- cerrar la pinza para recoger la escoria,- close the clamp to collect the slag,
- hacer elevar la pinza con escoria, hasta que ésta quede completamente fuera del material fundido.- raise the clamp with slag, until it is completely out of the molten material.
- trasladar la pinza para depositar la escoria recogida, preferentemente en una caja de escorias.- move the gripper to deposit the collected slag, preferably in a slag box.
Este procedimiento es realizado de manera preferente con el dispositivo dado a conocer en la presente invención. El eje vertical es preferentemente un eje de simetría alrededor del cual se disponen las palas de la pinza. Preferentemente, todos los movimientos citados se realizan de manera automatizada.This procedure is preferably carried out with the device disclosed in the present invention. The vertical axis is preferably an axis of symmetry around which the blades of the gripper are arranged. Preferably, all the aforementioned movements are carried out in an automated manner.
El cierre de las palas puede realizarse preferentemente mientras la pinza continua girando, o bien inmediatamente tras la finalización del giro de la pinza.The closing of the blades can preferably be carried out while the clamp continues to rotate, or immediately after the completion of the rotation of the clamp.
Para su mejor comprensión se adjuntan, a título de ejemplo explicativo, pero no limitativo, unos dibujos representativos de unos ejemplos de realización de la presente invención.For your better understanding are attached, as an explanatory example, but not limiting, representative drawings of some embodiments of the present invention.
La figura 1 es una vista en alzado de un dispositivo según la presente invención.Figure 1 is an elevation view of a device according to the present invention.
La figura 2 es una vista en perspectiva del cabezal con pinza del dispositivo del ejemplo, en el que se ha retirado la cubierta para poder observar los mecanismos de accionamiento de las palas que componen la pinza.Figure 2 is a perspective view of the head with clamp of the device of the example, in which the cover has been removed in order to be able to observe the drive mechanisms of the blades that make up the clamp.
La figura 3 es una vista en alzado del cabezal.Figure 3 is an elevation view of the head.
La figura 4 una vista en planta inferior del cabezal.Figure 4 a bottom plan view of the head.
La figura 5 es una secuencia de momentos del funcionamiento del dispositivo del ejemplo.Figure 5 is a sequence of moments of operation of the device of the example.
En las figuras, elementos iguales o equivalentes han sido identificados con idénticos numerales.In the figures, the same or equivalent elements have been identified with identical numerals.
Las figuras 1 a 5 muestran un primer ejemplo de realización de la presente invención. El dispositivo 1 de desescoriado comprende un brazo mecánico automatizo, que en este caso puede ser un brazo robótico 2 que sujeta un cabezal 3 a través de un elemento de guía 23. El elemento de guía 23 permite hacer ascender y descender el cabezal 3 a lo largo del eje longitudinal del elemento de guía 23. En funcionamiento normal, el eje longitudinal se dispone preferentemente de manera vertical. Además, el elemento de guía 23 puede hacer girar el cabezal 3 a lo largo del eje longitudinal. Alternativamente, puede permitir su giro a través de su conexión con el cabezal 3. El brazo robótico 2 puede a su vez elevar el elemento de guía 23 y/o hacerlo girar alrededor de unos ejes verticales y horizontales, así como trasladarlo. En el ejemplo, el brazo tiene seis grados de libertad. En función de la aplicación, menos grados de libertad podrían ser suficientes para hacer que el dispositivo realice su función.Figures 1 to 5 show a first embodiment of the present invention. The deslagging device 1 comprises an automated mechanical arm, which in this case can be a robotic arm 2 that holds a head 3 through a guide element 23. The guide element 23 allows the head 3 to be raised and lowered along the way. along the longitudinal axis of the guide element 23. In normal operation, the longitudinal axis is preferably arranged vertically. Furthermore, the guide element 23 can rotate the head 3 along the longitudinal axis. Alternatively, it can allow its rotation through its connection with the head 3. The robotic arm 2 can in turn raise the guide element 23 and / or make it rotate about vertical and horizontal axes, as well as translate it. In the example, the arm has six degrees of freedom. Depending on the application, fewer degrees of freedom might be enough to make the device do its job.
Una ventaja de la combinación del cabezal 3 con un brazo mecánico automatizado (como, preferentemente, un brazo robótico 2) es que permite automatizar completamente el ciclo de movimiento del dispositivo de desescoriado desde su posición de reposo hasta la posición de recogida y posteriormente a la posición de deposición de las escorias, sin intervención humana durante el ciclo. Para ello, el brazo mecánico puede disponer de sensores y/o finales de carrera o topes que permiten un movimiento exacto y repetitivo del dispositivo, evitando de esta manera golpes y permitiendo una mayor velocidad de movimiento del dispositivo, lo que redunda en un menor tiempo de desescoriado. La completa automatización elimina la necesidad de personas en zona de altas temperaturas. El aumento de la velocidad de movimiento hace que los componentes pasen un menor tiempo en zona de estrés térmico, lo que redunda en un aumento de la vida del dispositivo.An advantage of the combination of the head 3 with an automated mechanical arm (such as, preferably, a robotic arm 2) is that it makes it possible to fully automate the movement cycle of the deslagging device from its rest position to the pick-up position and subsequently to the removal. slag deposition position, without human intervention during the cycle. For this, the mechanical arm can have sensors and / or limit switches or stops that allow an exact and repetitive movement of the device, thus avoiding blows and allowing a greater speed of movement of the device. device, resulting in less slagging time. Complete automation eliminates the need for people in high temperature areas. The increased speed of movement means that the components spend less time in the heat stress zone, which results in an increase in the life of the device.
El cabezal 3 dispone de una pinza formada, en el ejemplo, por una serie de palas 4 que se disponen de manera distribuida alrededor del eje longitudinal, que en este caso coincide con el eje central alrededor del cual puede girar el cabezal 3. El extremo libre de las palas 4 presenta forma aguda o esencialmente triangular, como se observa en el ejemplo. Las palas pueden ser accionadas de tal manera que giran, acercando entre sí sus extremos libres. El accionamiento puede ser, por ejemplo, hidráulico, aunque otros tipos de accionamiento son posibles. Las palas 4 del ejemplo son esencialmente planas, si bien podrían presentar otras formas, tales como curvada, o disponer de dos o más tramos planos. El cabezal 3 del ejemplo presenta, además, orificios 5 situados en su base y que permiten aportar material de desescoriado a la fundición líquida.The head 3 has a gripper formed, in the example, by a series of blades 4 that are arranged in a distributed manner around the longitudinal axis, which in this case coincides with the central axis around which the head 3 can rotate. free of the blades 4 has an acute or essentially triangular shape, as can be seen in the example. The blades can be driven in such a way that they rotate, bringing their free ends closer together. The drive can be, for example, hydraulic, although other types of drive are possible. The blades 4 of the example are essentially flat, although they could have other shapes, such as curved, or have two or more flat sections. The head 3 of the example also has orifices 5 located in its base and that allow the addition of deslagging material to the liquid foundry.
En la figura 5 se observa un procedimiento de desescoriado realizado mediante el dispositivo 1 de desescoriado del ejemplo. En una primera fase, el brazo robótico 2 y/o el elemento de guía 23 hacen descender verticalmente el cabezal 3 hacia la fundición líquida. Antes, durante o tras la bajada, se puede añadir material de desescoriado (no mostrado en las figuras). Una vez la pinza queda sumergida (total o parcialmente) en la fundición líquida, se procede a hacer girar la pinza (en este caso se hace girar todo el cabezal 3) y se cierran las palas 4 de la pinza, reteniendo escoria 11. El giro se detiene (antes, durante o tras el cierre de las palas 4 de la pinza) y se procede a elevar la pinza (mediante la elevación del cabezal 3). Posteriormente, el brazo robótico (no mostrado) puede retirar el cabezal 3 de la vertical para proceder a depositar la escoria 11 en el lugar adecuado, que suele ser una caja de escorias (no mostrada en las figuras).Figure 5 shows a deslagging procedure carried out by means of the deslagging device 1 of the example. In a first phase, the robotic arm 2 and / or the guide element 23 vertically lower the head 3 towards the liquid iron. Before, during or after lowering, deslagging material can be added (not shown in the figures). Once the clamp is submerged (totally or partially) in the liquid cast iron, the clamp is rotated (in this case the entire head 3 is rotated) and the blades 4 of the clamp are closed, retaining slag 11. The rotation stops (before, during or after closing the blades 4 of the gripper) and the gripper is raised (by raising the head 3). Subsequently, the robotic arm (not shown) can remove the head 3 from the vertical to proceed to deposit the slag 11 in the appropriate place, which is usually a slag box (not shown in the figures).
El método mostrado se puede hacer con el dispositivo 1 de desescoriado del ejemplo o con cualquier otro dispositivo de desescoriado.The method shown can be done with the deslagging device 1 of the example or with any other deslagging device.
Si bien la invención se ha descrito y representado basándose en un ejemplo representativo, se deberá comprender que dicha realización a título de ejemplo no es en modo alguno limitativa para la presente invención, por lo que cualesquiera de las variaciones que queden incluidas de manera directa o por vía de equivalencia en el contenido de las reivindicaciones adjuntas, se deberán considerar incluidas en el alcance de la presente invención. Although the invention has been described and represented based on a representative example, it should be understood that said exemplary embodiment is in no way limiting to the present invention, so that any of the variations that are included directly or by way of equivalence in the content of the appended claims, they should be considered included in the scope of the present invention.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| CA1K | Utility model application published |
Ref document number: 1278772 Country of ref document: ES Kind code of ref document: U Effective date: 20211007 |
|
| FG1K | Utility model granted |
Ref document number: 1278772 Country of ref document: ES Kind code of ref document: Y Effective date: 20211222 |
|
| FD1K | Utility model lapsed |
Effective date: 20240927 |