熔煉電爐鐵水撈渣機的結構設計

何甲樞

摘 要：工廠中熔煉電爐鐵水的撈渣工作通常是由工人用一根有一定長度的圓鋼直接插入爐中進行多次打撈來完成的。這種作業方法的勞動強度大，工作效率低，阻礙了生產效率的提升。針對這種情況，設計一種熔煉電爐鐵水撈渣機，不僅操作簡單、省力，而且每次的撈渣量得到大幅提高，從而降低工人的作業強度，提高生產效率。

關鍵詞：熔煉電爐 驅動機構 大型撈渣結構 省力 提高生產效率

中圖分類號：TF741.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（a）-0123-02

隨著世界經濟的持續發展，工業化進程不斷提高，各國的生產已由過去的人力集中型向生產效率型轉變，通過機械化和自動化的方式提高生產效率，降低生產成本，已經成為企業的不懈追求。隨著國際對環境保護的重視，特別是近年中國政府已采取更加有力的措施推進綠色發展、循環發展、低碳發展，加強生態環境保護，努力實現環境與經濟協調融合。在鑄造生產企業中，中頻感應電爐已被廣泛用于黑色金屬和有色金屬的熔煉。眾所周知，鑄鐵熔煉過程中會產生大量的爐渣，打撈爐渣就成了生產過程中必不可少的工序，如果采用傳統的撈渣方法，即使用一根有一定長度的圓鋼直接插入爐中進行多次打撈來完成，這項工作非常繁重，工作效率低，阻礙了生產效率的提升。針對這種情況，通過設計一種熔煉電爐鐵水撈渣機，其采用驅動機構和大型撈渣結構，不僅操作簡單、省力，而且每次的撈渣量得到大幅提高，從而有效降低工人的作業強度，節省時間，提高生產效率。

1 結構設計方案

所設計的熔煉電爐鐵水撈渣機，主要需包括驅動機構和大型撈渣結構（包括支架），支架頂部設有吊耳，在支架下部兩邊鉸接有對稱設置的左撈渣斗和右撈渣斗，在支架中部設有左撈渣斗和右撈渣斗張合的驅動機構，驅動機構連接操作控制器。

綜合考慮了能實現該功能機構的各種結構方式，確定了以下這種結構方式。該結構不但制造成本低廉，而且維護維修極為方便（見圖1）。

2 具體實施方式

如圖1所示，為該熔煉電爐鐵水撈渣機的設計結構，包括支架1，支架1頂部設有吊耳9，進行鐵水撈渣作業時，吊耳9可掛在位于其上方的吊機上，使熔煉電爐鐵水撈渣機的移動十分方便；在支架1下部兩邊鉸接有對稱設置的左撈渣斗2和右撈渣斗3，在支架1中部設有帶動左撈渣斗2和右撈渣斗3張合的驅動機構4，驅動機構4連接操作控制器5。

支架1包括上鋼板和下鋼板，上鋼板和下鋼板均呈長方形，上鋼板與下鋼板之間通過4根分別垂直地焊接在兩者4個角上的槽鋼進行固定，該4根槽鋼分為兩組，每組兩根，分別為左槽鋼組和右槽鋼組；上鋼板頂部通過螺栓固定有轉耳7，轉耳7與一扶手8前端鉸接，控制器5安裝在扶手8后端，進行鐵水撈渣作業時，工人可在扶手8的后端對撈渣斗的張合進行控制，其操作方便，并且可大幅降低工作人員因離鐵水和撈渣斗太近而被燙傷的風險；支架1上靠近扶手8一端的槽鋼組為右槽鋼組，其兩根槽鋼之間焊接有一根橫向布置限位槽鋼，該限位槽鋼可限制扶手8的轉動角度。

驅動機構4為氣缸，氣缸通過螺釘固定在支架1上鋼板的下方，氣缸通過管路連接空氣動力源，操作控制器5連接在氣缸與空氣動力源之間的連接管路上。

左撈渣斗2由一個左轉臂21、一塊左底板22、兩塊左擋板23構成，左底板22和兩塊左擋板23均通過第三開口插銷16固定在左轉臂21下部，其中兩塊左擋板23分別位于左底板22的兩側；右撈渣斗3由一個右轉臂31、一塊右底板32、兩塊右擋板33構成，右底板32和兩塊右擋板33均通過第三開口插銷16固定在右轉臂31下部，其中兩塊右擋板33分別位于右底板32的兩側。

左轉臂21和右轉臂31各通過一組第二銷軸13、第二圓墊圈14、第二開口插銷15分別鉸接在支架1中的左槽鋼組和右槽鋼組。左槽鋼組和右槽鋼組中的兩根槽鋼開有同軸的圓通孔，兩根第二銷軸13分別穿過左槽鋼組與左轉臂21上的圓通孔以及右槽鋼組與右轉臂31上的圓通孔，第二銷軸兩端套上第二圓墊圈14并裝有第二開口插銷15，使左轉臂21和右轉臂31可分別繞兩根第二銷軸13的軸心做一定角度的旋轉運動。

氣缸下部的活塞桿下端與連接柱6通過螺紋聯接，連接柱6下端開有圓通孔，左轉臂21和右轉臂31上均開有長通孔，第一銷軸10穿過連接柱6的圓通孔和左轉臂21、右轉臂31上的長通孔，第一銷軸10兩端套有第一圓墊圈11并裝有第一開口插銷12，使第一銷軸10可在左轉臂21、右轉臂31上的長通孔內滑動，這樣在氣缸工作時，活塞桿的上下往復運動可帶動左轉臂21、右轉臂31分別繞兩根第二銷軸13的軸心做一定角度的旋轉運動，從而實現左撈渣斗2和右撈渣斗3的張合動作，達到撈渣的目的。

3 效果驗證

在經驗不足的情況下，所設計的熔煉電爐鐵水撈渣機，無論是在降低工人勞動強度，還是在提升效率方面，其效果都非常顯著。從使用情況來看，該設計是成功的：原來全部使用人工撈渣，需要3～4人進行約1 h的作業；使用撈渣機后，只需安排2人進行20 min左右即可完成撈渣工作，勞動強度低，效率高。該設計達到了設計預期目標，直接和間接效益十分顯著。

4 結語

此次完成了對熔煉電爐鐵水撈渣機的結構設計，通過巧用簡便、合理的機械機構并利用動力源，替代了原來落后而又繁重的作業工藝。

參考文獻

[1] 《機械設計手冊》聯合編寫組.機械設計手冊（下冊）[M].2版.北京：化學工業出版社，1983.

[2] 張春林.機械創新設計[M].北京：機械工業出版社，2008： 77.