一种微型烧结实验试样快速成型系统及方法

摘要

本发明公开一种微型烧结实验试样快速成型系统及方法，包括设置在支撑台上的成型套筒，成型套筒内设有成型垫块，成型套筒的筒口上方设有带计数器的捶打装置，计数器与CPU的计数输入端连接，支撑台上设有夯实振动电机，夯实振动电机上设有电机转速传感器，该电机转速传感器与CPU的转速输入端连接，CPU的夯实电机控制输出端连接有夯实振动电机，CPU控制捶打装置捶打成型垫块，捶打间隙CPU控制夯实振动电机对烧结矿原料进行震动夯实，采用本发明烧结矿原料被捶打装置捶打成型的同时配合震动夯实，防止烧结矿矿饼内部出现空心，成型后再通过铲切液压缸推动铲切刀沿成型垫块的上表面将成型后的矿饼切下，方便拿取并进行下一步的烧结实验。

说明书

技术领域

本发明涉及烧结矿实验装置技术领域，具体涉及一种微型烧结实验试样快速成型系统及方法。

背景技术

烧结矿是高炉炼铁的一种主要原料，主要是由各种粉状的铁原料、燃料和溶剂等经过充分混合后，被均匀布置在烧结机上，点火炉将料层的上表面点燃，在抽风负压作用下，沿着烧结原料层逐渐向下燃烧直到料层底部。随着钢铁工业的发展，高炉对入炉原料质量要求越来越高，不仅要求含铁品位高、机械强度好、入炉粉末少、化学成分稳定，粒度均匀、有害杂质少，而且，还要具有良好的热态冶金性能，要使烧结矿在炉顶装料、炉身预热及炉腰还原等过程中不因强度下降而影响高炉炉况顺利进行。因此有必要对烧结矿的冶金性能指标进行深入研究，为高炉提供优质炉料。实验室进行小型烧结实验时，需要先按比例配比将各原料夯实成型然后才能进行烧结实验，但是目前还没有一种针对实验室用的烧结燃料成型装置。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种微型烧结实验试样快速成型系统及方法。

技术方案如下：一种微型烧结实验试样快速成型系统，其关键在于：包括竖向设置在支撑台上的成型套筒，所述成型套筒内活动嵌套有成型垫块，所述成型套筒的筒口上方设有捶打装置，该捶打装置上设有计数器，所述计数器与CPU的计数输入端连接，所述支撑台上设有夯实振动电机，所述夯实振动电机上设有电机转速传感器，该电机转速传感器与CPU的转速输入端连接，所述CPU的夯实电机控制输出端连接有所述夯实振动电机；

所述支撑台上还设有矿饼铲切装置，所述成型套筒连接有套筒顶升装置，所述套筒顶升装置上设有位移传感器，该位移传感器与CPU的位移输入端连接，所述矿饼铲切装置上设有压力传感器，该压力传感器与CPU的压力输入端连接，所述CPU控制所述捶打装置捶打成型垫块，捶打结束后，所述套筒顶升装置将成型套筒顶起并露出所述成型垫块后，所述矿饼铲切装置沿成型垫块的顶面铲切成型后的矿饼。

采用上述技术方案将烧结矿的各种原料混匀后倒入成型套筒内，然后利用捶打装置驱动快速下降捶打成型垫块，从而使烧结矿原料在成型垫块上被夯实捶打成型，捶打过程中夯实震动电机不断震动对烧结原料进行震动夯实，防止烧结矿饼内部出现空心，捶打结束后再将成型套筒顶起，铲切装置沿成型垫块的上表面推进将成型后的矿饼从成型垫块上切下，方便拿取进行下一步试验。

作为优选：上述捶打装置包括竖向设置的直线滑轨，该直线滑轨上设有捶打滑块，所述捶打滑块上设有夯实锤，所述捶打滑块连接有捶打气缸，所述捶打气缸的伸缩杆上设有所述计数器，所述捶打气缸与CPU的气缸控制输出端连接。采用该设计通过捶打气缸驱动捶打滑块快速升降从而使夯实锤不断捶打成型垫块，同时计数器对捶打次数进行计数。

上述套筒顶升装置包括套筒顶升液压缸，所述套筒顶升液压缸的缸筒固定安装在所述支撑台下方，所述套筒顶升液压缸的活塞杆向上穿过所述支撑台后与所述成型套筒连接，所述套筒顶升液压缸的活塞杆上设有所述位移传感器，所述套筒顶升液压缸与所述CPU的顶升控制输出端连接；

所述矿饼铲切装置包括相互配合的铲切滑轨和铲切滑块，所述铲切滑轨水平固定安装在所述支撑台上，所述铲切滑块上水平固定安装有铲切刀，该铲切刀的刀口与所述成型垫块的顶面相切，所述铲切刀的刀口上设有所述压力传感器，所述铲切滑块连接有铲切液压缸，该铲切液压缸与所述CPU的铲切控制输出端连接。采用该方案套筒顶升液压缸的缸筒安装在支撑台下方，不占空间，通过推升液压缸的活塞杆，使成型套筒逐渐被顶起漏露出成型后的矿饼后，铲切液压缸推动铲切刀，实现的机械铲切，与人工铲切相比更省力，且切面更平整。

上述支撑台的上表面设有垫块卡槽，所述成型垫块的下部插设在所述垫块卡槽内，所述铲切滑轨嵌设在所述支撑台上，且该铲切滑轨的上表面与所述支撑台的上表面平齐，所述铲切滑轨的内端部抵接在所述成型垫块外壁上。采用此方案垫块卡槽的槽壁在铲切成型后的矿饼时起到限位作用，防止成型垫块侧向滑动影响铲切，且推动铲切刀时，成型垫块对铲切滑块起到限位作用，避免过度铲切；铲切滑轨嵌设在支撑台上，在捶打过程中成型套筒底部与支撑台上表面贴合平整，不影响捶打、夯实。

上述直线滑轨的顶部设有滑块限位块。采用此设计防止捶打滑块滑出直线滑轨。

上述直线滑轨经支撑架固定安装在所述支撑台上，所述捶打气缸的缸筒固定安装在所述支撑台上，所述捶打气缸的活塞杆向上伸出与所述捶打滑块固定连接。采用此设计整个装置结构更紧凑，套筒升降液压缸驱动夯实锤的过程中传动效果更好。

上述夯实震动电机固定安装在所述支撑台的下表面，且所述夯实震动电机位于所述成型垫块正下方。采用此设计震动电机安装不占空间，震动电机位于成型垫块正下方，震动效果更好。

上述成型套筒的上端筒口处呈喇叭状。采用此方案成型套筒的筒口处较宽，具有导向作用，夯实锤升降过程更平顺。

一种微型烧结实验试样快速成型方法，其关键在于按以下步骤进行：

第一步，CPU初始化，通过计数器设定最大捶打次数，通过计时器设定夯实振动电机的震动时间为X秒，并设定捶打震动循环次数最大值，计数器开始计数，设定此时循环次数为0，进入第二步；

第二步，CPU控制夯实锤开始捶打成型垫块，当捶打次数等于设定的最大捶打次数时，捶打停止，进入第三步；

第三步，CPU控制夯实振动电机开始震动，同时所述计时器从0开始计时，当计时器所记录的时间等于X秒时，停止震动，进入第四步；

第四步：循环次数增加1，并判断此时循环次数是否等于设定的循环次数最大值，若是进入第五步，否则返回第二步；

第五步，CPU控制套筒顶升液压缸向上顶起成型套筒H厘米；

第六步，CPU控制铲切液压缸推动铲切刀沿所述成型垫块的顶面铲切成型后的矿饼，当铲切刀的铲切压力小于等于F牛时停止铲切，操作结束。

采用上述技术方案整个烧结矿的捶打成型和拿取都实现了自动化控制，根据不同得烧结实验可以设置不同的震动时间、捶打次数等，捶打和震动交替进行，确保每一种类型的烧结矿原料成型效果都能满足实验需求。

作为优选：上述X为5-10，所述捶打震动循环次数最大值为50-80，所述H大于所述成型垫块的高度，所述F为2-4。采用此设计成型时间较短，且能满足大部分类型烧结矿的捶打成型。

有益效果：采用本发明的有益效果是将烧结矿的各种原料混匀后倒入成型套筒内，然后利用捶打装置驱动夯实锤快速下降捶打成型垫块，从而使烧结矿原料在成型垫块上被夯实捶打成型，捶打间隙夯实震动电机不断震动使烧结矿原料不断被震动夯实防止出现空心，烧结矿成型后再通过套筒顶升装置驱动成型套筒上升露出成型后的矿饼，接着铲切液压缸推动铲切刀沿成型垫块的上表面将成型后的矿饼切下，方便拿取并进行下一步的烧结实验。

附图说明

图1为实施例1捶打状态时的结构示意图；

图2为实施例1铲切状态时的结构示意图；

图3为实施例2的逻辑控制图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

实施例1，如图1和图2所示，一种微型烧结实验试样快速成型系统，包括竖向设置在支撑台1上的成型套筒2，所述成型套筒2内活动嵌套有成型垫块4，所述成型套筒2的筒口上方设有捶打装置，该捶打装置上设有计数器，所述计数器与CPU的计数输入端连接，所述支撑台1上设有夯实振动电机12，所述夯实振动电机12上设有电机转速传感器，该电机转速传感器与CPU的转速输入端连接，所述CPU的夯实电机控制输出端连接有所述夯实振动电机12；

所述支撑台1上还设有矿饼铲切装置，所述成型套筒2连接有套筒顶升装置，所述套筒顶升装置上设有位移传感器，该位移传感器与CPU的位移输入端连接，所述矿饼铲切装置上设有压力传感器，该压力传感器与CPU的压力输入端连接，所述CPU控制所述捶打装置捶打成型垫块4，捶打结束后，所述套筒顶升装置将成型套筒2顶起并露出所述成型垫块4后，所述矿饼铲切装置沿成型垫块4的顶面铲切成型后的矿饼。

所述捶打装置包括竖向设置的直线滑轨6，该直线滑轨6上设有捶打滑块7，所述直线滑轨6的顶部设有滑块限位块9，所述捶打滑块7上设有夯实锤5，具体地所述夯实锤5的上部经延伸柄固定安装在所述捶打滑块7上，所述夯实锤5的下部位于所述成型套筒2的筒口正上方，所述捶打滑块7连接有捶打气缸8，该捶打气缸8的缸筒固定，所述捶打气缸8的伸缩杆上设有所述计数器，所述捶打气缸8与CPU的气缸控制输出端连接。

所述套筒顶升装置包括套筒顶升液压缸11，所述套筒顶升液压缸11的缸筒固定安装在所述支撑台1下方，所述升降液压缸11的活塞杆上设有顶升平衡板，该顶升平衡板上竖向正对设置有两根顶升杆，两根所述顶升杆的上端向上穿过所述支撑台1后与所述成型套筒2固定连接，所述套筒顶升液压缸11的活塞杆上设有所述位移传感器，所述套筒顶升液压缸11与所述CPU的顶升控制输出端连接，所述矿饼铲切装置包括相互配合的铲切滑轨14和铲切滑块15，所述铲切滑轨14水平固定安装在所述支撑台1上，所述铲切滑块15上设有支撑块，该支撑块上水平固定安装有铲切刀3，该铲切刀3位于所述成型套筒2的外侧，所述铲切刀3的刀口与所述成型垫块4的顶面相切，所述铲切刀3的刀口上设有所述压力传感器，所述铲切滑块15连接有铲切液压缸13，该铲切液压缸13与所述CPU的铲切控制输出端连接。

所述支撑台1的上表面设有垫块卡槽，所述成型垫块4的下部插设在所述垫块卡槽内，所述铲切滑轨14嵌设在所述支撑台1上，且该铲切滑轨14的上表面与所述支撑台1的上表面平齐，所述铲切滑轨14的内端部抵接在所述成型垫块4外壁上。

从图中还可以看出，所述直线滑轨6经支撑架10固定安装在所述支撑台1上，所述捶打气缸8的缸筒固定安装在所述支撑台1上，所述捶打气缸8的活塞杆向上伸出与所述捶打滑块7固定连接，所述夯实震动电机12固定安装在所述支撑台1的下表面，且所述夯实震动电机12位于所述成型垫块4正下方，所述成型套筒2的上端筒口处呈喇叭状，所述夯实锤5、成型套筒1、成型垫块4的材质均为不锈钢。

实施例2，如图3所示，一种微型烧结实验试样快速成型方法，按以下步骤进行：

第一步，CPU初始化，通过计数器设定最大捶打次数，该最大捶打次数为大于等于3且小于等于7的任意整数，通过计时器设定夯实振动电机12的震动时间为X秒，其中X为5-10中的任意数值，并设定捶打震动循环次数最大值，该捶打震动循环次数最大值为50-80中的任一整数，计数器开始计数，设定此时循环次数为0，进入第二步；

第二步，CPU控制夯实锤5开始捶打成型垫块4，当捶打次数等于设定的最大捶打次数时，捶打停止，进入第三步；

第三步，CPU控制夯实振动电机12开始震动，同时所述计时器从0开始计时，当计时器所记录的时间等于X秒时，停止震动，进入第四步；

第四步：循环次数增加1，并判断此时循环次数是否等于设定的循环次数最大值，若是进入第五步，否则返回第二步；

第五步，CPU控制套筒顶升液压缸11向上顶起成型套筒H厘米，其中H大于所述成型垫块4的高度，以确保成型后的矿饼完全露出，方便铲切；

第六步，CPU控制铲切液压缸13推动铲切刀3沿所述成型垫块4的顶面铲切成型后的矿饼，当铲切刀3的铲切压力小于等于F牛时停止铲切，操作结束，其中所述F为2-4牛。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。