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      一種稀土電解槽出金屬的裝置和方法

      文檔序號:9612169閱讀:851來源:國知局
      一種稀土電解槽出金屬的裝置和方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明專利涉及一種稀土電解槽出金屬的裝置和方法,屬稀土冶金領(lǐng)域。
      【背景技術(shù)】
      [0002]氧化物電解技術(shù)制備稀土金屬及合金在中國發(fā)展了幾十年,氟化物體系電解氧化物技術(shù)也在不斷創(chuàng)新的基礎(chǔ)上日趨成熟,已成為我國稀土金屬生產(chǎn)的主要工藝。電解槽槽型的研究取得了長足進步,目前電解槽槽型有4000?7000A、10KA電解槽,極少數(shù)大型企業(yè)研究開發(fā)了 10KA以上的大型電解槽,但是出金屬方式還處于人工操作階段,該方法效率低,工人勞動強度大,還影響產(chǎn)品質(zhì)量,極大程度上限制了我國稀土熔鹽電解生產(chǎn)工藝的整體發(fā)展。經(jīng)檢索,雖然我國的一些科研機構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)研制了大型電解槽出金屬裝置,采用虹吸原理進行自動出金屬,但該技術(shù)未在實際生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。
      [0003]然而,申請人經(jīng)過反復(fù)試驗發(fā)現(xiàn),采用虹吸原理進行自動出金屬有著明顯的缺陷:
      1.易受電解溫度影響:采用虹吸式自動出金屬方法,在出金屬前10-15分鐘,停止加入稀土氧化物,并將電解溫度升高,高出正常電解溫度20-30°C,吸出稀土金屬在錠模中成型好,表面光滑,無夾雜。在正常電解溫度或低于正常電解溫度,吸出的稀土金屬在錠模中成型不好,表面不光滑,夾雜多。
      [0004]2、靈活度低、裝置笨重,虹吸式自動出金屬裝置,在密閉的澆鑄室內(nèi)完成稀土金屬澆鑄,當(dāng)電解槽內(nèi)稀土金屬出完時,稀土金屬留在澆鑄室中降溫,降溫至30-50°C后取出,移動虹吸裝置時,需將裝置和澆鑄室內(nèi)的稀土金屬一起移走,移動時很費力。
      [0005]3、虹吸自動出金屬方法,必須嚴(yán)格控制出金屬的時間,這個時間很難控制,時間過短,稀土金屬在電解槽內(nèi)有剩余,時間過長電解槽內(nèi)的熔鹽也隨之吸出來,熔鹽液面降低,影響電解爐正常電解,還需及時向電解槽內(nèi)補充電解質(zhì),待電解質(zhì)熔化轉(zhuǎn)變成熔融的熔鹽,達到一定的高度,才能保證加入電解槽中的稀土氧化物電解。但在正常的出金屬時間內(nèi),虹吸裝置上升時,也有少量熔鹽被吸出,電解槽內(nèi)熔鹽液面也降低,同時電解槽內(nèi)溫度波動很大;若時間過長,還可能吸干電解槽內(nèi)熔鹽,導(dǎo)致該電解槽停產(chǎn)。
      [0006]4、虹吸出金屬裝置,在出金屬過程中必須保證澆鑄室內(nèi)的真空壓力在一定范圍內(nèi),壓力過低,電解槽內(nèi)金屬吸不出來,鈦管容易堵塞;壓力過高,吸金屬速度過快,金屬沖擊澆鑄室內(nèi)錠模,金屬成型不好,表面易夾雜,并且熔鹽也隨之吸出,電解槽內(nèi)熔鹽容易吸干,影響電解槽正常電解或停產(chǎn)。
      [0007]5、電解過程中12個小時出金屬4次,12小時內(nèi)連續(xù)使用虹吸自動出金屬裝置出金屬,電解槽內(nèi)的熔鹽溫度會降低,導(dǎo)致加入的稀土氧化物不能完全電解,出來的稀土金屬碳含量較高,產(chǎn)品合格率明顯下降,經(jīng)過2-3天的人工調(diào)整,電解槽才可正常電解。
      [0008]為了克服上述諸多技術(shù)問題,本發(fā)明給出一種稀土電解槽出金屬的裝置和方法,其具有靈活、高效、重量輕、移動方便的優(yōu)點;同時相比人工出金屬操作,避免了人工出爐過程中液態(tài)金屬多次與熔鹽、陽極接觸,造成的意外增碳因素,提高了產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量及化學(xué)成分的均一"性,產(chǎn)品碳含量< 0.03%,金屬錠重量均勾。
      [0009]本發(fā)明適應(yīng)各種槽型,出金屬裝置體積小、重量輕,移動方便,易操作,降低了人工出金屬的勞動強度,提高了工作效率,實現(xiàn)了稀土電解出金屬技術(shù)由人工操作向機械自動化的轉(zhuǎn)變,對推動稀土電解技術(shù)水平的整體升級具有重要意義。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0010]本發(fā)明的目的在于提供一種稀土電解槽出金屬的裝置和方法。該方法有利于提高產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量,降低人工出金屬的勞動強度,促進稀土電解技術(shù)整體水平的升級。
      [0011]在大量的生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn),由于金屬比電解質(zhì)比重大,熔鹽電解質(zhì)在稀土金屬上面。在舀金屬過程中,若舀勺中全部是稀土金屬,在錠模中澆鑄后,表面易氧化,增加了后序處理難度,同時處理后的稀土金屬表面也不光滑,影響了稀土金屬表面質(zhì)量。因此,為防止稀土金屬上表面氧化,在S稀土金屬時,金屬S勺內(nèi)必須有一定量的熔鹽電解質(zhì)。經(jīng)過反復(fù)試驗發(fā)現(xiàn),熔鹽電解質(zhì)的厚度控制在5-8mm效果最好,在錠模中澆鑄時,熔鹽電解質(zhì)覆蓋在稀土金屬表面,有效防止了稀土金屬表面氧化,保證了稀土金屬表面質(zhì)量。為了實現(xiàn)在金屬舀勺中的稀土金屬上覆蓋一定厚度的熔鹽電解質(zhì),本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
      一種稀土電解槽出金屬的裝置,包括:金屬舀勺100,所述金屬舀勺100用于從稀土電解槽底部g取液態(tài)稀土金屬;
      舀勺柄,所述舀勺柄下端與舀勺在第一連接點可活動地連接;
      多自由度機械臂,所述多自由度機械臂包括第一縱移機構(gòu),所述第一縱移機構(gòu)驅(qū)動第一提拉桿縱向移動;所述第一提拉桿的下端與g勺柄上端固定連接,用于驅(qū)動金屬g勺上升和下降;在所述第一提拉桿上固定設(shè)置第二縱移機構(gòu),所述第二縱移機構(gòu)驅(qū)動一第二提拉桿縱向移動;所述第二提拉桿的下端在不同于第一連接點的第二連接點與所述金屬舀勺可活動地連接;在第二縱移機構(gòu)的驅(qū)動下,所述金屬S勺的姿態(tài)能夠發(fā)生變化;所述多自由度機械臂還包括橫移機構(gòu)和/或旋轉(zhuǎn)機構(gòu),其用于驅(qū)動所述縱移機構(gòu)以橫移和/或旋轉(zhuǎn)的方式到達稀土電解槽上方和離開稀土電解槽的上方;控制系統(tǒng),與所述多自由度機械臂電連接,用于控制所述多自由度機械臂的運動,以使金屬舀勺完成舀出動作。
      [0012]作為優(yōu)選的技術(shù)方案,多自由度機械臂還包括翻轉(zhuǎn)機構(gòu),所述翻轉(zhuǎn)機構(gòu)驅(qū)動所述機械臂的部分在垂直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn),以使金屬g勺翻轉(zhuǎn),從而倒出已g取的液態(tài)稀土金屬
      作為優(yōu)選的技術(shù)方案,縱移機構(gòu)、橫移機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)以及翻轉(zhuǎn)機構(gòu)選自于液壓驅(qū)動裝置、電機驅(qū)動裝置、電磁驅(qū)動裝置。
      [0013]作為優(yōu)選的技術(shù)方案,該裝置還包括移動車,所述多自由度機械臂的一端固定于所述移動車上;在移動車上設(shè)置所述控制系統(tǒng)以及驅(qū)動輔助設(shè)備;所述驅(qū)動輔助設(shè)備為為所述多自由度機械臂的驅(qū)動電源或液壓機械栗。
      [0014]作為優(yōu)選的技術(shù)方案,所述金屬g勺選自于鈦材料或鈮材料。
      [0015]作為優(yōu)選的技術(shù)方案,所述控制系統(tǒng)通過通信模塊與機械臂電連接;所述通信模塊為遠紅外通信模塊、WIFI通信模塊、藍牙通信模塊。
      [0016]作為優(yōu)選的技術(shù)方案,第二提拉桿可相對移動地嵌入所述第一提拉桿。
      [0017]本發(fā)明還涉及一種利用上述技術(shù)方案的裝置的稀土電解槽出金屬的方法,包含以下步驟: 1)控制所述多自由度機械臂運動,使金屬g勺位于所述稀土電解槽的上方;
      2)控制所述第一縱移機構(gòu)向下運動,第一提拉桿下降,使金屬g勺運動至稀土電解槽中的熔鹽電解質(zhì)層中,靜止1-15分鐘使金屬舀勺預(yù)熱;
      3)控制所述第一縱移機構(gòu)繼續(xù)向下運動,使金屬g勺的液面低于稀土電解槽中金屬層的液面;控制所述第二縱移機構(gòu)向下運動,使所述金屬g勺的姿態(tài)發(fā)生變化,該姿態(tài)下金屬舀勺的實際容積小于其最大容積;
      4)控制所述第一縱移機構(gòu)向上運動,使盛有稀土金屬的金屬S勺的底部高于金屬電解槽10-1000mm,停止上升;其中,當(dāng)所述金屬舀勺再次處于熔鹽電解質(zhì)層中時,控制所述第二縱移機構(gòu)向下運動,使所述金屬舀勺的姿態(tài)發(fā)生變化,該姿態(tài)下金屬舀勺的實際容積等于或約等于其最大容積;
      5)控制所述多自由度機械臂運動,使金屬舀勺離開所述稀土電解槽的
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