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电石行业中自动出炉技术的运用及发展

2020-10-22 306 上传者：管理员

摘要：随着我国经济的发展，在电石生产行业中对于电石产量的需求不断增加，使得在电石生产工作过程中，环境问题、工作强度以及安全隐患方面的问题越来越得到关注。在电石行业的生产过程中，通过电石出炉机器人的使用，能够有效降低工作人员的工作强度和难度，提高工作效率。到目前为止，电石出炉机器人能够实现开眼、捅眼、清炉舌、堵眼等大部分的出炉操作的自动化，但是值得关注的是，在电石出炉机器人的使用过程中仍然存在着一定的安全隐患。本文通过对电石出炉机器人使用过程中安全问题进行关注，通过分析有效的作业模式和相关经验，不断提高电石出炉机器人的使用效率，促进电石行业的发展。

关键词：
作业模式
出炉机器人
无机化工
生产发展
电石行业
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1、研究意义

目前我国电石行业生产过程中冶炼电石的基本方式为电弧法。在操作过程中，通过将原料生石灰和焦炭在高温的环境下进行化学反应，从而获得所需要的材料。在进行原材料的投放过程中，要注意一定的比例，然后给三相电极供电以产生电弧，依靠电弧产生的高温使焦炭和生石灰熔化并产生化学反应生成熔融的电石，熔融的电石在经过出炉后经一段时间冷却成电石块，再经过破碎后成为成品。而电石的出炉是指将已冶炼好的高温液态的电石（1700～2100℃）。这一过程中主要包括烧炉眼、开眼、带纤、清炉舌、修眼和堵眼等操作。

在针对传统的电石出炉的过程中，由于技术的缺陷等多种因素的影响，大多数以人工为主，在人工操作的情况下需要大量的人力进行工作，并且在工作的过程中人员的密集程度高，工作强度大以及工作的性质对工作安全带来了一定的隐患。因而在电池出炉的过程中，通过更便捷的操作的方式实现电视出炉的自动化，对促进电石行业的发展和保护人员安全等方面有的重要的意义。而通过探究在电石行业电石出炉过程中的电石机器人的使用更是从安全的角度出发促进电石出炉的自动化，对企业减员增效具有重要的意义。

2、出炉技术现状

目前在电石行业的生产过程中，尤其是在一些新建及改造的密闭电石炉上，虽然配备了不少先进的设备，但在出炉环节上还几乎完全是由人工操作的。对于这种密闭式的方式来说，人工操作的方式，如果在炉门出现异常的情况下，对整个生产过程的影响不大。但是在人工操纵的过程中，针对大型密闭式的电磁炉，往往因为操作的不当很容易出现安全事故，在这种情况下，就需要有效地结合新的技术与生产方式来进行出炉安全的管理。

在人工开眼的操作中，由于钢筋的直径只有20mm左右，捅出的炉眼小，熔融电石通过很困难，炉口容易堵塞。而用电弧烧穿器开眼，炉眼会不断上抬，造成炉底持续升高，电极及电能消耗增大，更有甚者会导致炉门的熔损，缩短炉体的寿命。用氧气烧炉眼则很难找正炉眼，并增加不安全因素。而且如果正确的炉眼得不到维持，将致使熔融电石无法顺畅流出，也会造成炉门或炉壁被熔损，炉面温度升高，影响正常生产。人工堵炉眼操作时，堵的深浅难以控制。堵的过浅，炉门会过热，炉墙砖衬有可能被烧坏。如果堵的过深，又会导致跑眼事故的发生。

针对人工操作的劳动强度大，工作环境恶劣和安全性不能把控的因素，在国外的研究过程中很早就对这一方面进行了探究。最开始是通过自动出炉机来进行技术的改善，但是在使用的过程中发现效果并不能达到预期目标。而在近些年的生产过程中通过出炉机器人的使用，在生产中对安全性的控制达到了满意的效果。

3、电石出炉机器人出炉技术

电石炉出炉口分为炉门和炉眼两部分，而炉眼又分为外眼和内眼。传统方法出炉时，外眼部分由烧穿器烧成，形状为外大内小的喇叭口状；内眼部分由人工操作用钢钎捅开，或用无缝钢管通氧气烧开。堵炉前先将出料口周围的电石渣烧铲掉，使其恢复外大内小的喇叭状，然后用比较干燥的泥球人工堵炉眼。堵眼时要将泥球推至外眼的最深处，并在炉眼外留出50～100mm的空间。

电石机器人主要由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数出炉机器人有3～6个运动自在度，其中腕部通常有1～3个运动自在度；驱动系统包括动力安装和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是依照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并停止控制。

电石车间的电石出炉机器人可以在复杂、高温、危险的环境下作业，在降低出炉工劳动强度的同时，可以提高出炉操作的效率和精准度。24台电石出炉机器人投运后，每台电石炉出炉可减少5至6名操作工，节约人工成本约100万元/年，节省电费200余万元。此外，采用机器人出炉后基本不需要氧气进行开眼，氧气和吹氧管的消耗也会极大地降低，另外还会节省大量钢钎等其它耗材的费用。

出炉机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行机构由一点到另一点的精确定位，适用于机床上下料、点焊和普通搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。

在安全环保方面，液态电石出炉前温度达到1800～2200℃，传统的人工作业存在极大的安全隐患，灼烫、机械伤害、触电等伤人事故时有发生。通过电石出炉机器人的投运，能够把出炉操作人员从炉前操作温度高、劳动强度大、安全风险高的作业中解放出来，有效避免了人员接触高温、粉尘等职业病致害因素，降低了出炉过程异常情况发生的风险，能够满足在不断发现条件下的电石出炉需求，在电石炉结构朝大型化、密闭式方向发展的情况下，能够通过对电石出炉机器人的工艺和技术革新促进更高效的目标的达成，进而促进电石行业的发展。

4、电石机器人使用中的安全措施

对于电石机器人在具体的使用过程中的安全防范，主要从2个方面来进行探讨，一是针对在高炉上使用的开铁口机和泥炮做一些相应的改动设计。电石炉的开口堵口过程与炼铁高炉的开口堵口过程相比较，虽然电石液与铁水在各自的出炉过程中，其粘性、温度、压力等工艺性均有所不同，但其主要操作过程相似。在生产过程中，针对电石液的特殊生产工艺，比如在温度，黏度方面的影响，可以通过对高炉的开铁口机和泥炮做一些相应的改动设计，或者是在电石炉的操作规程做一些规定，就可很容易地应用到电石炉的生产中去，从而实现电石炉出炉的远离炉口操作，在开眼和堵眼时，在孔形、深度、堵泥量等工艺指标上实现定量操作。或者是对一些需求较高的电石出炉生产来说，还可以通过对现有的技术的改进实现对整个操作过程的管理，在管理的过程中提高电石炉出炉水平，在节省人力物力资源消耗的情况下提高安全管理过程。

二是针对在电石机器人在使用过程中的相关工艺的改进和装备完善，通过对电石机器人使用过程中出现的问题，以及相关的参数进行的总结和反馈过程中找到解决电石机器人具体使用的有效方法。使电视机器人在不断的实践过程中提高使用的效益，通过不断对现有技术的完善来提高电石行业技术。

5、结束语

对于电石行业的发展过程来说，在生产过程中有效地使用电石机器人给生产带来了一定的便捷性，降低了在操作的过程中由于人为因素的影响而造成的不必要的失误，对于电石行业的发展来说有着重要的促进作用。在实践过程中针对电石机器人的使用过程进行的探究，在不断总结经验与技术的中提高电石机器人的使用效率，通过电石机器人的使用促进电石行业的发展。

参考文献:

[1]Л.А.库兹涅佐夫.电石生产[M].北京:化学工业出版社,1957

[2]郑晟,巩建平,张学.现代可编程序控制器原理与应用[M].北京:科学出版社,1999

左宁心,屈阳,辛继群.自动出炉技术在电石行业的研究与应用[J].石化技术,2020,27(10):82-83.