一種稀土電解槽出金屬的裝置和方法
【技術領域】
[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，屬稀土冶金領域。
【背景技術】
[0002]氧化物電解技術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也在不斷創(chuàng)新的基礎上日趨成熟，已成為我國稀土金屬生產的主要工藝。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，還影響產品質量，極大程度上限制了我國稀土熔鹽電解生產工藝的整體發(fā)展。經檢索，雖然我國的一些科研機構和生產企業(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，但該技術未在實際生產中推廣應用。
[0003]然而，申請人經過反復試驗發(fā)現，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，在密閉的澆鑄室內完成稀土金屬澆鑄，當電解槽內稀土金屬出完時，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有剩余，時間過長電解槽內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補充電解質，待電解質熔化轉變成熔融的熔鹽，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，虹吸裝置上升時，也有少量熔鹽被吸出，電解槽內熔鹽液面也降低，同時電解槽內溫度波動很大；若時間過長，還可能吸干電解槽內熔鹽，導致該電解槽停產。
[0006]4、虹吸出金屬裝置，在出金屬過程中必須保證澆鑄室內的真空壓力在一定范圍內，壓力過低，電解槽內金屬吸不出來，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，電解槽內熔鹽容易吸干，影響電解槽正常電解或停產。
[0007]5、電解過程中12個小時出金屬4次，12小時內連續(xù)使用虹吸自動出金屬裝置出金屬，電解槽內的熔鹽溫度會降低，導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，產品合格率明顯下降，經過2-3天的人工調整，電解槽才可正常電解。
[0008]為了克服上述諸多技術問題，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，提高了產品的內在質量及化學成分的均一"性，產品碳含量< 0.03%，金屬錠重量均勾。
[0009]本發(fā)明適應各種槽型，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，實現了稀土電解出金屬技術由人工操作向機械自動化的轉變，對推動稀土電解技術水平的整體升級具有重要意義。

【發(fā)明內容】

[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品內在質量，降低人工出金屬的勞動強度，促進稀土電解技術整體水平的升級。
[0011]本發(fā)明通過以下技術方案實現:
一種稀土電解槽出金屬的裝置，包括:金屬S勺，所述金屬S勺用于從稀土電解槽底部舀取液態(tài)稀土金屬；g勺柄，所述g勺柄下端與g勺固定連接；多自由度機械臂，所述多自由度機械臂包括縱移機構，所述縱移機構的第一提拉桿109下端與g勺柄上端固定連接，所述縱移機構用于驅動金屬S勺上升和下降；所述多自由度機械臂還包括翻轉機構，所述翻轉機構驅動所述機械臂的部分在垂直平面內旋轉，以使金屬g勺翻轉，從而倒出已舀取的液態(tài)稀土金屬；所述多自由度機械臂還包括橫移機構和/或旋轉機構，其用于驅動所述縱移機構以橫移和/或旋轉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，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)選的技術方案，縱移機構、橫移機構、旋轉機構以及翻轉機構選自于液壓驅動裝置、電機驅動裝置、電磁驅動裝置。
[0013]作為優(yōu)選的技術方案，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；在移動車上設置所述控制系統以及驅動輔助設備；所述驅動輔助設備為為所述多自由度機械臂的驅動電源或液壓機械栗。
[0014]作為優(yōu)選的技術方案，所述金屬g勺選自于鈦材料或鈮材料。
[0015]作為優(yōu)選的技術方案，所述控制系統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]本發(fā)明還涉及一種利用上述技術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100位于所述稀土電解槽的上方；
2)控制所述縱移機構運動，使金屬g勺運動至稀土電解槽中的熔鹽電解質層中，靜止1-15分鐘使金屬S勺100預熱；
3 )控制所述縱移機構繼續(xù)向下運動，使金屬S勺的液面低于稀土電解槽中金屬層的液面；本領域技術人員可以理解，金屬g勺的液面指的是g勺口的平面，g勺的上表面，也就是舀勺最大容積的液面。
[0017]4)控制所述縱移機構向上運動，使盛有稀土金屬的金屬S勺100的底部高于金屬電解槽10-1000_，停止上升；
5)控制所述多自由度機械臂運動，使金屬舀勺100離開所述稀土電解槽的上方，到達澆鑄錠模上方的澆鑄口，控制所述翻轉機構旋轉，使金屬g勺翻轉，從而倒出已g取的液態(tài)稀土金屬。
[0018]本申請人發(fā)現，由于金屬比電解質比重大，熔鹽電解質在稀土金屬上面。在舀金屬過程中，若g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勺內必須有一定量的熔鹽電解質。經過反復試驗發(fā)現，熔鹽電解質的厚度控制在5-8_效果最好，在錠模中澆鑄時，熔鹽電解質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量。為了實現在金屬g勺中的稀土金屬上覆蓋一定厚度的熔鹽電解質，本發(fā)明進一步提出一種稀土電解槽出金屬的裝置，其包括:
金屬舀勺200，所述金屬舀勺用于從稀土電解槽底部舀取液態(tài)稀土金屬；舀勺柄1091，所述舀勺柄下端與舀勺固定連接；
多自由度機械臂，所述多自由度機械臂包括第一縱移機構108