焦化炼焦工序机器人用推焦清焦执行构件

　　在焦化生产的炼焦工序中，焦炉炭化室在完成成焦过程后，会有部分焦炭、焦油残渣附着在炭化室侧壁、炉门密封面以及导焦通道内壁，传统人工清焦作业不仅面临高温、高粉尘、有毒有害气体溢出的恶劣工况，作业效率低，还容易因人工操作力度不均刮损炭化室硅砖内壁，缩短炉体使用寿命，配套工业机器人的自动化清焦作业单元，正是为替代人工作业、提升清焦作业一致性与安全性开发的专用设备，本次设计的构件正是该类清焦机器人末端直接接触焦层、执行推刮作业的核心执行部件。

　　从实际作业需求出发，该构件采用长条形板式主体结构，主体承载板选用耐高温耐磨合金钢板焊接成型，整体沿长度方向设置等距排布的圆柱形导向支撑柱，支撑柱轴线与主体板面垂直，每根支撑柱的安装位置都经过受力校核，匹配机器人末端法兰的安装点位，同时在构件推进刮除焦层的过程中，支撑柱可沿焦炉侧壁预设的导向槽滑动，避免长尺寸构件在高温环境下受力变形出现卡滞、刮偏的问题。主体板的作业边缘做了渐变削薄的坡口处理，坡口角度经过现场反复调试确定，既保证刃口有足够的强度切入附着焦层，又不会因刃口过薄在接触硬质焦块时出现崩缺，同时坡口的倾斜方向匹配机器人的作业进给角度，刮下的焦块可沿板面自然滑落至导焦槽内，不会在构件表面积渣造成额外负载。

　　设计过程中，首先结合焦炉炭化室的内部净空尺寸确定构件的整体长度边界，确保构件完全伸入炭化室后，可覆盖从炉门到炭化室深处的全段清焦范围，同时控制构件的整体宽度，避免作业过程中触碰炭化室两侧的炉墙耐火砖。考虑到作业环境长期处于300℃以上的高温辐射环境，主体板的拼接焊缝全部采用连续满焊工艺，焊后做去应力退火处理，消除焊接残余应力，避免构件在反复冷热循环下出现焊缝开裂、板面翘曲变形的问题。每根导向支撑柱与主体板的连接位置都设置了加强筋板，筋板沿支撑柱受力方向布置，可将刮焦作业时的反作用力均匀分散到整个主体板面，避免局部应力集中造成支撑柱断裂。

　　在安装匹配层面，该构件的支撑柱末端设置有统一规格的连接轴颈，可直接与机器人末端的快换法兰盘对接，安装时无需额外调整适配，快换结构的定位精度控制在0.1mm以内，保证每次更换构件后，作业轨迹无需重新标定即可直接投入使用。构件的整体重量经过优化，在保证结构强度的前提下，通过在主体板非受力区域开设减重工艺孔，降低构件自身重量，减少机器人关节的负载负担，提升机器人作业时的运动响应速度。实际作业过程中，该构件随机器人末端沿预设轨迹做直线进给运动，依靠板面刃口逐步刮除附着在炉壁上的残留焦炭，遇到粘结较硬的焦块时，可配合机器人的小幅振动动作，通过刃口的高频冲击震碎硬焦层，无需加大进给推力即可完成清焦作业，有效降低炉壁受损的概率。

　　从结构细节来看，主体板的非作业侧边做了折边加强处理，折边高度根据板面的抗弯截面模量计算确定，可大幅提升长条形板面的整体抗弯刚度，避免构件在长距离伸出作业时出现下挠变形，保证刮焦作业时刃口与炉壁的接触压力均匀一致。所有外露的金属表面都做了高温抗氧化涂层处理，可耐受焦炉作业环境中的高温、腐蚀性气体侵蚀，延长构件的连续使用寿命，减少停机更换配件的频次。导向支撑柱的外圆表面做了渗碳淬火处理，表面硬度达到HRC55以上，降低支撑柱在导向槽内滑动时的磨损量，长期使用后也不会因配合间隙变大出现作业晃动的问题。