鋅錠自動塑鋼帶打包改造實踐

謝夢蛟+韓麗軍+黎志奎

摘 要：本文主要介紹了鋅錠水冷系統、全自動鋼帶打包機改進在鋅鑄錠生產線中的運用。通過實踐證明：實現鋅錠塑鋼帶打包，提高了鋅錠質量，降低生產運營成本、人員勞動強度以及水冷系統的故障率，取得了良好的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：機器人；打包機；工作原理；技術改進方案

中圖分類號： S226.7+1 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）31-192-2

0 引言

江銅200kt/a鉛鋅冶煉項目采用全自動化設備。江銅集團公司經過考察和認證，設計研發集鋅錠澆鑄、冷卻、碼垛、打包等為一體自動生產線；其中打包機為日本進口全自動鋼帶打包機，具有機械效率高，故障率低等優點；但生產實踐中發現鋼帶打包存在著諸多弊端如：鋼帶及鋼扣成本較高、易松動、鋅錠存儲過程中鋼帶生銹影響鋅錠品質等。

1 鋅熔鑄生產線現狀

鋅熔鑄生產流程示意圖見圖1。

鋅熔鑄系統由感應爐、石墨勺、運輸線、二次水冷系統、碼垛機器人、自動鋼帶打包機、鏈板輸送機等組成；主要設備工藝流程為：鑄錠通過雙列水冷鏈條進行冷卻鋅錠，雙列水冷拖鏈采取冷卻水噴淋在鋅錠表面的冷卻方式，兩塊鋅錠通過水冷之后同時進入翻錠裝置，之后通過溜板進入推錠平臺進行推錠，待兩塊鋅錠同時到達推錠平臺時，通過推錠裝置將兩塊鋅錠推入機器人抓錠平臺；機器人接收到鋅錠到位信號后開始碼垛，當機器人碼垛完成后，鏈板輸送機自行啟動將其輸送離開碼垛工位，進入打包工位；此時鏈板輸送機自動停止，打包機對鋅錠實施同一方向上的四根塑鋼帶打捆：每次打一根塑鋼帶，打包頭移動一個位置，直到四根塑鋼帶打捆完畢。當下一個鋅垛碼完之后被送入打包工位時，上次已經打包的鋅垛則移動到了稱重工位，稱重裝置將鋅垛提起進行稱重，稱重完成后再將鋅垛下放到鏈板輸送機上。

鋅鑄錠生產線全長30m，鋅液澆鑄溫度480℃、鋅錠打包溫度80℃，打包重量1000kg/垛。經過一年多的生產實踐發現，此生產線不能完全滿足生產需要，主要表現為：

質量影響：鋅錠產品線較短，鋅錠鋼帶打包時未完全冷卻，待鋅錠完全冷卻體積收縮，鋼帶的韌性差易出現散錠現象；在存放和運輸過程中，鋼帶和鋅錠易反應影響鋅錠品質。

成本影響：鋅錠采用鋼帶打包，每打包一垛鋅錠需4個鋼扣、2kg鋼帶；完成10萬噸鋅錠產量需40萬個鋼扣，200噸鋼帶，合計人民幣約130萬元。

操作影響：系統作業時封閉噴淋水冷鋅錠冷卻不徹底并產生大量熱蒸汽外泄，作業條件惡劣；當出現卡錠、碼錠不齊等需要人工協作時，容易出現燙傷等安全事故；

維護影響：二次水冷采用封閉式噴淋水冷，碎鋅清理不便，易出現鏈條卡死、回水管堵塞等現象，造成系統停車，影響系統作業率。

2 技術改進方案

2.1 鋅錠降溫

①在原有冷卻裝置的基礎上進行改造，將噴淋水冷改造為循環浸沒式水冷。

②更改水冷系統控制程序，縮短鋅錠冷卻間隙，同時冷卻10塊鋅錠，不影響生產節拍的同時增加鋅錠冷卻時間[2]。

③水冷鏈條不銹鋼軌道改成磁性塑料軌道[1]。（見圖2）

2.2 打包機改造

打包機組成及工作原理：全自動鋼帶打包機主要由送帶裝置（氣動馬達、喂帶輪、拉緊裝置）、多級氣缸、連桿機構、鎖扣裝置、導帶槽以及自動化控制系統組成。其工作原理為氣動馬達促使喂帶輪做順時針高速旋轉運動，在這種情況下，鋼帶便能沿著導帶槽完成進給操作；送帶馬達反向旋轉促使拉緊裝置夾緊并拉伸鋼帶，拉緊力度由壓力檢測信號控制，壓力可任意調節；鎖扣裝置將鋼扣推入后，刀具（1把主刀和2把輔刀）隨多級氣缸動作夾緊和切斷鋼帶。（見圖3）

為降低成本，我們以鋼帶打包機為基礎進行改造；通過對打包機結構原理研究分析，查閱相關文獻資料，咨詢專業廠家，制訂改造方案如下：

①導帶槽主要實現帶槽開合，并在帶槽打開前保證塑鋼帶沿帶槽運行一周后到達指定位置；原導帶槽的開合為鋼帶強制拉伸來實現，為減小塑鋼帶損傷，增加帶槽開閉機構；重新設計定做主刀和頂刀各一把[4]。

②打包機燙頭是塑料打包機的核心部件之一，其功能是實現打包帶接頭部位的融合，燙頭材質直接影響打包速度及質量，如果燙頭材質不合適，不但會延長黏合的時間，還有可能導致黏合失效；因此選用溫升速度快的鈦合金燙頭。拆除鎖扣裝置，按實際尺寸設計燙頭連桿，增加小氣缸控制其行程[3]。

③喂帶輪拆除，重新設計加工表面帶花紋的喂帶輪增加其摩擦力。（見圖4）

3 主要技術創新點

①循環浸沒水冷技術冷卻效率行業領先；鋅錠二次水冷線全長5.8m，是行業最短的鋅錠水冷線。

②采用磁性塑料軌道，提高了鏈條和軌道使用壽命，降低了故障率。

③首次將鋼帶自動打包機改造為塑料帶自動打包機。

④國內首條100kt/年全自動鋅錠生產線。

4 結語

江銅200kt/a鉛鋅冶煉項目鋅錠生產線自改造投入生產以來，鋅錠打包溫度一直在60℃以下，保證了打包效果，避免了操作人員被鋅錠燙傷；鋅錠熱脹冷縮影響小，鋅垛打包緊湊整齊無散錠；避免了因鋼帶打包使鋼帶和鋅錠電化學反應而影響鋅錠品質，保證了產品質量；利用現有鋼帶打包機，花費較低的成本實現塑鋼帶打包。

參 考 文 獻

[1] 吳宗澤.機械零件設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2003.

[2] 范國偉.電氣控制與PLC應用技術[M].北京：機械工業出版社，2013.

[3] 黃國健.全自動打包機的設計與研究[M].西安工程大學，2015.

[4] 朱正欣.機械制造技術[M].北京：機械工業出版社，1999.