一種新型小極板剝鋅機(jī)及自動碼垛技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐

何俊

（中際山河科技有限責(zé)任公司，湖南 長沙410000）

鋅在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的位置，鋅的主要生產(chǎn)工藝為濕法煉鋅工藝，鋅電積是濕法煉鋅的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。鋅電積按其電積陰極板有效面積大小的不同，分為小極板和大極板，小極板有效面積為1.13～2.6m2，大極板有效面積為2.6～3.2m2，我國鋅電積生產(chǎn)，多數(shù)都采用小極板生產(chǎn)工藝，少數(shù)采用大極板生產(chǎn)工藝。過去通常采用人工剝鋅，勞動強(qiáng)度大，工作環(huán)境惡劣。近年來，自動剝鋅逐漸成為一種趨勢，小極板電鋅生產(chǎn)系統(tǒng)也開始陸續(xù)引入自動剝鋅成套設(shè)備。我廠于2017 年下半年開始科研立項，聯(lián)合研發(fā)一套適應(yīng)我廠工藝現(xiàn)狀的異形極板自動剝鋅生產(chǎn)線，目前已投入生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。本文重點(diǎn)介紹了該生產(chǎn)線及其新型自動碼垛技術(shù)在剝鋅生產(chǎn)中的應(yīng)用實(shí)踐。

1 我廠小極板電鋅生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀

（1）電積周期為24h，陰極板數(shù)量較多，單位時間內(nèi)要求自動剝鋅機(jī)組處理單片陰極板的時間很短，理論最快剝片速度要求達(dá)到6s/片。（2）剝鋅機(jī)連續(xù)作業(yè)時間長，從早上7 點(diǎn)持續(xù)到晚上21 點(diǎn)。（3）受限于廠房土建結(jié)構(gòu)，剝鋅場地空間配置非常緊湊，且不能做大面積挖坑這類基建改造。（4）電積鋅具有陰極板上端水口線附近鋅片較薄，底端鋅片較厚的特性。（5）鋅電解車間與鋅熔鑄車間距離很遠(yuǎn)，剝鋅機(jī)剝離的鋅片經(jīng)過稱重和自動碼垛后，鋅垛由叉車運(yùn)送到鋅熔鑄車間。

2 自動剝鋅機(jī)組的布局、運(yùn)行和存在的問題

聯(lián)合研發(fā)項目組從我廠實(shí)際出發(fā)，選定了E 型布置的結(jié)構(gòu)形式。見圖1。

圖1 剝鋅機(jī)組廠內(nèi)布置圖

自動剝鋅工藝流程如下：人工輔助吊車每次放入二分之一槽陰極板到E- 進(jìn)板線的受板機(jī)架，轉(zhuǎn)運(yùn)小車將陰極板運(yùn)到進(jìn)板鏈條輸送機(jī)上，進(jìn)板鏈條輸送機(jī)步進(jìn)送板，移載機(jī)逐塊送板進(jìn)入E- 橫向鏈，陰極板在E- 橫向鏈上依次經(jīng)過振打預(yù)開口、機(jī)械預(yù)開口、人工觀察位、主剝離、剔板工位，在出板工位由移載機(jī)將陰極板搬運(yùn)到出板鏈條輸送機(jī)上，經(jīng)過洗刷機(jī)刷洗，再由移載機(jī)將刷洗干凈的陰極板搬運(yùn)到平板輸送機(jī)上自動收攏，等待吊車調(diào)回槽面。主剝離工位將電積鋅從陰極板上剝離下來，由下方鏈板輸送機(jī)將鋅片輸送到傾斜鏈板輸送機(jī)上，鋅片在碼垛機(jī)處自動疊加堆垛，達(dá)到一定高度后，由鋅垛輸送鏈條把鋅垛運(yùn)出，經(jīng)過稱重工位稱重，再運(yùn)送到叉車工位，由叉車運(yùn)輸?shù)戒\熔鑄車間。

經(jīng)過大半年的自動剝鋅生產(chǎn)實(shí)踐和聯(lián)合攻關(guān)，項目組先后解決了剝鋅機(jī)生產(chǎn)線頻繁掉板、預(yù)開口成功率低、刷板質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、碼垛高度不達(dá)標(biāo)等眾多難題，基本上滿足了生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)了剝鋅自動化，包括陰極板自動轉(zhuǎn)運(yùn)、鋅片自動剝離、鋅片自動堆垛、鋅垛自動稱量、陰極板自動刷洗等，隨著我廠人員對設(shè)備運(yùn)行關(guān)鍵因素的逐步熟悉與精通，剝鋅效率距離理想最高效率也越來越逼近。

下面本文就碼垛高度不達(dá)標(biāo)問題的解決過程進(jìn)行詳細(xì)介紹。

3 自動剝鋅機(jī)組在自動碼垛方面存在的幾個問題

由于我司廠房位置的特殊性，鋅電積車間和鋅熔鑄車間相距較遠(yuǎn)，鋅垛采用叉車運(yùn)輸。堆垛每高1mm，則意味著叉運(yùn)鋅垛的總垛數(shù)少一些，叉車運(yùn)輸效率要高一分，可以為我司帶來明顯的直接經(jīng)濟(jì)效益，因此，我司要求堆垛高度≥800mm。對比其他大極板自動剝鋅應(yīng)用場景的堆垛要求400mm，或相近的1.6m2小極板剝鋅機(jī)堆垛要求約500mm，我司的堆垛要求相對要高的多。

堆垛高度的高要求，直接帶來以下幾個問題：（1）由于鋅片存在上端薄下端厚的特性，堆垛高度越高，鋅垛往一邊偏斜的越嚴(yán)重。（2）鋅垛偏斜嚴(yán)重，叉運(yùn)途中有鋅垛傾翻的危險。（3）堆垛高度越高，鋅垛在鏈條上的支撐點(diǎn)之間形成的下凹弧度越大，導(dǎo)致叉車空檔越小，加大了叉車的叉垛難度。（4）叉車司機(jī)叉鋅垛作業(yè)時的視線從上往下屬于俯視，尤其是在夜晚作業(yè)條件下，難以保證準(zhǔn)確插入空檔而不損壞設(shè)備。（5）碼垛機(jī)鋅片落差≥1000mm，鋅片下落姿態(tài)難以保證，經(jīng)常左右碼不齊。碼不齊的鋅片堆成鋅垛之后，在運(yùn)出碼垛機(jī)的過程中容易刮擦到結(jié)構(gòu)件，導(dǎo)致鋅垛傾翻。

圖2 原鋅垛輸送線布置圖

4 一種新型小極板電鋅自動碼垛線的應(yīng)用實(shí)踐

為解決以上剝鋅生產(chǎn)實(shí)踐中的具體問題，項目組經(jīng)過聯(lián)合集智攻關(guān)，確定了新的自動碼垛線方案，見圖3。

在充分考慮經(jīng)濟(jì)性的條件下，對廠房地基不做任何改變，新碼垛輸送線從以下幾個環(huán)節(jié)做出了關(guān)鍵改進(jìn)：

短鏈輸送機(jī)采取交替正反轉(zhuǎn)的方式，鋅片薄端與厚端交替堆垛，解決碼垛傾斜的問題，消除了叉車長距離叉運(yùn)途中鋅垛傾翻的安全風(fēng)險，相同高度的鋅垛重量比之前明顯提高，大大提升了叉運(yùn)效率。

碼垛機(jī)采用頂部開放式結(jié)構(gòu)，解決了不規(guī)則鋅片易碰到結(jié)構(gòu)件卡死的情況，大大降低了卡片故障率，碼垛機(jī)底部設(shè)置的頂升接片裝置，在油缸完全升出的情況下，將鋅片下落至接片平面的高差縮小到500mm以內(nèi)，解決了鋅片碼不齊的問題。整齊碼垛的鋅垛高度達(dá)到850mm，超預(yù)期完成改進(jìn)指標(biāo)，由于碼垛機(jī)兩側(cè)采用開合式對中機(jī)構(gòu)，整齊堆垛的鋅垛從新的碼垛機(jī)里面往外運(yùn)出時，側(cè)面結(jié)構(gòu)件均停留在縮回端，結(jié)構(gòu)件與鋅垛保持較大間距，實(shí)際應(yīng)用后沒有再出現(xiàn)刮擦鋅垛的現(xiàn)象。

圖3 新鋅垛輸送線布置圖

圖4 新碼垛輸送線時序圖

鋅垛運(yùn)出的過程中，新的鋅片下落之前，為了使生產(chǎn)不中斷，必須滿足規(guī)定時間內(nèi)鋅垛完全運(yùn)到下一工位，且頂升接片裝置上升到頂。時序圖4 如下：實(shí)際應(yīng)用表明，新的碼垛輸送線滿足不停機(jī)連續(xù)生產(chǎn)的要求。鋅垛經(jīng)過稱重工位稱重之后，逐垛后運(yùn)，經(jīng)過備用叉車工位，最終在叉車工位被叉走。設(shè)計兩個叉車工位一用一備，完全解決了萬一一臺叉車工位出現(xiàn)故障不能使用造成停機(jī)，影響生產(chǎn)的隱患。

經(jīng)過攻關(guān)整改，這種新型小極板電鋅自動碼垛線成功應(yīng)用到我司自動剝鋅機(jī)生產(chǎn)線上。

5 結(jié)論

剝鋅自動化設(shè)備的機(jī)械剝鋅效率從運(yùn)行初期的50%逐步增加到目前的95%以上。影響剝鋅率的主要原因：一是設(shè)備在初始運(yùn)行階段，運(yùn)行參數(shù)設(shè)置及調(diào)整經(jīng)驗(yàn)不足，有些與工藝實(shí)際不適應(yīng)；二是工藝技術(shù)控制的不成熟，導(dǎo)致鋅片質(zhì)量差，影響了剝離環(huán)節(jié)的一次成功率，也就是車間所謂的鋅片難剝的問題；三是參與剝鋅生產(chǎn)的人員對設(shè)備經(jīng)歷了一個比較長的熟悉和學(xué)習(xí)過程，從操作不熟練到熟練，從維保部熟悉到熟悉甚至精通，逐漸掌握了自動剝鋅生產(chǎn)的新技能，從不同的角度貢獻(xiàn)出自己的寶貴經(jīng)驗(yàn)和聰明才智，提高了設(shè)備的自動化水平和場地適應(yīng)性，一定程度上節(jié)約了企業(yè)的運(yùn)營成本，降低了工人的勞動強(qiáng)度。