新型鉛電解全自動鑄錠成套機組的研究設(shè)計

常恒賓

(河南豫光金鉛集團有限責(zé)任公司,河南濟源 459000)

0 前言

河南豫光金鉛股份有限公司是中國大型電解鉛和白銀生產(chǎn)企業(yè),其中電解鉛一直采用傳統(tǒng)的人工鑄錠的方法,靠人工配合設(shè)備來進行澆鑄、撈渣、脫模、刮邊、堆錠、稱重、打包等,勞動強度大,環(huán)境溫度高,工作效率不高,需要人工干預(yù)的環(huán)節(jié)較多,人工投入較多,運行穩(wěn)定性較差,影響工作效率以及安全操作性能。

隨著社會的快速發(fā)展,自動化、智能化裝備和技術(shù)的應(yīng)用,可以更好的保障機械設(shè)備安全高效地為生產(chǎn)服務(wù),降低人工成本,減少和杜絕事故的發(fā)生,有效提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。因此,提高自動化、智能化水平是將來工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

我們經(jīng)過長期的研究,參考國內(nèi)外同行業(yè),并結(jié)合現(xiàn)場實際生產(chǎn)環(huán)境以及設(shè)備自動化的未來發(fā)展趨勢,設(shè)計出了一條自動化程度較高的鉛電解直線鑄錠機組生產(chǎn)線。研究的重點環(huán)節(jié)包括澆鑄、刮邊、冷卻、碼垛、稱重、打包及智能倉儲等工序。研究設(shè)計的全自動鑄錠機組自動化程度高,運行穩(wěn)定,可長時間連續(xù)工作。該機組的研發(fā),不僅能大量減少生產(chǎn)過程中的人力物力,還能提高生產(chǎn)效率,為企業(yè)創(chuàng)造直接和間接效益。

1 設(shè)備的構(gòu)成、工藝及特點

1.1 設(shè)備的構(gòu)成

設(shè)備主要由澆鑄箱、鑄錠機組、打印裝置、刮邊裝置、水冷裝置、碼垛裝置、稱重裝置、打包裝置、吊裝裝置、電氣控制系統(tǒng)等組成。

1.2 過程簡述

鉛鍋中的鉛液由冶金鉛泵打到澆筑箱內(nèi),之后由澆筑箱底部通過流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量后,經(jīng)輸送管道流入分配器,再根據(jù)鏈條輸送配合同步裝置將鉛液注入鑄錠機的鉛錠模內(nèi)。可設(shè)置自動撈渣機或者火法熔邊裝置對凝固前的鉛錠表面進行撈渣清理工作。鉛錠模通過安裝在鑄錠機內(nèi)部的水噴淋系統(tǒng)對模具底部進行冷卻,使鉛液在模具內(nèi)加快凝固,在鑄錠機上配備鉛錠激光打印裝置,可將要求的字符同步打印在鉛錠上。錠模運行至鑄錠機頭部由氣動脫模裝置將鉛錠從錠模里脫落,脫落的鉛錠通過接錠翻轉(zhuǎn)裝置,使得大面朝上,然后由推錠裝置輸送到水冷輸送線,冷卻處理后的鉛錠由碼垛機器人進行碼垛,再通過自動稱重裝置到達自動打包裝置,打完包之后,最后到達成品工位。由叉車或者行車進行吊裝到存放位置,配合智能倉儲進行自動存放。

1.3 設(shè)備特點

(1)該鑄錠機可以在原有舊鑄錠機組上進行自動化提升改造,也可以在新建項目上規(guī)劃使用,同時適用于其他鋅、銅、鋁及合金的生產(chǎn)線等。

(2)該鑄錠機組采用直線式,鑄錠模具由以前的單模雙槽改為單模單槽;驅(qū)動部分采用變頻調(diào)速,可有效減輕設(shè)備的抖動現(xiàn)象;儀表可以直接顯示每分鐘的鑄錠塊數(shù),直觀簡潔、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品重量均勻、自動化程度高、勞動強度低、操作方便等特點。

圖1 整體布局圖

2 設(shè)備的工序組成

該機組的主要工序包括澆鑄工序、撈渣工序、刮邊工序、冷卻工序、碼垛工序、自動稱重工序、自動打包工序、智能倉儲。

2.1 澆鑄工序

傳統(tǒng)機組采用回流式定量斗,由鏈條輸送機帶動往復(fù)運行進行澆鑄,存在噪聲大,回流產(chǎn)生的能耗大,各機構(gòu)之間配合產(chǎn)生的鉛浮渣多,澆鑄不平穩(wěn),定量斗漏鉛等問題。本機組采用固定式澆筑箱,澆筑箱可進行電加熱保溫,通過流量調(diào)節(jié)閥進入分配器,轉(zhuǎn)動勻速平穩(wěn),改善了產(chǎn)品質(zhì)量及現(xiàn)場環(huán)境。

2.2 撈渣工序

鉛液澆鑄到錠模里,凝固之前由于接觸空氣等原因會有鉛浮渣產(chǎn)生,以往是人工采用耐高溫篩勺進行撈渣,勞動強度高,效果差。本機組配套采用撈渣機器人,配置專用刮渣鏟、隔熱衣,自動檢測、自動撈渣,隨鑄錠機組運行速同步運動,將鉛浮渣撈出并在指定位置存放。另一種方案采用火熔法,即采用天然氣噴火高溫,使得鉛浮渣及飛邊毛刺融化,可省去刮邊裝置。

2.3 刮邊裝置

國內(nèi)同行業(yè)大多數(shù)仍采用人工使用鐮刀進行刮邊,由于現(xiàn)場工位的局限性,往往脫模、刮邊、堆錠均由同一個人進行完成,工作量大、溫度高、同時存在一定的安全隱患。

鉛錠飛邊毛刺產(chǎn)生的原因是鉛液在往鉛模里澆鑄的過程中,設(shè)備整體運行不穩(wěn)定以及鉛液的本身特性,使得鉛液在鉛模內(nèi)沒有固定成型。

在精鉛以及合金鑄錠方面產(chǎn)生的飛邊毛刺主要采用以下兩種方式刮邊:一是采用氣缸和彈性刮刀配合進行刮邊;二是在前道工序進行火熔。

2.4 冷卻工位

目前冷卻大多還是在碼垛好后,通過行車調(diào)到大水箱里進行冷卻,產(chǎn)生水霧比較大、行車工技術(shù)要求高,存在安全隱患。本機組設(shè)計采用水冷卻輸送線,輸送線中間是下凹式,鉛錠由鏈條帶著通過下凹區(qū)域的冷卻水冷卻。

2.5 碼垛裝置

傳統(tǒng)機組的碼垛是在機組頭部采用頂升旋轉(zhuǎn),鉛錠從錠模脫落到承錠裝置上,一層與一層之間呈90°交錯排列,分四層或八層進行碼垛。本機組設(shè)計為桁架機器人或機械手替代,操作方便、結(jié)構(gòu)簡單,性能穩(wěn)定可靠、碼垛精準等。

2.6 稱重裝置

傳統(tǒng)方式是人工操控行車通過吊鉤秤進行吊起稱重,環(huán)境影響引起的誤差大、故障率高。本機組設(shè)計采用稱重模塊或者直接用平臺秤進行自動稱重,稱重精準、誤差小、稱重速度與鑄錠速度匹配,適用于自動化成套設(shè)備。

2.7 打包裝置

傳統(tǒng)方式使用手提式氣動塑鋼打包機,采用高壓氣源頻率摩擦熔焊的形式進行打包。同行業(yè)里手提式氣動打包機仍廣泛使用,本機組設(shè)計采用全自動打包機。

目前主流采用的是塑鋼帶自動打包機組,配合自動稱重裝置,適應(yīng)自動化生產(chǎn)線,打包機產(chǎn)能為每小時可打包最多30 垛,每天最多打包660 垛,滿足生產(chǎn)需求。

2.8 智能倉儲

智能倉儲的應(yīng)用,保證了貨物倉庫管理各個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)輸入的速度和準確性,企業(yè)能夠及時準確地掌握庫存的真實數(shù)據(jù),合理保持和控制企業(yè)庫存。通過科學(xué)的編碼,還可方便地對庫存貨物的批次、數(shù)量等進行管理。利用SNHGES 系統(tǒng)的庫位管理功能,及時掌握所有庫存貨物當(dāng)前所在位置,利于提高倉庫管理的工作效率。

智能倉儲采用激光導(dǎo)航平衡重式AGV 叉車,轉(zhuǎn)運至倉庫堆放區(qū),現(xiàn)場堆放區(qū)實行倉庫管理系統(tǒng)進行智能管理,可記錄庫位鉛垛有無,進出庫時間、數(shù)量等相關(guān)信息。

如需要進行自動裝車的情況下,可以在系統(tǒng)中添加。

圖2 自動堆放流程圖

圖3 自動裝車流程圖

3 總結(jié)

鉛電解全自動鑄錠成套機組的研究設(shè)計把操作工人從繁重體力勞動,高溫、有害的工作環(huán)境中解放出來,經(jīng)濟效益突出,使有色行業(yè)的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)性能得到了大幅度的提升。

自動化、智能化裝備和技術(shù)的應(yīng)用,可以更好的保障機械設(shè)備安全高效地為生產(chǎn)服務(wù),降低人工成本,減少和杜絕事故的發(fā)生,有效提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。所以,提高自動化、智能化水平是將來工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。