鋅錠自動塑鋼帶打包改造實(shí)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(tǒng)、全自動鋼帶打包機(jī)改進(jìn)在鋅鑄錠生產(chǎn)線中的運(yùn)用。通過實(shí)踐證明：實(shí)現(xiàn)鋅錠塑鋼帶打包，提高了鋅錠質(zhì)量，降低生產(chǎn)運(yùn)營成本、人員勞動強(qiáng)度以及水冷系統(tǒng)的故障率，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人；打包機(jī)；工作原理；技術(shù)改進(jìn)方案

中圖分類號： S226.7+1 文獻(xiàn)標(biāo)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(xiàng)目采用全自動化設(shè)備。江銅集團(tuán)公司經(jīng)過考察和認(rèn)證，設(shè)計(jì)研發(fā)集鋅錠澆鑄、冷卻、碼垛、打包等為一體自動生產(chǎn)線；其中打包機(jī)為日本進(jìn)口全自動鋼帶打包機(jī)，具有機(jī)械效率高，故障率低等優(yōu)點(diǎn)；但生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)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(zhì)等。

1 鋅熔鑄生產(chǎn)線現(xiàn)狀

鋅熔鑄生產(chǎn)流程示意圖見圖1。

鋅熔鑄系統(tǒng)由感應(yīng)爐、石墨勺、運(yùn)輸線、二次水冷系統(tǒng)、碼垛機(jī)器人、自動鋼帶打包機(jī)、鏈板輸送機(jī)等組成；主要設(shè)備工藝流程為：鑄錠通過雙列水冷鏈條進(jìn)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(shí)進(jìn)入翻錠裝置，之后通過溜板進(jìn)入推錠平臺進(jìn)行推錠，待兩塊鋅錠同時(shí)到達(dá)推錠平臺時(shí)，通過推錠裝置將兩塊鋅錠推入機(jī)器人抓錠平臺；機(jī)器人接收到鋅錠到位信號后開始碼垛，當(dāng)機(jī)器人碼垛完成后，鏈板輸送機(jī)自行啟動將其輸送離開碼垛工位，進(jìn)入打包工位；此時(shí)鏈板輸送機(jī)自動停止，打包機(jī)對鋅錠實(shí)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(gè)位置，直到四根塑鋼帶打捆完畢。當(dāng)下一個(gè)鋅垛碼完之后被送入打包工位時(shí)，上次已經(jīng)打包的鋅垛則移動到了稱重工位，稱重裝置將鋅垛提起進(jìn)行稱重，稱重完成后再將鋅垛下放到鏈板輸送機(jī)上。

鋅鑄錠生產(chǎn)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(jīng)過一年多的生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，此生產(chǎn)線不能完全滿足生產(chǎn)需要，主要表現(xiàn)為：

質(zhì)量影響：鋅錠產(chǎn)品線較短，鋅錠鋼帶打包時(shí)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(xiàn)散錠現(xiàn)象；在存放和運(yùn)輸過程中，鋼帶和鋅錠易反應(yīng)影響鋅錠品質(zhì)。

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

操作影響：系統(tǒng)作業(yè)時(shí)封閉噴淋水冷鋅錠冷卻不徹底并產(chǎn)生大量熱蒸汽外泄，作業(yè)條件惡劣；當(dāng)出現(xiàn)卡錠、碼錠不齊等需要人工協(xié)作時(shí)，容易出現(xiàn)燙傷等安全事故；

維護(hù)影響：二次水冷采用封閉式噴淋水冷，碎鋅清理不便，易出現(xiàn)鏈條卡死、回水管堵塞等現(xiàn)象，造成系統(tǒng)停車，影響系統(tǒng)作業(yè)率。

2 技術(shù)改進(jìn)方案

2.1 鋅錠降溫

①在原有冷卻裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，將噴淋水冷改造為循環(huán)浸沒式水冷。

②更改水冷系統(tǒng)控制程序，縮短鋅錠冷卻間隙，同時(shí)冷卻10塊鋅錠，不影響生產(chǎn)節(jié)拍的同時(shí)增加鋅錠冷卻時(shí)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(jī)改造

打包機(jī)組成及工作原理：全自動鋼帶打包機(jī)主要由送帶裝置（氣動馬達(dá)、喂帶輪、拉緊裝置）、多級氣缸、連桿機(jī)構(gòu)、鎖扣裝置、導(dǎo)帶槽以及自動化控制系統(tǒng)組成。其工作原理為氣動馬達(dá)促使喂帶輪做順時(shí)針高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，在這種情況下，鋼帶便能沿著導(dǎo)帶槽完成進(jìn)給操作；送帶馬達(dá)反向旋轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)；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(jī)為基礎(chǔ)進(jìn)行改造；通過對打包機(jī)結(jié)構(gòu)原理研究分析，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，咨詢專業(yè)廠家，制訂改造方案如下：

①導(dǎo)帶槽主要實(shí)現(xiàn)帶槽開合，并在帶槽打開前保證塑鋼帶沿帶槽運(yùn)行一周后到達(dá)指定位置；原導(dǎo)帶槽的開合為鋼帶強(qiáng)制拉伸來實(shí)現(xiàn)，為減小塑鋼帶損傷，增加帶槽開閉機(jī)構(gòu)；重新設(shè)計(jì)定做主刀和頂?shù)陡饕话裑4]。

②打包機(jī)燙頭是塑料打包機(jī)的核心部件之一，其功能是實(shí)現(xiàn)打包帶接頭部位的融合，燙頭材質(zhì)直接影響打包速度及質(zhì)量，如果燙頭材質(zhì)不合適，不但會延長黏合的時(shí)間，還有可能導(dǎo)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(shí)際尺寸設(shè)計(jì)燙頭連桿，增加小氣缸控制其行程[3]。

③喂帶輪拆除，重新設(shè)計(jì)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(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

①循環(huán)浸沒水冷技術(shù)冷卻效率行業(yè)領(lǐng)先；鋅錠二次水冷線全長5.8m，是行業(yè)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(jī)改造為塑料帶自動打包機(jī)。

④國內(nèi)首條100kt/年全自動鋅錠生產(chǎn)線。

4 結(jié)語

江銅200kt/a鉛鋅冶煉項(xiàng)目鋅錠生產(chǎn)線自改造投入生產(chǎn)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(xué)反應(yīng)而影響鋅錠品質(zhì)，保證了產(chǎn)品質(zhì)量；利用現(xiàn)有鋼帶打包機(jī)，花費(fèi)較低的成本實(shí)現(xiàn)塑鋼帶打包。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 吳宗澤.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[2] 范國偉.電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[3] 黃國健.全自動打包機(jī)的設(shè)計(jì)與研究[M].西安工程大學(xué)，2015.

[4] 朱正欣.機(jī)械制造技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.