工業灰渣混凝土空心隔墻條板自動化生產線研發

0 引言

近幾年以來，國家提出了要統籌建材生產節能與建筑節能，加快發展新型墻材，充分利用各種工業廢棄物，大力發展環保型的新型墻材產品，加快淘汰實心粘土磚（據統計全國每年生產黏土磚耗用黏土的資源達10多億立方米，約相當于毀田50萬畝），將逐步提高新型墻材的生產和應用比例。

工業灰渣混凝土空心隔墻條板，是利用礦產開發而遺棄的尾礦，金屬物和非金屬物提取而產生的水渣、爐渣、磷渣、粉煤灰等固體廢料制造而成，具有輕質、薄體、強度高、抗震、抗沖擊、吊掛力強、隔熱、隔音、防火、防水、易切割、可任意開槽，無須批灰、干法作業、環保等其他墻體材料無法比擬的綜合優勢。同時，提高了建筑安裝速度，降低了建筑成本，增加了使用面積，將帶動建筑業從落后的濕法施工向先進的干法施工邁進。

針對我國目前工業灰渣混凝土空心隔墻條板生產過程存在生產工藝落后，工藝裝備水平低的現象，公司提出并研制開發工業灰渣混凝土空心隔墻條板自動化生產線，自動完成膠凝材料（普通硅酸鹽水泥）、集料（工業灰渣）及水等原料的配比、強制攪拌、擠壓成形、托板輸送及保濕養護等生產過程，提升新型墻材生產技術裝備水平。

1 生產過程分析及制定自動化生產流程

圖1 空心隔墻條板外形

如圖1所示空心隔墻條板外形，板孔即能減重，同時水電管線可以直接置于板孔內，其自動生產過程包括：將爐渣、粉煤灰、水渣、尾礦（灰渣總摻量在40%以上）等按級配要求進行配料并攪拌，隨后自動送入進行擠壓，擠壓成型后自動輸送并進行同步自動切割，余料及不合格品返回重新擠壓，成品進行自動堆碼，并用小車將其送入初凝養護室完成充分水化反應及干燥，干燥后的墻板再由小車送到托板與墻板分離處進行托板與墻板的分離，分離后的托板經清洗后送入擠壓工序和進行疊碼待用，分離后的墻板則進行自動成品疊碼，疊碼后經打包送入庫房，從而完成整個生產過程。生產流程如圖2所示。

2 確定生產線結構布局

該生產線是在充分吸收國內外墻材生產先進技術的基礎上研制的成套設備，國外此類生產線一般將輸送料倉置于中間，主線和碼垛位于兩邊。通過A、B布局方案論證，本生產線將主生產線置于中間，輸送料倉與碼垛位于兩邊，如圖3(b)所示，這樣可以減少了提板位移，降低了能耗。

圖2 生產流程圖

圖3 結構布局

3 關鍵技術攻關

1）墻板物料級配。墻板物料由爐渣、水渣、粉煤灰、礦尾砂、建筑廢棄物、水和水泥等多種成份組成，其作用各不相同，它們之間的配比直接關系到墻板成形的各項性能指標的穩定性、可靠性和生產成本高低，研發中應用經長期實踐總結的物料配比關系，進行自動計量配料、連續攪拌輸送，從而既保證了自動化和連續化生產的需要，又使得產品具有單位面積重量輕，強度高，抗沖擊性好的品質。

圖4 成型擠壓機構圖

2）成型擠壓機構

成型擠壓機構也稱之為主機，由進料斗、過渡板、震動板、調節腿、震動裝置、邊模、攪刀、下壓輥機構等組成。它是整條生產線的心臟，其利用螺旋向前輸送物料的功能，將配比好的物料不斷向前擠壓輸送，每一根螺旋棒都通過變頻調速控制其所需擠壓力度，再根據振搗原理利用滑板將物料夯實，同時滑板既對成型條板產生適當阻力，又使其有適當的滑動速度，從而實現連續不斷成形新墻板的過程。

圖5 螺旋擠壓振搗成型裝置

螺旋擠壓：墻板是靠攪刀螺旋旋轉將原料向前推進，同時再從左右和上下施加震動力將原料擠壓振搗成型的。螺旋擠壓：6把攪刀從內向外編號，每把攪刀都由單獨頻率控制電機驅動，編號和旋轉方向如圖5所示，左右旋各3把，對稱分布有利于構件力的平衡，以6孔墻板（圖1）的成型為例，攪刀承擔墻板對應部位的供料任務，邊孔外側有多余凸棱和凹棱部分，6把攪刀的轉速根據板面的疏密情況進行調整，墻板斷面面積與其推料量的比例在理論上相同，根據斷面面積計算推料量大小確定其轉速。1號和6號攪刀由于處于邊模位置，要求推料多，所以速度高于2、3、4、5號攪刀。振搗成型：裝置中設計安裝了垂直振動器和水平振動器，螺旋輸送絞刀在轉動擠壓原料的同時，振動器使原料均勻分散，使成形后的輕質空心墻板內部密度均勻，墻板在干燥定形后，內部應力分布均勻，避免了墻板因內部應力分布不均而出現變形、開裂的情況發生。

3）輕質空心墻板毛板分切裝置同步送板輥。單塊的輕質空心墻板墊板從生產線的一端一塊緊挨一塊，擺放到生產線輸送架的輸送輥上，由后端的墊板推動前方的墊板移動。由于托著分切后的輕質空心墻板的墊板在離開切斷裝置時，會在輸送輥上瞬間快速運動，與其前端的墊板產生碰撞，導致空心墻板出現缺角、毛邊現象，影響產品質量的問題。針對這個問題將輕質空心墻板線上毛板分切裝置下方的多個輸送輥用鏈條進行連接，再將最前端的輸送輥與剎車盤用鏈條連接。通過轉動手輪推動剎車盤的轉動臂，轉動臂帶動制動軸轉動并在水平向移動，推動剎車盤的制動盤和聯動盤貼合壓力，從而調節剎車盤的阻力。剎車盤的阻力通過制動鏈輪傳到輸送輥上，在多根輸送輥鏈條連接后，它們同時受到剎車盤上傳來的阻力作用，這個阻力經過調節后正好可以抵消墊板在分切裝置下短暫停止后受到的前沖張力，保證同步輸送墊板，提高產品質量。

4）堆碼裝置。堆碼裝置能精確定位，將成型后的條板4～5張進行自動堆碼，以便進入初凝養護，能避免由于定位誤差，使剛成型好、強度尚差的條板損壞的情況發生。并設置在線檢測，堆碼裝置將尺寸、強度、光潔度達不到規定要求的產品倒入廢料倉，重新送回料斗進行擠壓，因而它是保證墻板質量的關鍵。

5）鋼托板提取裝置，采用磁吸附取代真空吸附。考慮到工作環境中鋼托板上常留有顆粒性物品，會造成真空吸附效果不理想，確定采用磁吸附完成鋼托板的提取。通過全系統的控制，當滿足吸附條件時，系統發出吸附指令，運用蝸輪蝸桿副來控制磁體的開路或短路，從而控制磁場力的有無，采用磁吸附方式避免了真空吸附存在的缺陷，它不受顆粒物品的影響，結構緊湊，能耗小。

圖6 同步送板輥示意圖

6）進行了系統集成，采用總線控制，自主研發了8路光耦中繼板，改變了使用普通繼電器作中繼板結構龐大，且布線過多系統穩定性降低的情況；PLC全自動控制，通過生產線生產工藝研究，完成了控制系統軟件的開發，使整個墻板生產過程按預定程序進行，實現了自動配料連續供給、螺旋擠壓輸送、滑板振搗成型、同步切割、精確定位自動堆碼、廢板和余料回送、托板墻板分離、托板清洗及托板按需供給或托板堆碼的整條生產線成套設備的控制方案；采用上位機增強系統功能，使通訊、數據管理、監控能在豐富的界面展現，具有強大的人機交互功能。

4 生產線結構

工業灰渣混凝土空心隔墻條板自動化生產線，首先完成物料級配、攪拌、成型，切割、堆碼、墻板在鋼模板的支撐下被送入養護棚，使墻板在溫度和濕度適宜的條件下自然凝固和脫水的過程，養護時間約12小時，然后脫模、打包、自然養護27天后檢驗出廠。整條生產線由58個部件和113個傳感器構成，每個部件在操作臺、

圖7 生產線結構圖

【】【】操作箱和傳感器等的配合下井然有序地完成任務。

5 結束語

該工業灰渣混凝土空心隔墻條板自動化生產線自動完成物料級配、攪拌、成型、切割、堆碼、養護、脫模、打包等工藝生產過程，出板速度每分鐘2.4米，小時產量83.5平方米，單班年產量15萬平方米，生產出的墻板各項技術指標均符合國標要求，其中抗彎抗壓強度檢測結果為自重的5.7倍遠大于1倍的國標要求。該隔墻條板自動化連續生產設備的研制成功，一改傳統手工或半機械墻板生產工藝和生產模式，真正實現了規模化生產下的高效率生產格局。

參考文獻

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