銅鎳產品出裝機組技術創新

郭磊

（新疆晉源能源有限公司 阜康 831500）

銅鎳濕法冶金企業的電解銅板或鎳板在出料時，一般采用人工出料，如采用自動化出裝機組進行出裝可實現快速轉運，縮短出槽時間，減少勞動強度，提高電解槽利用率。現國內大多數銅鎳冶金企業已配備自動化出裝設備，阜康鎳廠裝配的出裝機自動化程度低，運行中故障多發，鎳廠設備部提出了“出裝機組技術創新”研究課題，開展技術創新活動。

1 選題理由

阜康鎳廠銅車間電解槽出料工序在2012 年以前，采用人工出板，每槽20 分鐘，每天14 槽，總量35噸左右，隨產量增加，勞動強度隨之增大，勞動效率較低，并存在機械事故隱患。2012 年銅車間裝配一套銅出裝機組，在6 年的使用過程中，仍暴露出諸多缺陷，南區出料時需要6 人配合機組操作來完成出裝，時間約為15 分鐘/每槽，北區出料時需8 人，自動化程度低，出槽時間長。在使用過程中故障多發，維修、保養與生產運行發生矛盾，時常恢復人工裝板，影響生產進度。

2 技術分析

產品參數：鎳板尺寸820mm*860，銅板尺寸860mm*960mm，銅棒長度1060mm。最終確定以銅板尺寸為最終設計尺寸，滿足最大物料出裝要求。

⑴可行性：參考國內同行業機組運行，現場數據分析和現場調查，出裝機組技術創新可行；

⑵技術難點：銅板與銅棒之間間隙100 mm，易卡料；

⑶資金投入：年內預算中有技術創新費用；

⑷效率及效益：提高效率，減少勞動強度，消除隱患，維修難度和費用降低。

因：資金、技術上均有保障，設計中解決銅板平穩通過銅棒之間隙這一難題，就能保證整套機組在銅板出料時的安全穩定運行。

3 主要設計及方案

3.1 創新思路及預期值

結合產品規格，設計適用于鎳廠銅車間產品出裝的自動化機組。

⑴操作人員由8人精簡為4人；

⑵機組做到易于操作、零備件通用，實現快速維修；

⑶出槽時間縮短為15 分鐘以內，降低出槽時間，提高電解槽利用率。

3.2 確定方案

依托鎳廠技術組進行設計，并委托維保單位現場制作，易于交流協調且費用適中。

3.3 轉運方案的選擇

采用轉運組合鏈輪方式轉運授板區銅板，動力來自轉運區動力。設計一套組合的轉運鏈輪，將轉運鏈輪與授板鏈輪設計到同一根軸上，并設計加裝各自的旋轉軸承，互不干涉各自運行。通過模擬運行，可實現將銅板通過授板鏈輪運送銅板到轉運區的鏈條，實現將銅板移到轉運區，完成授板銅板的轉運。

3.4 翻轉方案的選擇

物料自授板區到達轉運區，并完成集中授板后，通過翻轉機架完成翻轉。采用液壓裝置，通過液壓油缸實現翻轉。

3.5 翻轉升降方案的選擇

物料通過翻轉機架完成翻轉后。采用液壓站與液壓油缸的組合方式，這樣可保證物料的平穩下放。液壓缸采用回路式（即一進一出），液壓舉升和下放較平穩，有利于叉車轉運。

4 方案實施及效果

4.1 對策表的制定

4.2 對策的實施和進程

4.2.1 對策實施

根據制定的對策表選擇傳送鏈條、液壓設備，機組整體高度，設計出合理的轉運鏈輪，實現將銅板從授板區移動至轉運區。

⑴繪制機組設計總圖、零件圖，外協加工。

⑵根據銅板與機架面高度（600mm）定制非標液壓缸。

⑶根據授板區與轉運區距離，計算減速機速比，并根據手冊查選型（易維修、易采購）。

⑷根據翻轉架運動到135°物料自行下落至液壓托舉支撐架的要求，設置行程開關進行控制，再利用升降油缸托舉，使銅板緩慢、平穩擺放。

表1 對策表

⑸根據以上工位運行狀況，設計電器設計圖，交付施工。

4.2.2 對策實施的進程

步驟1：根據制定的對策表，設計合理的轉運鏈輪，根據鏈輪直徑選擇合適的軸承，以保證每個鏈輪都有各自的旋轉，其中授板頭部鏈輪與授板尾部鏈輪一致，驅動力來自授板減速動力裝置。轉運尾部鏈輪與轉運頭部鏈輪一致，驅動力來自轉運減速動力裝置。授板傳動鏈條采用32A 鏈條，因電解槽間距100mm，鏈條截距100mm，銅板放置到授板架上時，不產生偏移，有利于轉運。轉運區鏈條采用216A鏈條，方便集中授板和轉運翻轉，實現將銅板從授板區移動至轉運區。

步驟2：根據現場選擇合適的液壓翻轉油缸。根據叉車插齒離開地面600mm—700mm，舉升貨物時，視線時最佳。因此在做機組設計時，翻轉架離地面翻轉高度在此范圍內。根據出槽，每槽重量2.5噸左右，因此傳統的機械傳動，可能無法完成翻轉，采用液壓裝置站及液壓油缸組合的方式來完成翻轉。根據機架高度，選擇合適的單作用油缸，價格便宜，維修簡單。液壓站選取我廠通用的板框液壓站，這樣可做到備件通用，維護方便。

步驟3：選擇合適授板及轉運減速機速比及電機功率。根據機組設計總圖，授板機架總長控制在5200mm，大于整體出槽長度。轉運機架控制在1500mm，以減少在轉運區銅棒的磨損。根據以上尺寸，選擇合適的減速機，以保證機組的整體運行。根據長度比值，則兩臺減速機速比應在2～3之間。在選擇減速機上，選用市場上易購置的常用的擺線減速機，備件可靠、易購。

步驟4：根據叉車轉運區高度選擇合適液壓升降油缸。方案中選用單作用液壓缸，因此在將銅板翻轉下放過程中，翻轉135°接近支撐架時，通過在電氣行程開關裝置，使液壓站斷電，利用慣性進行下放，在此位置時，我們又加裝一套液壓升降油缸，油缸總長在650mm，油缸行程在500mm，使其形成一個托舉，利用油缸使其緩慢下放，直至放置到機組支撐架上，完成整個工位工作，叉車到位完成轉運。在液壓升降油缸上，加裝一套光電反射裝置，利用上限位與下限位，實現自動控制。

步驟5：選擇電氣，實現控制。根據機組設計總圖，設計電氣施工圖紙，交付安裝實施。

4.2.3 審圖校對

⑴圖紙審核。對設計圖紙認真核對，確保圖紙設計正確。

⑵確定加工件。對到貨的加工零件認真核對，確保安裝。

⑶核對整體機組。對每個安裝完成的零件及制作，進行核對，確保機組整體安裝。

4.3 方案完善

完善機組運行條件，加裝一套鏈條調整裝置，以保證機組的安全運行。通過加裝軌道小車行走裝置，實現車間南、北兩區共用一套機組，實現跨區域運行完成銅的出裝。

4.4 方案效果檢驗

⑴機組安裝就位，已實現銅板從授板區轉運到轉運區的自動化出裝。

⑵48 片銅板通過翻轉裝置中液壓缸實現快速集中出裝。

⑶通過在翻轉區中加裝的一套液壓升降裝置，實現銅板平穩下放利于叉車裝運。

4.5 經濟效益

⑴直接效益：通過實施和運行該套自行設計機組，實現4 人可完成操作，相比原機組可節約人員至少4人。

⑵社會效益：該套機組設計制作是可行的，具有投資少、自動化程度高、維修方便和操作簡單的特點。也是我廠利用自身技術力量自行設計的成套設備，具備液壓、機械、電器和自控的集中體現。

⑶潛在效益：通過實施，縮短了出槽時間，提高了始及片入槽時間，延長電積時間，間接提高產量。

4.6 鞏固措施

⑴制定《出裝機組技術操作規程》。

⑵對操作人員進行實地操作培訓，做到機能了解，操作熟練。

⑶規范出裝機組的日常點檢和潤滑維保工作。

5 總結

出裝機組是實現產品出料機械自動化控制的重要設備，通過設計、施工及調試，解決銅板從授板區向轉運區的運送，實現了銅板的出裝自動化和集中轉運，提高了生產率，降低勞動強度，極大提高電解槽的利用率。