锌锭自动塑钢带打包改造实践

谢梦蛟+韩丽军+黎志奎

摘 要：本文主要介绍了锌锭水冷系统、全自动钢带打包机改进在锌铸锭生产线中的运用。通过实践证明：实现锌锭塑钢带打包，提高了锌锭质量，降低生产运营成本、人员劳动强度以及水冷系统的故障率，取得了良好的经济效益和社会效益。

关键词：机器人；打包机；工作原理；技术改进方案

中图分类号： S226.7+1 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）31-192-2

0 引言

江铜200kt/a铅锌冶炼项目采用全自动化设备。江铜集团公司经过考察和认证，设计研发集锌锭浇铸、冷却、码垛、打包等为一体自动生产线；其中打包机为日本进口全自动钢带打包机，具有机械效率高，故障率低等优点；但生产实践中发现钢带打包存在着诸多弊端如：钢带及钢扣成本较高、易松动、锌锭存储过程中钢带生锈影响锌锭品质等。

1 锌熔铸生产线现状

锌熔铸生产流程示意图见图1。

锌熔铸系统由感应炉、石墨勺、运输线、二次水冷系统、码垛机器人、自动钢带打包机、链板输送机等组成；主要设备工艺流程为：铸锭通过双列水冷链条进行冷却锌锭，双列水冷拖链采取冷却水喷淋在锌锭表面的冷却方式，两块锌锭通过水冷之后同时进入翻锭装置，之后通过溜板进入推锭平台进行推锭，待两块锌锭同时到达推锭平台时，通过推锭装置将两块锌锭推入机器人抓锭平台；机器人接收到锌锭到位信号后开始码垛，当机器人码垛完成后，链板输送机自行启动将其输送离开码垛工位，进入打包工位；此时链板输送机自动停止，打包机对锌锭实施同一方向上的四根塑钢带打捆：每次打一根塑钢带，打包头移动一个位置，直到四根塑钢带打捆完毕。当下一个锌垛码完之后被送入打包工位时，上次已经打包的锌垛则移动到了称重工位，称重装置将锌垛提起进行称重，称重完成后再将锌垛下放到链板输送机上。

锌铸锭生产线全长30m，锌液浇铸温度480℃、锌锭打包温度80℃，打包重量1000kg/垛。经过一年多的生产实践发现，此生产线不能完全满足生产需要，主要表现为：

质量影响：锌锭产品线较短，锌锭钢带打包时未完全冷却，待锌锭完全冷却体积收缩，钢带的韧性差易出现散锭现象；在存放和运输过程中，钢带和锌锭易反应影响锌锭品质。

成本影响：锌锭采用钢带打包，每打包一垛锌锭需4个钢扣、2kg钢带；完成10万吨锌锭产量需40万个钢扣，200吨钢带，合计人民币约130万元。

操作影响：系统作业时封闭喷淋水冷锌锭冷却不彻底并产生大量热蒸汽外泄，作业条件恶劣；当出现卡锭、码锭不齐等需要人工协作时，容易出现烫伤等安全事故；

维护影响：二次水冷采用封闭式喷淋水冷，碎锌清理不便，易出现链条卡死、回水管堵塞等现象，造成系统停车，影响系统作业率。

2 技术改进方案

2.1 锌锭降温

①在原有冷却装置的基础上进行改造，将喷淋水冷改造为循环浸没式水冷。

②更改水冷系统控制程序，缩短锌锭冷却间隙，同时冷却10块锌锭，不影响生产节拍的同时增加锌锭冷却时间[2]。

③水冷链条不锈钢轨道改成磁性塑料轨道[1]。（见图2）

2.2 打包机改造

打包机组成及工作原理：全自动钢带打包机主要由送带装置（气动马达、喂带轮、拉紧装置）、多级气缸、连杆机构、锁扣装置、导带槽以及自动化控制系统组成。其工作原理为气动马达促使喂带轮做顺时针高速旋转运动，在这种情况下，钢带便能沿着导带槽完成进给操作；送带马达反向旋转促使拉紧装置夹紧并拉伸钢带，拉紧力度由压力检测信号控制，压力可任意调节；锁扣装置将钢扣推入后，刀具（1把主刀和2把辅刀）随多级气缸动作夹紧和切断钢带。（见图3）

为降低成本，我们以钢带打包机为基础进行改造；通过对打包机结构原理研究分析，查阅相关文献资料，咨询专业厂家，制订改造方案如下：

①导带槽主要实现带槽开合，并在带槽打开前保证塑钢带沿带槽运行一周后到达指定位置；原导带槽的开合为钢带强制拉伸来实现，为减小塑钢带损伤，增加带槽开闭机构；重新设计定做主刀和顶刀各一把[4]。

②打包机烫头是塑料打包机的核心部件之一，其功能是实现打包带接头部位的融合，烫头材质直接影响打包速度及质量，如果烫头材质不合适，不但会延长黏合的时间，还有可能导致黏合失效；因此选用温升速度快的钛合金烫头。拆除锁扣装置，按实际尺寸设计烫头连杆，增加小气缸控制其行程[3]。

③喂带轮拆除，重新设计加工表面带花纹的喂带轮增加其摩擦力。（见图4）

3 主要技术创新点

①循环浸没水冷技术冷却效率行业领先；锌锭二次水冷线全长5.8m，是行业最短的锌锭水冷线。

②采用磁性塑料轨道，提高了链条和轨道使用寿命，降低了故障率。

③首次将钢带自动打包机改造为塑料带自动打包机。

④国内首条100kt/年全自动锌锭生产线。

4 结语

江铜200kt/a铅锌冶炼项目锌锭生产线自改造投入生产以来，锌锭打包温度一直在60℃以下，保证了打包效果，避免了操作人员被锌锭烫伤；锌锭热胀冷缩影响小，锌垛打包紧凑整齐无散锭；避免了因钢带打包使钢带和锌锭电化学反应而影响锌锭品质，保证了产品质量；利用现有钢带打包机，花费较低的成本实现塑钢带打包。

参 考 文 献

[1] 吴宗泽.机械零件设计手册[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2] 范国伟.电气控制与PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，2013.

[3] 黄国健.全自动打包机的设计与研究[M].西安工程大学，2015.

[4] 朱正欣.机械制造技术[M].北京：机械工业出版社，1999.