鋁和鋁合金鑄錠生產自動化提升技術范文
本站小編為你精心準備了鋁和鋁合金鑄錠生產自動化提升技術參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。
摘要:通過研究開發新型鋁及鋁合金熔煉爐爐眼監測裝置、澆鑄模具預熱裝置、鑄錠翻轉裝置及鋁合金鑄錠高效打包裝置等集成技術，有效改善鋁及鋁合金產品在熔煉、鑄造、包裝入庫等過程自動化水平低、生產效率低及工人勞動強度大等技術難題，進一步提高了鋁及鋁合金連續化生產過程的安全穩定性。
關鍵詞:鋁及鋁合金;爐眼監測;模具預熱;鑄錠翻轉;自動化
1引言
鋁及鋁合金作為有色金屬材料，因其獨特的高強度及耐腐蝕性能，被廣泛應用于制造一般載荷的工程結構件和摩托車、汽車、航空航天飛行器及家電、儀表產品上的各種結構件［1］。在鑄造鋁及鋁合金生產過程中，首先將電解鋁液引入熔煉爐，經過配料形成滿足要求的鋁及鋁合金熔體，再將熔體引入鑄造模具成型，最后包裝入庫。隨著國民經濟的快速發展，市場對鋁及鋁合金產品需求也在不斷擴大，特別是小型家電、汽車工業的快速發展，對不同系列及規格的鑄造鋁及鋁合金需求越來越大，為鑄造鋁及鋁合金的生產工藝和自動化水平提出了新的要求［2］。目前，鋁及鋁合金生產過程自動化水平仍然較低，較多工序需要進行人工操作，且設備運行不夠穩定，有效制約了鋁及鋁合金生產自動化技術發展。
2．1設計思路
本項目開展的總體思路是通過研究開發新型鋁及鋁合金熔煉爐爐眼監測裝置、澆鑄模具預熱裝置、鑄錠翻轉裝置及鋁合金鑄錠高效打包裝置等集成技術，有效改善鋁及鋁合金產品在熔煉、鑄造、包裝入庫過程自動化水平低、生產效率低及工人勞動強度大等技術難題，優化公司鋁及鋁合金產品生產自動化水平，降低生產成本。
2．2鋁及鋁合金熔煉爐爐眼監測裝置的開發
在鋁及鋁合金鑄錠生產過程中，需要通過熔煉爐爐眼將高溫鋁液從熔煉爐導入靜置爐或鑄造設備生產鋁及鋁合金鑄錠［3］，在完成導入作業后，用耐火材料制作的堵套及爐眼堵釬將爐眼堵嚴，完成導爐作業，同時保證靜置爐及鑄造設備工作安全。在對爐眼的堵塞操作過程中，如果操作不當，在對熔煉爐進鋁過程中會出現爐眼漏鋁現象，存在較大安全風險。目前，大多采用人工巡查的模式對熔煉爐特別是爐眼工作狀態進行檢查［4］，存在勞動強度大，工作效率低等問題，因此有必要研究開發一種熔煉爐爐眼監測系統及裝置，實現對熔煉爐眼安全狀態的實時監測。熔煉爐爐眼監測裝置包括在熔煉爐溜槽中的爐眼上方的熱電偶，熱電偶通過信號傳輸路線與智能終端連接，智能終端連接管理計算機;熱電偶固定在一懸臂式調節板上，懸臂式調節板一端固定在豎直的齒條板上部，齒條板通過下部的齒條段與齒輪嚙合，齒輪中心軸與變速箱輸出軸連接，變速箱的輸入傳動軸由PLC自動控制的氣缸驅動，氣缸經變速箱變速傳動，通過帶動齒輪正轉或反轉驅動齒條上下運動，實現熱電偶的升降。熔煉爐爐眼監測裝置的研發，實現了對熔煉爐眼安全狀態的實時監測，有效地防止了在對爐眼的堵塞操作過程中，由于操作不當產生的安全風險;對于在對熔煉爐進鋁過程中出現的爐眼漏鋁現象也能夠及時發現并予處理，有效降低了鋁及鋁合金熔鑄生產過程中的安全風險。
2．3鋁及鋁合金澆鑄模具預熱裝置的研發
澆鑄模具主要用于將高溫鋁及鋁合金熔體冷卻成型，生產過程將鋁及鋁合金高溫熔體通過模具上的澆鑄口注入模具成型［5］，然后通過設置于模具底部的冷卻液和模具本身將熔體熱量帶走，實現對鋁及鋁合金熔體冷卻。為了防止鋁及鋁合金鑄錠澆鑄過程發生鋁液爆炸危險，同時提高鑄錠澆鑄質量，澆鑄前需要對模具進行預熱處理。目前，大都采用人工涂油的方式對澆鑄模具進行預熱處理，存在安全風險大，工人勞動強度高等技術問題。因此需研發一種結構簡單，操作方便，環境友好的預熱裝置。研究開發的鋁及鋁合金澆鑄模具預熱裝置，包括電子點火器、擋風板、燃料混合倉、隔板、設置于隔板上的氣孔，助燃空氣輸送管、燃料輸送管、壓力表、氣體閥門、軟接頭等。其中點火器與擋風板連接，擋風板與燃料混合倉連接，燃料混合倉與輸送管連接，輸送管上設有壓力表、氣體閥門和軟接頭。工作過程將裝置固定于模具下方，將軟接頭分別連接生產車間助燃空氣管和天然氣管，打開助燃空氣輸送管的閥門，壓力調至0．05～0．1Mpa，然后打開天然氣輸送管閥門，壓力調至0．1Mpa，待天然氣與助燃空氣混合后并通過氣孔溢出燃料混合倉后，采用電子點火器點燃氣體對鋁及鋁合金澆鑄模具進行預熱。實現了鋁及鋁合金澆鑄模具的自動預熱，有效降低了工人勞動強度，同時可以根據實際工作情況調節天然氣與助燃空氣流量，從而控制預熱過程。
2．4鋁及鋁合金鑄錠翻轉裝置的研發
為了便于鋁及鋁合金鑄錠的包裝運輸，在鋁及鋁合金鑄錠生產過程中，要將鑄錠在堆垛以前進行正反排列。現有技術是采用一套鉤取裝置將鑄造成型的鑄錠鉤取到翻轉夾具里進行翻轉，過程極易卡住鉤取裝置，致使鑄錠堆垛過程中斷，需停機處理被卡鋁錠后方能進行鑄錠的堆垛，導致生產線運行不連續，生產效率低下，限制了連續鑄造機組產能，同時操作人員處理被卡鑄錠過程存在較大安全隱患。因此，有必要對現有技術加以改進。研究開發的鋁及鋁合金鑄錠翻轉裝置，包括有夾緊機構及翻轉機構，夾緊機構由夾緊氣缸驅動，翻轉機構由翻轉氣缸驅動，其中夾緊氣缸與齒輪相連，齒輪與夾具相連，翻轉氣缸與齒條相連，齒條與齒輪相連。當鑄錠被鑄機鉤取裝置運送至翻轉機構時，驅動氣缸驅動夾具夾緊鑄錠，翻轉氣缸驅動齒條，齒條驅動齒輪轉動，齒輪帶動翻轉裝置完成對鑄錠180。翻轉，同時夾具下方設有載錠機構，防止鑄錠脫落卡住鑄機鉤取裝置。該裝置通過氣缸驅動齒條與齒輪帶動翻轉夾具的翻轉與回位，提高了翻轉夾具工作穩定性，使鑄錠在翻轉過程不易脫落夾具，保持操作安全;同時設有載錠機構，鑄錠翻轉過程脫落夾具后不會卡住鉤取裝置，提高鑄錠生產線的連續性，從而提高生產效率，降低工人勞動強度。
2．5鋁及鋁合金高效打包裝置的研發
現有技術中的鋁及鋁合金鑄錠打包裝置盡管能夠起到方便打包的效果，但是仍存在不足，主要體現在打包帶的圓盤在張力的作用下容易散開，而散開后就很難回攏。散開的打包帶不但會勒絆到過往的工作人員和行人，而且會占用較大的面積，從而影響車間的安全生產和打包效率。因此有必要研究開發一種工作高效且安全可靠的鋁及鋁合金打包裝置。研究開發的鋁及鋁合金打包裝置，包括底座、側壁和頂蓋，其中底座、側壁和頂蓋共同形成能夠容置打包帶圓盤的腔室，側壁包括導出口。有效避免了鋁及鋁合金打包過程帶圓盤容易散開的技術問題，而且其結構簡單、占地面積小，并且使用方便，能夠節省人力資源勞動強度，提高工作效率。
3應用情況
設計完成鋁及鋁合金鑄錠生產自動化技術于2015年至2019年期間在某鋁廠經過多次改進，在原來的基礎增加自動化、信息化的功能，并于2020年在某鋁廠投入使用，自投入使用以來，設備使用正常，試用期間提高了鋁及鋁合金自動堆垛效率和安全穩定性，在鋁及鋁合金鑄錠生產領域具有一定的推廣應用價值。
4結語
提升鋁及鋁合金鑄錠生產自動化技術的項目設備或裝置操作簡單，生產效率高，安全高效。其中鋁及鋁合金熔煉爐爐眼監測裝置實現了對熔煉爐眼安全狀態的實時監測，在降低工人勞動強度的同時，有效降低了鋁及鋁合金熔鑄生產過程中的安全風險;鋁及鋁合金鑄錠翻轉裝置實現了鑄錠翻轉過程脫落夾具后不會卡住鉤取裝置，有效提高鑄錠生產線的連續性，從而提高鋁及鋁合金生產效率。
作者：楊冬 江俊 周金全 沈金友 單位：云南云鋁潤鑫鋁業有限公司