郭磊

（新疆晉源能源有限公司 阜康 831500）

銅鎳濕法冶金企業(yè)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(jìn)行出裝可實現(xiàn)快速轉(zhuǎn)運，縮短出槽時間，減少勞動強度，提高電解槽利用率?，F(xiàn)國內(nèi)大多數(shù)銅鎳冶金企業(yè)已配備自動化出裝設(shè)備，阜康鎳廠裝配的出裝機自動化程度低，運行中故障多發(fā)，鎳廠設(shè)備部提出了“出裝機組技術(shù)創(chuàng)新”研究課題，開展技術(shù)創(chuàng)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(chǎn)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(qū)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(qū)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(fā)，維修、保養(yǎng)與生產(chǎn)運行發(fā)生矛盾，時?；謴?fù)人工裝板，影響生產(chǎn)進(jìn)度。

2 技術(shù)分析

產(chǎn)品參數(shù)：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(shè)計尺寸，滿足最大物料出裝要求。

⑴可行性：參考國內(nèi)同行業(yè)機組運行，現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析和現(xiàn)場調(diào)查，出裝機組技術(shù)創(chuàng)新可行；

⑵技術(shù)難點：銅板與銅棒之間間隙100 mm，易卡料；

⑶資金投入：年內(nèi)預(yù)算中有技術(shù)創(chuàng)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(shù)上均有保障，設(shè)計中解決銅板平穩(wěn)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(wěn)定運行。

3 主要設(shè)計及方案

3.1 創(chuàng)新思路及預(yù)期值

結(jié)合產(chǎn)品規(guī)格，設(shè)計適用于鎳廠銅車間產(chǎn)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(xiàn)快速維修；

⑶出槽時間縮短為15 分鐘以內(nèi)，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(shù)組進(jìn)行設(shè)計，并委托維保單位現(xiàn)場制作，易于交流協(xié)調(diào)且費用適中。

3.3 轉(zhuǎn)運方案的選擇

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

3.4 翻轉(zhuǎn)方案的選擇

物料自授板區(qū)到達(dá)轉(zhuǎn)運區(qū)，并完成集中授板后，通過翻轉(zhuǎn)機架完成翻轉(zhuǎn)。采用液壓裝置，通過液壓油缸實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)。

3.5 翻轉(zhuǎn)升降方案的選擇

物料通過翻轉(zhuǎn)機架完成翻轉(zhuǎn)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(wěn)下放。液壓缸采用回路式（即一進(jìn)一出），液壓舉升和下放較平穩(wěn)，有利于叉車轉(zhuǎn)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(jìn)程

4.2.1 對策實施

根據(jù)制定的對策表選擇傳送鏈條、液壓設(shè)備，機組整體高度，設(shè)計出合理的轉(zhuǎn)運鏈輪，實現(xiàn)將銅板從授板區(qū)移動至轉(zhuǎn)運區(qū)。

⑴繪制機組設(shè)計總圖、零件圖，外協(xié)加工。

⑵根據(jù)銅板與機架面高度（600mm）定制非標(biāo)液壓缸。

⑶根據(jù)授板區(qū)與轉(zhuǎn)運區(qū)距離，計算減速機速比，并根據(jù)手冊查選型（易維修、易采購）。

⑷根據(jù)翻轉(zhuǎn)架運動到135°物料自行下落至液壓托舉支撐架的要求，設(shè)置行程開關(guān)進(jìn)行控制，再利用升降油缸托舉，使銅板緩慢、平穩(wěn)擺放。

表1 對策表

⑸根據(jù)以上工位運行狀況，設(shè)計電器設(shè)計圖，交付施工。

4.2.2 對策實施的進(jìn)程

步驟1：根據(jù)制定的對策表，設(shè)計合理的轉(zhuǎn)運鏈輪，根據(jù)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(zhuǎn)，其中授板頭部鏈輪與授板尾部鏈輪一致，驅(qū)動力來自授板減速動力裝置。轉(zhuǎn)運尾部鏈輪與轉(zhuǎn)運頭部鏈輪一致，驅(qū)動力來自轉(zhuǎn)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(chǎn)生偏移，有利于轉(zhuǎn)運。轉(zhuǎn)運區(qū)鏈條采用216A鏈條，方便集中授板和轉(zhuǎn)運翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)將銅板從授板區(qū)移動至轉(zhuǎn)運區(qū)。

步驟2：根據(jù)現(xiàn)場選擇合適的液壓翻轉(zhuǎn)油缸。根據(jù)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(shè)計時，翻轉(zhuǎn)架離地面翻轉(zhuǎn)高度在此范圍內(nèi)。根據(jù)出槽，每槽重量2.5噸左右，因此傳統(tǒng)的機械傳動，可能無法完成翻轉(zhuǎn)，采用液壓裝置站及液壓油缸組合的方式來完成翻轉(zhuǎn)。根據(jù)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(hù)方便。

步驟3：選擇合適授板及轉(zhuǎn)運減速機速比及電機功率。根據(jù)機組設(shè)計總圖，授板機架總長控制在5200mm，大于整體出槽長度。轉(zhuǎn)運機架控制在1500mm，以減少在轉(zhuǎn)運區(qū)銅棒的磨損。根據(jù)以上尺寸，選擇合適的減速機，以保證機組的整體運行。根據(jù)長度比值，則兩臺減速機速比應(yīng)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(jù)叉車轉(zhuǎn)運區(qū)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(zhuǎn)下放過程中，翻轉(zhuǎn)135°接近支撐架時，通過在電氣行程開關(guān)裝置，使液壓站斷電，利用慣性進(jìn)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(zhuǎn)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(xiàn)自動控制。

步驟5：選擇電氣，實現(xiàn)控制。根據(jù)機組設(shè)計總圖，設(shè)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(shè)計圖紙認(rèn)真核對，確保圖紙設(shè)計正確。

⑵確定加工件。對到貨的加工零件認(rèn)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(jìn)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(diào)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(xiàn)車間南、北兩區(qū)共用一套機組，實現(xiàn)跨區(qū)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(xiàn)銅板從授板區(qū)轉(zhuǎn)運到轉(zhuǎn)運區(qū)的自動化出裝。

⑵48 片銅板通過翻轉(zhuǎn)裝置中液壓缸實現(xiàn)快速集中出裝。

⑶通過在翻轉(zhuǎn)區(qū)中加裝的一套液壓升降裝置，實現(xiàn)銅板平穩(wěn)下放利于叉車裝運。

4.5 經(jīng)濟(jì)效益

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

⑵社會效益：該套機組設(shè)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(shù)力量自行設(shè)計的成套設(shè)備，具備液壓、機械、電器和自控的集中體現(xiàn)。

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(chǎn)量。

4.6 鞏固措施

⑴制定《出裝機組技術(shù)操作規(guī)程》。

⑵對操作人員進(jìn)行實地操作培訓(xùn)，做到機能了解，操作熟練。

⑶規(guī)范出裝機組的日常點檢和潤滑維保工作。

5 總結(jié)

出裝機組是實現(xiàn)產(chǎn)品出料機械自動化控制的重要設(shè)備，通過設(shè)計、施工及調(diào)試，解決銅板從授板區(qū)向轉(zhuǎn)運區(qū)的運送，實現(xiàn)了銅板的出裝自動化和集中轉(zhuǎn)運，提高了生產(chǎn)率，降低勞動強度，極大提高電解槽的利用率。