A356.2鋁合金生產(chǎn)過程中的設(shè)備管理效益

侯紅梅, , ,

(河南神火集團(tuán),河南 永城 476600)

A356.2鋁合金生產(chǎn)過程中的設(shè)備管理效益

侯紅梅,劉永,夏宗旭,李國林

(河南神火集團(tuán),河南 永城476600)

介紹了在當(dāng)前鋁加工行業(yè)較為困難的情況下,A356.2鋁合金生產(chǎn)線的設(shè)備選型,提出了幾種創(chuàng)造效益的新思路,論證了設(shè)備管理不再是狹義上的設(shè)備技術(shù)管理,而是更廣義的生產(chǎn)力管理.設(shè)備管理需根據(jù)市場經(jīng)濟(jì)要求,不僅為生產(chǎn)服務(wù),更要為提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益服務(wù),為提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗、控制污染、減少成本和占領(lǐng)市場服務(wù).

A356.2鋁合金; 設(shè)備管理; 經(jīng)濟(jì)效益; 創(chuàng)新思維

0 前 言

目前電解鋁行業(yè)較為困難,據(jù)《2013—2015中國有色金屬行業(yè)投資分析及趨勢預(yù)測報(bào)告》顯示,2011年我國的電解鋁產(chǎn)量為1 755.5萬t,2012年為1 988萬t.且產(chǎn)能利用率在70%左右,短期內(nèi)不會(huì)得到改變.2014年仍將集中釋放一部分產(chǎn)能,多是規(guī)模大,集中在煤炭資源豐富、電價(jià)低廉的西北地區(qū),無疑會(huì)下拉生產(chǎn)成本.在全國整體經(jīng)濟(jì)增速放緩以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的背景下,行業(yè)仍將在虧損邊緣搖擺.因而,各大鋁企主動(dòng)從內(nèi)部挖潛,或抓住每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié),進(jìn)行技術(shù)改造,降低產(chǎn)品成本;或調(diào)整結(jié)構(gòu),提高產(chǎn)品檔次.如部分鋁廠為新建或?qū)00鋁錠生產(chǎn)線改造成A356.2鋁合金生產(chǎn)線.本文從設(shè)備選型配置及管理的角度,圍繞如何提高產(chǎn)品質(zhì)量,如何節(jié)支降耗、減員增效,為企業(yè)創(chuàng)造效益展開論述.對一些生產(chǎn)A356.2鋁合金的民營中小規(guī)模企業(yè)也有一定的啟示.

1 生產(chǎn)工藝

A356.2鋁合金是以356鋁合金為基礎(chǔ),嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量,改進(jìn)制造技術(shù)而獲得的一種較高力學(xué)性能的鋁-硅系合金.其合金生產(chǎn)工藝如圖1所示.

圖1 A356.2鋁合金生產(chǎn)工藝Fig.1 Production process of A356.2 aluminium alloy

主要特點(diǎn)為:鑄造性能、焊接性能和耐腐蝕性能良好;具有較好的氣密性、流動(dòng)性和抗熱裂性能;容易熔煉和鑄造,適合于各種鑄造方法.A356.2鋁合金的生產(chǎn)工藝并不復(fù)雜,但作為飛機(jī)配件、汽車和摩托車輪轂等產(chǎn)品的原料,其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)很高,化學(xué)成分均勻,結(jié)晶組織細(xì)密,鑄錠的外觀表面光滑,無夾渣、霉斑等缺陷,低倍組織針孔度必須達(dá)到JB/T 7946.3—1999《鑄造鋁合金針孔》標(biāo)準(zhǔn)中的二級(jí)或更優(yōu).因而工藝過程控制必須非常精確.

2 生產(chǎn)線的組成

A356.2鋁合金生產(chǎn)線的主要組成為:(1) 混合爐,1臺(tái)25 t高位熔煉爐配2臺(tái)25 t低位靜止?fàn)t,功率分別為600 kW、400 kW;(2) 電磁攪拌器,功率為400 kW;(3) 在線除氣設(shè)備,每小時(shí)除氣液鋁量12 t;(4) 水平連續(xù)鑄錠機(jī),單塊15 kg,每小時(shí)產(chǎn)能12 t;(5) 制氮機(jī),制氮量每小時(shí)5 m3.

3 設(shè)備管理及效益

3.1 混合爐的選型及保溫效益

大型電解鋁廠因供電方便,大多選擇電阻反射爐.由于產(chǎn)品成分要求必須均勻,結(jié)合產(chǎn)能和成品率的要求,一般選擇25 t混合爐,1臺(tái)高位爐配2臺(tái)低位爐最為理想[1].大則爐內(nèi)攪拌困難,成分不易控制;小則生產(chǎn)線啟停頻繁,成品率低.爐體單側(cè)設(shè)3個(gè)小爐門,不僅安全可靠,而且密封較嚴(yán),保溫效果良好,是該種爐型的最大優(yōu)點(diǎn).A356.2鋁合金生產(chǎn)的主要原料為高溫低鐵液鋁,外加硅、鎂、鈦等輔助材料.一般爐內(nèi)成品液鋁溫度在700 ℃以上即可滿足生產(chǎn),而電解槽內(nèi)原鋁溫度大多在950 ℃左右.多余的熱量,不用則白白浪費(fèi),用則是一筆不小的財(cái)富,行業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為這是一種無法利用又必須損失的熱量.而A356.2鋁合金生產(chǎn)恰恰打破了這種傳統(tǒng)觀念,考慮利用該部分熱量的條件.某廠是成功利用的典范,工作人員創(chuàng)新思維,采取增加爐子熔池和爐頂?shù)谋?壓縮液鋁運(yùn)輸時(shí)間及科學(xué)組織人力生產(chǎn)等多種措施,充分利用高溫液鋁熱量融化或溶解固態(tài)的硅、鎂、鈦等材料,基本做到了混合爐零供電或微供電.與行業(yè)產(chǎn)品噸鋁用電消耗100 kW·h-1相比,噸鋁直接創(chuàng)效60元,年產(chǎn)能按4萬t計(jì)算,可創(chuàng)效240萬元,產(chǎn)品競爭優(yōu)勢明顯加強(qiáng).即便一些民營企業(yè)采用圓爐生產(chǎn),效仿此法,也能大幅度降低燃料消耗約40元/t.

3.2 自動(dòng)加硅裝置的研發(fā)及價(jià)值

以25 t混合爐為例,生產(chǎn)A356.2鋁合金產(chǎn)品加入約1.8 t/爐的工業(yè)硅,傳統(tǒng)方式為用鐵锨向爐內(nèi)加硅,最為原始,也是最費(fèi)力、效率最低的模式.制作其他工具或設(shè)備面臨以下問題:(1) 爐門較小使各種加硅工具尺寸受到明顯限制;(2) 爐內(nèi)溫度高,普通材料伸入爐內(nèi),容易變形或損壞;(3) 頂部環(huán)保集氣裝置尺寸較大,使行車所吊物料距離爐門距離較遠(yuǎn),造成加硅較為困難.

某廠工程技術(shù)人員克服上述種種困難,創(chuàng)新思維設(shè)計(jì)制作了一種新型自動(dòng)加硅裝置,如圖2所示.

圖2 自動(dòng)加硅裝置Fig.2 Automatically add silicon device

自動(dòng)加硅裝置主要有三部分組成:(1) 大傾角物料通道;(2) 中轉(zhuǎn)物料小車(含專用氣缸);(3) 小傾角物料通道.行車所吊落物料首先落入大傾角物料通道,然后通過物料小車中轉(zhuǎn),在小傾角物料通道內(nèi)完成爐內(nèi)加料.該裝置動(dòng)力采用一種特殊的專用氣缸,安裝在氣缸前端的是中轉(zhuǎn)物料小車,小車前端檔板起推動(dòng)物料的作用;小車上部是物料通道,在檔板前推物料時(shí)接收并盛裝下落的物料,小車后退時(shí),在大傾角物料通道底端鋼板的作用下,物料落入小傾角物料通道,再由氣缸檔板推動(dòng)入爐,即實(shí)現(xiàn)循環(huán)連續(xù)加料作業(yè).

新型自動(dòng)加硅裝置的投用帶來了諸多優(yōu)點(diǎn):(1) 加硅方式由人力升級(jí)為自動(dòng)化,明顯提高了裝備自動(dòng)化水平;(2) 實(shí)現(xiàn)了循環(huán)連續(xù)加料作業(yè);(3) 工人擺脫了繁重的體力勞動(dòng),降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,對企業(yè)的滿意度升高;(4) 人員配置減少了4人,年減少人工費(fèi)12 萬元以上,創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益;(5) 單爐加硅時(shí)間縮短了30 min,提高了工作效率,由于時(shí)間的縮短,每天可至少多生產(chǎn)1爐產(chǎn)品,即創(chuàng)造利潤1.25萬元,年創(chuàng)效300余萬元,效益顯著.

3.3 在線除氣設(shè)備的選型及改造效益

鋁合金熔體有一定的吸氣性,氫是最易溶解的氣體,占90%左右.以吸附、溶解和化合狀態(tài)存在的氣體,對鋁合金性能和鑄錠的質(zhì)量有不良影響.某廠鋁合金生產(chǎn)在線除氣(精煉),選型為除氣液鋁量12 t/h的設(shè)備,即流過12 t以下的液鋁時(shí),有較好的除氣效果.主要結(jié)構(gòu)為:外壁為鋼殼;頂為自動(dòng)升降機(jī)構(gòu),安裝有3個(gè)石墨轉(zhuǎn)子;內(nèi)襯是陶瓷材料,具有不粘鋁的功能.根據(jù)化學(xué)動(dòng)力學(xué)原理,要求惰性氣體與鋁合金液體的接觸時(shí)間越長越好、接觸面積越大越好,即氣泡盡可能地小一些,以達(dá)到接觸面積最大化.前期使用半年后發(fā)現(xiàn)存在以下問題:轉(zhuǎn)子透氣轉(zhuǎn)頭尺寸φ10 cm偏小,不能將氣體充分打碎,除氣效果一般;石墨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)柄部分,抗液鋁侵蝕能力差,最多運(yùn)行10天;內(nèi)襯整體為陶瓷材料,壁厚12 cm以上,制作成本較高(約2萬元),內(nèi)壁損壞時(shí),增加生產(chǎn)成本.

技術(shù)人員同樣創(chuàng)新思維,在后期使用時(shí),分別對其進(jìn)行了改造:(1) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)頭部分尺寸增加到φ15 cm,氮?dú)鈿馀莺苋菀状蛩?吸氫能力提高,保證了產(chǎn)品質(zhì)量;(2) 轉(zhuǎn)柄部分表面采用了氧化鍍層,抗液鋁侵蝕能力加強(qiáng),可運(yùn)行30天左右,全年可減少使用轉(zhuǎn)子70余套,創(chuàng)效10余萬元;(3) 陶瓷內(nèi)襯壁厚減小到5 cm,與鐵殼之間的剩余空間用普通耐火材料填充塞實(shí),成本不足萬元,同樣使用半年,年節(jié)約創(chuàng)效2萬余元.

3.4 制氮機(jī)的增添及效益

在爐內(nèi)液鋁充氮?dú)饩珶?是靠精煉劑或氣體的吸附作用和化學(xué)反應(yīng)達(dá)到去除氫的目的;鑄錠時(shí)的在線充氮?dú)饩珶?在線除氣),是靠氮?dú)馕竭_(dá)到去除氫的目的.兩環(huán)節(jié)是A356.2鋁合金生產(chǎn)的關(guān)鍵步驟,需要大量99.999%的高純氮?dú)?每生產(chǎn)一爐25 t產(chǎn)品,約需要普通灌裝氮?dú)?0瓶,類似于氣割作業(yè)用的乙炔瓶,壓力不低于1.0 MPa,高純氮?dú)獾氖袌鰞r(jià)格為每瓶40元左右.如果月生產(chǎn)3 500 t的A356.2鋁合金,僅氮?dú)獍l(fā)生費(fèi)用就高達(dá)5.6萬元,全年近70萬元.

而購置安裝一臺(tái)制氮機(jī),也只是增加投資10萬元左右.整臺(tái)設(shè)備功率10 kW,月消耗用電5 000 kW·h-1左右,累計(jì)全年電耗費(fèi)用不足4萬元,全年備件消耗5萬元以下,只要生產(chǎn)正常進(jìn)行,年可節(jié)約創(chuàng)效近60萬元.

3.5 鑄錠機(jī)等設(shè)備的維護(hù)效益

先進(jìn)的設(shè)備管理即是企業(yè)生產(chǎn)力的管理,不僅要為生產(chǎn)服務(wù),更主要的是為提高企業(yè)效益服務(wù).按照這一理念,某廠除上述創(chuàng)新思維努力創(chuàng)效外,圍繞鑄錠機(jī)、混合爐和在線除氣等,從設(shè)備零部件出發(fā),從設(shè)備細(xì)節(jié)管理出發(fā),高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求,又采取了許多措施:(1) 把設(shè)備看成生命線,領(lǐng)導(dǎo)親自巡檢、評比和考核設(shè)備管理工作;(2) 目標(biāo)明確,為企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益服務(wù);(3) 充分發(fā)揮設(shè)備效益,利用率追求100%;(4) 推行點(diǎn)檢制度,推廣全員維修和預(yù)防維修,摸索制定常用零配件更換周期,利用診斷技術(shù)預(yù)防停機(jī)故障;(5) 自修、檢修與社會(huì)化修理相結(jié)合,采用最經(jīng)濟(jì)的維修方法;(6) 嚴(yán)格控制備件貯備與資金占用,費(fèi)用減到最小;(7) 定期開展專業(yè)培訓(xùn),提升員工素質(zhì).

通過上述維護(hù)措施,取得了明顯效果:(1) 設(shè)備運(yùn)行比較穩(wěn)定,基本杜絕了非計(jì)劃停機(jī),避免了應(yīng)急生產(chǎn)和搶修帶來的繁重體力勞動(dòng);(2) 常用零配件定期更換,并在保養(yǎng)后作為備件使用,降低了備品備件的消耗;(3) 自主擴(kuò)大維修范圍,提高了技術(shù),減少了費(fèi)用支出等等.不僅提高了設(shè)備自身的管理水平,還創(chuàng)造了直接的經(jīng)濟(jì)效益.另外,設(shè)備性能提高,故障率下降,運(yùn)行時(shí)間延長,產(chǎn)品產(chǎn)量增加,在當(dāng)前行業(yè)困難的情況下,間接經(jīng)濟(jì)效益更為可觀.

4 結(jié)束語

設(shè)備是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)的重要物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ),現(xiàn)代設(shè)備的科學(xué)管理呈現(xiàn)了新的趨勢,不再是狹義上的設(shè)備技術(shù)的管理,而是更廣義的生產(chǎn)力的管理.設(shè)備管理的模式和方法,將根據(jù)市場經(jīng)濟(jì)、企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整而變化.設(shè)備管理的目標(biāo)將根據(jù)市場經(jīng)濟(jì)要求,不僅為生產(chǎn)服務(wù),更主要的是為提高企業(yè)效益服務(wù).設(shè)備管理與維修,要為提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗、控制污染、減少成本和占領(lǐng)市場服務(wù).

本文重點(diǎn)分析了科學(xué)管理創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益,只要該生產(chǎn)線全年正常生產(chǎn),年可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益600萬元以上,充分驗(yàn)證了科學(xué)創(chuàng)新管理能為企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益.同時(shí)足以體現(xiàn)設(shè)備管理在企業(yè)管理中的關(guān)鍵地位,以及在提高產(chǎn)品市場競爭力方面的重要作用.

[1]李鳳軼.鋁合金生產(chǎn)設(shè)備及使用維護(hù)技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2013.

TheEquipmentManagementBenefitsintheProductionProcessofA356.2AluminiumAlloy

HOUHong-mei,LIUYong,XIAZong-xu,LIGuo-lin

(HenanShenhuoGroupCo.,Ltd.,Yongcheng476600,China)

In the aluminum industry is extremely difficult circumstances,this paper introduces the equipment selection of A356.2 aluminum alloy production line,and puts forward some new ideas of some benefit,the equipment management is no longer in the narrow Technical management,but a more generalized productivity management. According to the requirements of the market economy,it not only services for the production,but also improves the economic efficiency of enterprises,improving the product quality,reducing energy consumption,controlling pollution,reducing the cost and occupy the market service.

A356.2 aluminium alloy; equipment management; economic efficiency; innovative thinking

1005-2046(2014)01-0027-03+0037

2013-10-21

侯紅梅(1979-),女,工程師,主要從事電解鋁生產(chǎn)技術(shù)和機(jī)電設(shè)備管理.E-mail:guolin-shenhuo@163.com.

TG146.2+1;F406.4

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