鐵煤集團(tuán)鐵強(qiáng)環(huán)保公司大平磚廠生產(chǎn)系統(tǒng)改造

岳興宇

（鐵法煤業(yè)集團(tuán)鐵強(qiáng)環(huán)保材料股份有限公司，遼寧 調(diào)兵山 112700）

1 改造目的

鐵法煤業(yè)集團(tuán)鐵強(qiáng)環(huán)保公司大平磚廠（以下簡(jiǎn)稱大平磚廠）位于沈陽(yáng)市康平縣東關(guān)屯梁家村，位于鐵煤集團(tuán)大平煤礦東側(cè)，擁有年產(chǎn)6 000萬(wàn)塊煤矸石燒結(jié)空心磚隧道窯生產(chǎn)線一條，利用煤矸石作為制磚的原料，是一個(gè)自動(dòng)化程度較高的環(huán)保型企業(yè)。大平磚廠自投產(chǎn)以來一直采用人工碼坯，磚坯碼垛不均勻、效率低。2016年4—6月對(duì)切碼運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)行改造，由原來的人工碼坯改為機(jī)械碼坯。為適應(yīng)機(jī)械碼坯單窯產(chǎn)量高、生產(chǎn)效率快的特點(diǎn)，在切碼運(yùn)系統(tǒng)改造后進(jìn)行了配套窯車加長(zhǎng)改造、干燥窯東側(cè)新建靜停線改造和卸車線延長(zhǎng)改造。

2 切碼運(yùn)系統(tǒng)改造思路

2.1 工藝流程改造

改造前切碼運(yùn)工藝流程為：磚機(jī)→切條機(jī)→推坯機(jī)→運(yùn)坯皮帶→人工碼坯。

改造后切碼運(yùn)工藝流程為：磚機(jī)→切條機(jī)→推坯機(jī)→翻坯機(jī)組→磚坯運(yùn)輸機(jī)→機(jī)器人（見圖1）[1]。

圖1 成型車間切碼運(yùn)系統(tǒng)及配套系統(tǒng)改造后示意圖

2.2 設(shè)備選型及技術(shù)要求

1）滿足生產(chǎn)240 mm×115 mm×53 mm標(biāo)磚、190 mm×190 mm×190 mm空心磚等磚型。

2）改造前生產(chǎn)18 h/d，產(chǎn)量約17萬(wàn)t。改造后實(shí)現(xiàn)16 h/d，產(chǎn)量提高30%。

3）采用軌道式推坯機(jī)，雙掛線架，可自動(dòng)切換。在環(huán)三處通過角帶差速將27塊磚坯每9塊分組，實(shí)現(xiàn)4×9的矩陣，以便機(jī)器人碼坯。

4）采用2臺(tái)500 kg帶底座安川機(jī)器人，碼坯分層在觸摸屏上能夠?qū)崿F(xiàn)。因拱形窯，碼坯時(shí)保證中間垛能加碼一層磚坯。

3 切碼運(yùn)系統(tǒng)具體改造情況

3.1 改造主要內(nèi)容及主要工作原理

2016年4—6月，安裝切條機(jī)、推坯機(jī)、機(jī)器人、步進(jìn)機(jī)、切翻機(jī)組等設(shè)備，歷時(shí)2月調(diào)試完畢。其中，切翻機(jī)組由六段同步角帶組成，在環(huán)六角帶間隙處，安裝6條托輥，當(dāng)矩陣磚坯達(dá)到環(huán)六時(shí)，托輥升起并向兩側(cè)運(yùn)動(dòng)，使磚坯分縫。環(huán)六上方安裝1臺(tái)齒條式推坯機(jī)，將分縫后的磚坯推至機(jī)器人下方運(yùn)坯皮帶上。為使窯車精準(zhǔn)定位準(zhǔn)確碼坯，更換2臺(tái)自動(dòng)尋車步進(jìn)機(jī)，向后尋車時(shí)，步進(jìn)機(jī)前后可升起1個(gè)頂車爪，抓住窯車碰鐵，通過伺服電機(jī)控制按指定距離前進(jìn)。

3.2 改造后的進(jìn)一步改進(jìn)及效益分析

1）生產(chǎn)后，發(fā)現(xiàn)環(huán)六推坯機(jī)每次往返時(shí)間較長(zhǎng)，影響生產(chǎn)效率。一是將伺服電機(jī)頻率由50 Hz提高至55 Hz；二是改造推坯機(jī)前端限位開關(guān)位置，加長(zhǎng)觸碰擋鐵，更快、更準(zhǔn)確接收指令信號(hào)，減少了延遲時(shí)間，提高反應(yīng)能力，年增加產(chǎn)量約200萬(wàn)塊。

2）更換切翻機(jī)組后，原回坯地坑被遮蓋。在推坯后II運(yùn)坯皮帶主動(dòng)托輥兩側(cè)增加氣缸，當(dāng)坯體不合格時(shí)，手動(dòng)開啟氣缸，使其成為翻板皮帶，I運(yùn)坯皮帶正常運(yùn)轉(zhuǎn)，不合格磚坯落入回坯皮帶，運(yùn)至二攪重復(fù)利用。通過改造，解決了整套系統(tǒng)無(wú)法回坯的問題。

4 切碼運(yùn)配套系統(tǒng)改造原因及改造情況

4.1 窯車加長(zhǎng)改造

原窯車尺寸長(zhǎng)寬為3.3 m×3.3 m，機(jī)械碼坯每臺(tái)窯車只可碼放6垛（長(zhǎng)、寬均為1 m），兩垛磚坯剩余間距1.1 m。因機(jī)器人夾具（長(zhǎng)1.32 m）限制，無(wú)法在中間繼續(xù)碼磚。為提高窯車碼放量，在窯車結(jié)構(gòu)不變的情況下，在窯車前進(jìn)方向兩側(cè)各加長(zhǎng)250 mm，使窯車長(zhǎng)度增至3.8 m，可碼放9垛[2]。

4.2 靜停線改造

切碼運(yùn)系統(tǒng)改造后，碼坯效率提高，原靜停線較短，無(wú)法存放當(dāng)班磚坯，需間歇生產(chǎn)。為解決該問題，新增兩條長(zhǎng)約80 m靜停線，在干燥窯入口增加一條擺渡線，原干燥窯出口擺渡線外延與新增靜停線形成循環(huán)，整個(gè)靜停線做封閉保溫防雨棚（見上頁(yè)圖1）。

4.3 卸車線延長(zhǎng)改造

改造后單臺(tái)窯車增加約500塊，為保證順利卸車，將卸車線、焙燒窯出窯線、窯車預(yù)備線共計(jì)6條線同時(shí)向南延長(zhǎng)20 m，每條線可多存車4臺(tái)窯車，一方面增加卸磚時(shí)間，另一方面為機(jī)器人生產(chǎn)增加了空窯車，減少倒車壓力（見上頁(yè)圖1）。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

5.1 切碼運(yùn)系統(tǒng)改造效益分析

1）項(xiàng)目總投入165萬(wàn)元。

2）改造前產(chǎn)量為17萬(wàn)塊/d，改造后產(chǎn)量為20萬(wàn)塊/d，全年增加約1 000萬(wàn)塊。

3）改造前碼坯工14~18人，工資約6萬(wàn)元/月；改造后機(jī)器人操作工6人，每約工資約1.8萬(wàn)元。按10個(gè)月生產(chǎn)，可節(jié)約人工費(fèi)42萬(wàn)元/年。

4）改造前，切碼運(yùn)設(shè)備總功率15.25 kW，改造后，切碼運(yùn)設(shè)備總功率69.6 kW，設(shè)備功率增加54.35 kW，年增加用電費(fèi)用約8.3萬(wàn)元。

5）改造后碼磚質(zhì)量提升，減少磚坯變形現(xiàn)象，產(chǎn)品質(zhì)量提高約0.8%，年預(yù)計(jì)增產(chǎn)28萬(wàn)塊。

6）年增加直接經(jīng)濟(jì)效益42－8.3=33.7萬(wàn)元，年增加產(chǎn)量1 000多萬(wàn)塊。

5.2 窯車加長(zhǎng)改造效益分析

1）改造總費(fèi)用56萬(wàn)元。

2）原有窯車160臺(tái)，每臺(tái)增加0.5 m，共增加窯車長(zhǎng)度80 m，相當(dāng)于增加窯車21臺(tái)，每臺(tái)窯車采購(gòu)需1.5萬(wàn)元，節(jié)省21×1.5萬(wàn)元=31.5萬(wàn)元。

5.3 干燥窯東側(cè)新建靜停線改造效益分析

1）土建工程費(fèi)用102萬(wàn)元，新增設(shè)備共39萬(wàn)元，總費(fèi)用141元。

2）改造后，新增靜停線可存放40臺(tái)窯車磚坯，可實(shí)現(xiàn)輪休制度，年預(yù)計(jì)減少人工費(fèi)2萬(wàn)元。此外增加了磚坯自然干燥時(shí)間，提高了干燥效果。

5.4 卸車線延長(zhǎng)改造效益分析

1）改造總費(fèi)用72.6萬(wàn)元，新增加設(shè)備費(fèi)用26萬(wàn)元，總費(fèi)用98.6萬(wàn)元。

2）卸車線改造后，6條線共可增加24臺(tái)窯車存放位置，提高了生產(chǎn)效率，保證了正常卸車秩序。

5.5 綜合效益分析

通過效益分析，如表1所示，項(xiàng)目總投資460.6萬(wàn)元，年經(jīng)濟(jì)效益節(jié)約資金28.96+31.4-8.45=67.2萬(wàn)元。提高產(chǎn)品成品率約1%，提高產(chǎn)量約1 000萬(wàn)塊，增加產(chǎn)值約200萬(wàn)元。通過實(shí)踐證明生產(chǎn)系統(tǒng)改造后是可行的，提高了生產(chǎn)效率，為企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

表1 綜合效益分析表