自動化出爐技術(shù)在電石爐中的應(yīng)用探究

劉會智，高 剛

（陜西北元集團錦源化工有限公司，陜西 神木 719319）

目前我國不斷深化智能制造行業(yè)的自動化應(yīng)用改革，在制造行業(yè)中深入生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展與研究應(yīng)用，成為企業(yè)提升競爭力的重要手段。我們國家的電石生產(chǎn)行業(yè)目前在自動化技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用中還存在很多問題與不足之處。為了保障電石生產(chǎn)工作人員的安全，提升電石生產(chǎn)工作效率，降低電石爐出爐工作中的勞動力，創(chuàng)新性研究、開發(fā)與運用自動化技術(shù)進行電石出爐技術(shù)的提升具有重要的現(xiàn)實意義。目前在電石爐出爐自動化技術(shù)中，出爐機器人的運用較為廣泛，出爐機器人能夠?qū)崿F(xiàn)較大程度的出爐自動化操作，但是依然存在較多的操作問題，對其進行不斷的深入研究與創(chuàng)新是當(dāng)前電石行業(yè)發(fā)展的重要課題之一。

1 自動化出爐技術(shù)在電石生產(chǎn)中應(yīng)用的意義

隨著當(dāng)前電石行業(yè)的快速發(fā)展，整體行業(yè)生產(chǎn)能力與技術(shù)水平得到了較大的提高。電石爐也從最初的開放式逐步走向了半密閉式與全密閉式的形式，電石爐容量從最初的24000kva不斷提升到了40500kva甚至81000kva。電石生產(chǎn)全流程正在不斷的走向規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化與自動化、信息化。在電石生產(chǎn)中，出爐工作是其生產(chǎn)過程中的重要步驟，電石爐的出爐工作包括了燒眼、開眼、引流、修眼、清爐舌再到堵眼共6項工作。

傳統(tǒng)情況下，電石出爐的有關(guān)工作因為自動化水平的限制都是依靠人力進行的。人工操作狀態(tài)下不僅僅需要較多的人力支撐，而且因為強大的工作量與工惡劣的工作環(huán)境，對工作人員安全生產(chǎn)形成較大威脅，也常常因為人工操作失誤影響工作效率。通過機器人等自動化的出爐技術(shù)在電石出爐階段的應(yīng)用，能夠利用較高程度的信息自動化手段簡化工作流程，由機器人取代人工進行操作，一方面能夠大大提升電石生產(chǎn)工作效率，提高出爐率，還能夠降低員工工作強度與工作壓力，提高工作環(huán)境的安全性，保障工作人員的生命安全[1]。另外從企業(yè)運轉(zhuǎn)角度，機器人等自動化技術(shù)的運用，能夠有效降低人力成本的投入，減少企業(yè)人力經(jīng)營成本，提高經(jīng)濟效益。

2 電石出爐技術(shù)概述

電石生產(chǎn)過程中的出爐工作是把已經(jīng)在高溫電石爐中生產(chǎn)好的液態(tài)電石通過爐眼自爐內(nèi)引出的過程，工作內(nèi)容包括燒眼、開眼、捅眼、修眼、清爐舌及堵眼。以往出爐通過人力完成，是整個電石生產(chǎn)最為繁雜的過程，需要大量人工的消耗，工作強度極大，安全隱患較高。目前較多電石生產(chǎn)企業(yè)中，盡管引進了很多先進的生產(chǎn)設(shè)備以及生產(chǎn)技術(shù)，但是在出爐階段還是較多的依靠人工完成。一般情況下，目前較多的是運用的全密閉式電石爐進行生產(chǎn)，常規(guī)生產(chǎn)過程中，因為密閉電石爐環(huán)境，生產(chǎn)環(huán)境相對安全。但是一旦出現(xiàn)因為人為失誤或機器運轉(zhuǎn)異常等形成的生產(chǎn)問題，就很容易對工作人員的生命形成較大威脅，進行自動化技術(shù)的運用就具有很大的必要。

電石出爐工作中，首先就是進行爐眼的燒制工作，這個步驟也是整個工作流程中最關(guān)鍵和最耗費人工的過程。人工操作的時候就需要依靠工作人員使用燒穿器，經(jīng)過頻繁地進行角度與位置的測量與調(diào)整，通過高溫?zé)┢靼褷t眼里邊固態(tài)電石進行軟化，然后在進行開眼及捅眼工作。由于液態(tài)電石流動性不高，很容易形成粘連，導(dǎo)致在進行燒眼的時候產(chǎn)生較大灰塵和煙氣，引起爐眼表面不平整、形狀各異而且可視性較低，給工作人員帶來較大工作困難，形成大量人工的浪費，因此工作人員經(jīng)驗與能力對于燒眼工作就非常重要[2]。另外，進行人工的燒眼過程，就需要工作人員在電石爐旁進行工作，但是電石爐溫度高，而且生產(chǎn)過程中存在較多的煙氣與灰塵，環(huán)境非常差，不利于工作人員的健康、安全保障。

當(dāng)前電石生產(chǎn)企業(yè)在電石爐出爐技術(shù)方面進行了很多探究，也研發(fā)了自動化的出爐設(shè)施，可以利用遠程操作以及計算機技術(shù)進行設(shè)施的操控，進行開眼、捅眼、修眼等大多數(shù)的出爐工作。但是在燒眼工作環(huán)節(jié)的自動化實現(xiàn)程度不太理想。出爐機器人的應(yīng)用能夠通過搭建空間模型，使用機器人替代人工進行出爐全部工作流程。出爐機器人的應(yīng)用對于出爐技術(shù)自動化的提升，改善出爐工作人員工作環(huán)境，提高工作效率方面形成了較為滿意的成果。

3 出爐機器人在電石出爐中的應(yīng)用

在20世紀(jì)80年代日本一家電石公司開發(fā)出了首款出爐機器人，初步實現(xiàn)了機械化的出爐方式，僅依靠一個人的工作就可以實現(xiàn)電石出爐，此后在2010年在此基礎(chǔ)上又進行了深入研究與開發(fā)，實現(xiàn)了遠程控制下的出爐工作，極大改善了工作人員的工作條件。我國在電石行業(yè)起步相對較晚，但是因為近年來電石需求快速增加以及信息化技術(shù)的發(fā)展，自動化在電石生產(chǎn)行業(yè)的應(yīng)用不斷增加，也研究并開發(fā)出了出爐機器人。

圖1 電石爐出爐流程

在電石企業(yè)中，電石爐的爐口是包括爐門以及爐眼兩方面，同時爐眼又包括內(nèi)、外眼。以往人工方式進行出爐的時候，外眼是通過使用燒穿器進行高溫熔化成液態(tài)電石形成的，其一般形態(tài)主要是外邊大里邊小的喇叭狀。而內(nèi)眼則需要依靠大量人工使用一定工具捅開，也有的會使用鋼管等進行氧氣輸入的方式高溫?zé)茖?nèi)眼打開[3]。在進行最后堵爐眼的時候，則需要先把電石料附近的殘渣清除掉，露出原來喇叭形狀外邊大里邊小的原始形態(tài)以后，使用較干的泥巴進行電石爐賭眼。在進行賭眼工作的時候需要把泥巴推入到外眼的最內(nèi)層，同時要保證與爐眼的外部有5cm～10cm的距離。

出爐機器人系統(tǒng)包括三部分，即爐前工作機器人（關(guān)鍵內(nèi)容）、遠程操控設(shè)備以及輔助驅(qū)動設(shè)備。關(guān)鍵部分也就是爐前工作的機器人由主體外形與核心驅(qū)動部分組成，主體外形與人體手部類似，有手臂、手腕以及手三部分，部分機器人還具有行走的功能。核心驅(qū)動部分則是進行這些部位操控的核心控制區(qū)，用以驅(qū)動各部位配合完成工作指令。一般的出爐機器人都具有3-6個的操作調(diào)控度，手腕處擁有1-3個。遠程操控設(shè)備以及輔助驅(qū)動設(shè)備則是工作人員進行指令的輸入，由兩者配合將工作指令傳給機器人進行相應(yīng)操作。

出爐機器人可以適應(yīng)電石爐生產(chǎn)中的惡劣環(huán)境，具有耐高溫、不懼煙塵、持續(xù)操作等優(yōu)點，不僅能夠降低工作人員的工作壓力和工作強度，提高工作環(huán)境的安全性，還能夠有效降低人為因素的操作失誤率，提高電石生產(chǎn)工作效率。出爐機器人可以進行燒眼、開眼、捅眼、修眼、清爐舌及堵眼等全流程的電石出爐工作，提高電石行業(yè)自動化應(yīng)用水平的同時，改善員工工作環(huán)境。并且通過系統(tǒng)控制，能夠進行更為精細化的操作管理。例如在進行燒眼工作的時候，使用人為遠程系統(tǒng)的操控與可視化的視頻監(jiān)控，更為精準(zhǔn)的進行開眼角度以及位置的測量和選取，降低人為操作失誤或判斷誤差，提高操作精準(zhǔn)度[4]。而且，使用出爐機器人系統(tǒng)就不需要進行傳統(tǒng)的吹氧開內(nèi)眼的工作，有效減少了因為氧氣吹入產(chǎn)生的電石爐內(nèi)部化學(xué)環(huán)境不平衡等問題，提高電石爐內(nèi)部的良好冶煉條件。并且不需要進行氧氣吹入也就節(jié)省了一部分的支出，降低成本以及相關(guān)鋼管等的耗材成本，有利益提高生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益，提高市場競爭力，推動企業(yè)保持長久、可持續(xù)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

4 出爐機器人在電石出爐中應(yīng)用注意事項

出爐機器人在電石出爐工作中的運用具有較大的價值與現(xiàn)實意義，但是在實際使用當(dāng)中要重點關(guān)注幾點內(nèi)容：

首先在出爐機器人的運用中要制定健全的使用規(guī)章制度，對使用流程以及操作規(guī)范進行文件制度化管理，切實依照規(guī)范流程進行操作；其次在利用出爐機器人進行捅眼工作的時候，不應(yīng)當(dāng)進行頻繁的來回拉拽操作，應(yīng)當(dāng)依照實際工作情況以及電石爐的工作狀況進行控制操作，保證爐眼位置在最低處，這樣能夠有效把控出爐管道降低消耗損失，進出平衡的時候要實行把控，提高電石爐內(nèi)工作效率；另外，當(dāng)電石爐內(nèi)部工作異常的時候要依據(jù)實際生產(chǎn)狀況進行出爐機器人工作指令的調(diào)整；在進行賭眼工作的時候，要關(guān)注對外眼的養(yǎng)護，對外眼的保護能夠為下一次的工作打下良好的基礎(chǔ)，降低下次外眼開眼時候的工作量，保證出爐工作的順利開展。而且出爐機器人賭眼工作是利用冷卻空氣吹入，冷卻電石的方式進行的，使用空氣的低溫進行電石冷卻進行凝結(jié)堵住爐眼[5]。在進行噴入次數(shù)的時候要提高重視，減少因為過多空氣吹入造成爐眼堵住厚度超過標(biāo)準(zhǔn)，不利于下次出爐工作的開展，還會影響電石爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的平衡狀態(tài)。

最后就是在出爐機器人使用過程中要重點進行使用記錄工作，及時記錄在電石出爐機器人使用過程中出現(xiàn)的各種問題，出現(xiàn)問題的頻率以及相應(yīng)的改進措施，及時進行相關(guān)工作內(nèi)容的記錄與反饋，對在使用過程中進行的參數(shù)調(diào)整等也要進行詳細記錄，為在以后工作中不斷進行電石出爐機器人自動化系統(tǒng)的優(yōu)化打下良好的基礎(chǔ)，通過不斷的實踐操作發(fā)現(xiàn)問題并通過經(jīng)驗積累進行操作的完善，提高電石生產(chǎn)行業(yè)自動化應(yīng)用水平。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著當(dāng)前計算機以及信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，電石生產(chǎn)行業(yè)也在不斷進行技術(shù)創(chuàng)新，不斷運用先進的信息化生產(chǎn)技術(shù)與電石生產(chǎn)流程相結(jié)合，研究開發(fā)自動化的生產(chǎn)技術(shù)，并取得了較大的成果。電石出爐工作較大的勞動力占用與安全隱患催生了出爐機器人的研發(fā)與應(yīng)用，出爐機器人的廣泛運用能夠有效提升電石生產(chǎn)行業(yè)中自動化程度，提高電石出爐工作的效率。自動化出爐技術(shù)在電石爐生產(chǎn)中的應(yīng)用是電石生產(chǎn)行業(yè)中的重大技術(shù)應(yīng)用突破，具有良好的市場應(yīng)用前景，通過在以后的應(yīng)用中不斷改善，能夠為電石行業(yè)的發(fā)展起到巨大推動作用。