岳興宇

（鐵法煤業(yè)集團鐵強環(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)集團鐵強環(huán)保公司大平磚廠（以下簡稱大平磚廠）位于沈陽市康平縣東關(guān)屯梁家村，位于鐵煤集團大平煤礦東側(cè)，擁有年產(chǎn)6 000萬塊煤矸石燒結(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，是一個自動化程度較高的環(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月對切碼運系統(tǒng)進行改造，由原來的人工碼坯改為機械碼坯。為適應(yīng)機械碼坯單窯產(chǎn)量高、生產(chǎn)效率快的特點，在切碼運系統(tǒng)改造后進行了配套窯車加長改造、干燥窯東側(cè)新建靜停線改造和卸車線延長改造。

2 切碼運系統(tǒng)改造思路

2.1 工藝流程改造

改造前切碼運工藝流程為：磚機→切條機→推坯機→運坯皮帶→人工碼坯。

改造后切碼運工藝流程為：磚機→切條機→推坯機→翻坯機組→磚坯運輸機→機器人（見圖1）[1]。

圖1 成型車間切碼運系統(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t。改造后實現(xiàn)16 h/d，產(chǎn)量提高30%。

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

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

3 切碼運系統(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、推坯機、機器人、步進機、切翻機組等設(shè)備，歷時2月調(diào)試完畢。其中，切翻機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)矩陣磚坯達到環(huán)六時，托輥升起并向兩側(cè)運動，使磚坯分縫。環(huán)六上方安裝1臺齒條式推坯機，將分縫后的磚坯推至機器人下方運坯皮帶上。為使窯車精準(zhǔn)定位準(zhǔn)確碼坯，更換2臺自動尋車步進機，向后尋車時，步進機前后可升起1個頂車爪，抓住窯車碰鐵，通過伺服電機控制按指定距離前進。

3.2 改造后的進一步改進及效益分析

1）生產(chǎn)后，發(fā)現(xiàn)環(huán)六推坯機每次往返時間較長，影響生產(chǎn)效率。一是將伺服電機頻率由50 Hz提高至55 Hz；二是改造推坯機前端限位開關(guān)位置，加長觸碰擋鐵，更快、更準(zhǔn)確接收指令信號，減少了延遲時間，提高反應(yīng)能力，年增加產(chǎn)量約200萬塊。

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

4 切碼運配套系統(tǒng)改造原因及改造情況

4.1 窯車加長改造

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

4.2 靜停線改造

切碼運系統(tǒng)改造后，碼坯效率提高，原靜停線較短，無法存放當(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)，整個靜停線做封閉保溫防雨棚（見上頁圖1）。

4.3 卸車線延長改造

改造后單臺窯車增加約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6條線同時向南延長20 m，每條線可多存車4臺窯車，一方面增加卸磚時間，另一方面為機器人生產(chǎn)增加了空窯車，減少倒車壓力（見上頁圖1）。

5 經(jīng)濟效益分析

5.1 切碼運系統(tǒng)改造效益分析

1）項目總投入165萬元。

2）改造前產(chǎn)量為17萬塊/d，改造后產(chǎn)量為20萬塊/d，全年增加約1 000萬塊。

3）改造前碼坯工14~18人，工資約6萬元/月；改造后機器人操作工6人，每約工資約1.8萬元。按10個月生產(chǎn)，可節(jié)約人工費42萬元/年。

4）改造前，切碼運設(shè)備總功率15.25 kW，改造后，切碼運設(shè)備總功率69.6 kW，設(shè)備功率增加54.35 kW，年增加用電費用約8.3萬元。

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)計增產(chǎn)28萬塊。

6）年增加直接經(jīng)濟效益42－8.3=33.7萬元，年增加產(chǎn)量1 000多萬塊。

5.2 窯車加長改造效益分析

1）改造總費用56萬元。

2）原有窯車160臺，每臺增加0.5 m，共增加窯車長度80 m，相當(dāng)于增加窯車21臺，每臺窯車采購需1.5萬元，節(jié)省21×1.5萬元=31.5萬元。

5.3 干燥窯東側(cè)新建靜停線改造效益分析

1）土建工程費用102萬元，新增設(shè)備共39萬元，總費用141元。

2）改造后，新增靜停線可存放40臺窯車磚坯，可實現(xiàn)輪休制度，年預(yù)計減少人工費2萬元。此外增加了磚坯自然干燥時間，提高了干燥效果。

5.4 卸車線延長改造效益分析

1）改造總費用72.6萬元，新增加設(shè)備費用26萬元，總費用98.6萬元。

2）卸車線改造后，6條線共可增加24臺窯車存放位置，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，項目總投資460.6萬元，年經(jīng)濟效益節(jié)約資金28.96+31.4-8.45=67.2萬元。提高產(chǎn)品成品率約1%，提高產(chǎn)量約1 000萬塊，增加產(chǎn)值約200萬元。通過實踐證明生產(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)濟效益。

表1 綜合效益分析表