裘 楨

（西南鋁業(yè)（集團）有限責(zé)任公司， 重慶 401326）

1 自動化技術(shù)發(fā)展的重要性

自動化是指在對機器設(shè)備、系統(tǒng)或生產(chǎn)管理的過程中，通過一系列自動檢測、信息處理、分析和判斷以及操縱和控制過程，而不需要任何人或少數(shù)人參與，從而實現(xiàn)計劃目標(biāo)的過程。自動化技術(shù)不僅可以將人們從體力勞動、部分腦力勞動和惡劣環(huán)境中解放出來，而且可以增強人體器官功能，提高社會生產(chǎn)力水平，促進經(jīng)濟快速發(fā)展，提高人類對世界的認(rèn)識水平、認(rèn)知能力和改造世界的能力。因此，工農(nóng)業(yè)科技現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一就是自動化程度。而自動化本身也處在不斷發(fā)展的過程之中，從最初的替代人工某一方面的勞動，到現(xiàn)在實現(xiàn)了全部人工的替代。早在后工業(yè)時期，國外就有相關(guān)學(xué)者提出了工業(yè)設(shè)備自動化的思想，我國正在實現(xiàn)從勞動密集型向生產(chǎn)機械自動化的過渡，而隨著經(jīng)濟發(fā)展，我國勞動力成本不斷增加，為了降低生產(chǎn)成本，企業(yè)越來越重視自動化技術(shù)的改革。

從建國初期到近代，我國的鋁合金鑄造生產(chǎn)工藝經(jīng)歷了設(shè)備的更新迭代和工藝技術(shù)的升級，從最初的簡單鑄造到大規(guī)模機械化鑄造生產(chǎn)，從小容量、高勞動強度的勞動密集型工作分散到現(xiàn)場作業(yè)。企業(yè)正在向高產(chǎn)能、機械化和集約化的技術(shù)型企業(yè)轉(zhuǎn)變。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，企業(yè)也開始重視信息技術(shù)的發(fā)展，這大大提高了工業(yè)化水平。將現(xiàn)代電子信息技術(shù)與企業(yè)工廠的機械設(shè)備相結(jié)合，能夠有效提升熔鑄工藝設(shè)備的自動化生產(chǎn)水平。

工廠中機器的自動化程度極大地影響著企業(yè)鋁合金熔鑄生產(chǎn)技術(shù)。熔鑄設(shè)備對提高熔鑄過程的自動化水平起著重要作用，可以減少整個生產(chǎn)過程中的員工數(shù)量，降低員工的工作強度。同時，電子信息技術(shù)使工人能夠更準(zhǔn)確地檢測爐溫、爐壓、澆鑄水溫、水控制和能源管理等信息[1]。

由此可以看出，現(xiàn)階段冶煉設(shè)備的自動化成果已經(jīng)較多，并在不斷改進和升級。如鋁棒線材連鑄連軋設(shè)備基本實現(xiàn)冶煉完成后各工序的自動鑄造生產(chǎn)。鋁合金半連續(xù)鑄造的生產(chǎn)工藝相對落后，主要體現(xiàn)在下料過程和鋼錠的吊放過程。因此，應(yīng)從提高鋁合金熔鑄生產(chǎn)車間整個生產(chǎn)過程的自動化程度入手，完善尚未實現(xiàn)或尚未完全自動化的關(guān)鍵領(lǐng)域的生產(chǎn)，以此來提高生產(chǎn)的智能化、自動化程度。

2 鋁合金熔鑄生產(chǎn)工藝自動化目標(biāo)

鋁合金鑄造生產(chǎn)是一種工業(yè)化生產(chǎn)過程，基于自動化技術(shù)的發(fā)展要求，結(jié)合鋁合金鑄造生產(chǎn)的基本特點，可將鋁合金熔鑄生產(chǎn)工藝自動化目標(biāo)分為以下三個階段：

1）連續(xù)生產(chǎn)。工廠內(nèi)生產(chǎn)的連續(xù)性可以通過減少設(shè)備的等待時間，提高原材料的利用率，減少重復(fù)和繁瑣的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，實現(xiàn)單向物流來實現(xiàn)。連續(xù)生產(chǎn)能夠最大限度地發(fā)揮生產(chǎn)能力，提高廠房空間利用率，將重點從單一設(shè)備轉(zhuǎn)移到全過程，及時發(fā)現(xiàn)和解決車間生產(chǎn)中存在的問題，從而提高車間整體生產(chǎn)效率。

2）智能化生產(chǎn)流程。智能化的實現(xiàn)可以減少人員的腦力勞動，傳統(tǒng)生產(chǎn)過程中的腦力勞動現(xiàn)由計算機完成，包括物料的選擇流動、設(shè)備工作參數(shù)的自動調(diào)整、設(shè)備問題的自動分類和自動校正等。設(shè)備數(shù)據(jù)信息可實時顯示設(shè)備運行狀態(tài)，并可對自動運行狀態(tài)進行判斷，以減少可能導(dǎo)致減產(chǎn)或停工的人為錯誤及強度過高的工作[2]。

3）無人智能車間。實現(xiàn)智能化生產(chǎn)后，可以進入下一個發(fā)展階段，即無人化，這可以降低勞動力成本和減少人員傷亡，完全解放生產(chǎn)力，而將人力資源轉(zhuǎn)移到研發(fā)和技術(shù)改進，形成人負責(zé)腦力勞動的、機器和設(shè)備負責(zé)生產(chǎn)的模式。

3 鋁合金熔鑄工藝關(guān)鍵問題的解決思路與方法

鋁合金加工過程中，加料和鑄錠起吊擺放方式對于鋁合金加工自動化而言是十分重要的環(huán)節(jié)，接下來對該問題進行深入分析。

3.1 加料過程

鋁合金鑄造生產(chǎn)過程中要使用的原料有很多，其中最重要的原料是電解鋁液、重熔用鋁錠以及鋁中間合金。電解鋁液設(shè)備包由電解鋁液自動傾卸臺包，可實現(xiàn)機械傾卸和上料，操作更簡單方便。重熔用鋁錠或其他形式的廢包裝由叉車或機械加料車選擇加料，存在加料速度慢、次數(shù)多、數(shù)量不準(zhǔn)確等問題。循環(huán)爐具有開頂、蓋料的功能，但仍不能完全解決裝料效率低的問題，且循環(huán)爐的成本和爐體結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。由于熔煉過程的速度比鑄造過程的速度慢，因此有必要選擇多個熔爐與單臺鑄造機相匹配。

送料速度慢的主要原因為生產(chǎn)過程中廢料投入過多，廢料形狀各異，不便于統(tǒng)一管理。對于廢物的處理，大多數(shù)工廠沒有統(tǒng)一和系統(tǒng)的處理方法，通常采用隨機堆放和捆扎處理，這給進料和配料帶來了不必要的麻煩。雖然有些工廠有自己的廢物處理室，但它們毫無用處，基本上只是利用它們儲存廢物。

建議采用加工線模式處理廢棄物，在廢棄物處理前增加成分檢測和分類程序，選擇最方便進入爐內(nèi)的廢物形狀，使用機械傳動工具進行粉碎、擠壓、彎曲和扭曲，或者通過與形狀相關(guān)的過程接頭的線性排列來重新處理不規(guī)則的廢料，使其形狀均勻。在成型和包裝過程中，提高給料效率，或?qū)⒓庸ぞ€延伸到給料車的料斗，隨時準(zhǔn)備在爐內(nèi)加工。但是，該技術(shù)目前還沒有在企業(yè)得到實際應(yīng)用。

3.2 鑄錠起吊擺放過程

當(dāng)完成鑄造工序后，下一步工作是對鑄錠的位置進行調(diào)整，使用相關(guān)機器進行運輸工作，而立式半連續(xù)鑄造機可完成該工程。扁錠質(zhì)量大、體積大，即使使用特殊吊具，起重機也必須緩慢進行調(diào)整，然后才能平移和放下，那么該項工作對于起重機來說，十分繁復(fù)瑣細。由于缺乏鋼錠專用起重機械，起重機主要依靠起重機車床的手動控制。同時，起重機也有一定的缺點，即提升的高度有限，這就導(dǎo)致鑄造機的效率低下，且工作環(huán)節(jié)存在安全隱患問題。

在歐洲，一些工廠也在著力解決如何使用機械化方法完成鋼錠提升和翻轉(zhuǎn)，以及軌道運輸?shù)膯栴}，解決鋼錠提升的想法基本上是使用專用鋼錠起重機[3]。當(dāng)鋼錠專用提升機升出鑄造井時，鋼錠根據(jù)程序設(shè)計的機械臂方向直接提升到水平運輸軌道上，而后進入下一個工作環(huán)節(jié)，或使鋼錠在軌道上等待一定時間，對其進行冷卻處理，這便無需手動操作起重機來提升鋼錠，節(jié)省了車間內(nèi)鋼錠的調(diào)整和堆積空間，減少了車間面積、后續(xù)的浸泡過程和鋸切設(shè)備，同時可配備鋼錠堆積和運輸設(shè)備，基本實現(xiàn)了半連續(xù)鑄造，完善了機械化自動鑄造生產(chǎn)線。但是目前還沒有鑄造起重機的應(yīng)用實例，而堆疊機和運輸機械在后續(xù)工藝環(huán)節(jié)中已經(jīng)在市面上使用。

4 鋁合金熔鑄自動化工藝發(fā)展的影響因素

眾所周知，經(jīng)濟效益的提升和技術(shù)進步息息相關(guān)，經(jīng)濟效益高，企業(yè)就有更多的利潤來改進生產(chǎn)設(shè)備，促進技術(shù)發(fā)展，從而提高生效率，而生產(chǎn)效率的提升，又能為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟效益，二者相輔相成，形成良好的閉環(huán)。而企業(yè)采用自動化的根本目的在于提升企業(yè)經(jīng)濟效益，自動化實現(xiàn)后能否提高經(jīng)濟效益是自動化能否獲得資金支持的關(guān)鍵因素。自動生產(chǎn)方式所獲得的經(jīng)濟效益與原始模型所得經(jīng)濟效益之間的差異是影響自動化的關(guān)鍵因素。如果在自動化方面的投資是原來綜合成本的兩倍以上，則很難利用自動化來產(chǎn)生競爭力。

產(chǎn)品自身的特點會對自動化產(chǎn)生一定的影響。一般來說，材料的規(guī)格、體積、產(chǎn)品的一致性和對于加工要求的高低決定了自動化程度，自動化投入使用時間的早晚會對生產(chǎn)過程的完整性產(chǎn)生影響。對于一些體積大、重量重、形狀奇特、產(chǎn)品多樣的產(chǎn)品，企業(yè)員工需要根據(jù)各區(qū)域溫升的特點及時手動控制加熱爐的溫度，以滿足工藝加工的需要，確保鋼錠溫度不高于規(guī)定溫度。