張秀儒， 韓家忠， 謝 祿， 潘玉倉

(青海橋頭鋁電股份有限公司， 青海 西寧 810100)

20kg鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)不脫模檢測報警及二次打擊系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝

張秀儒， 韓家忠， 謝 祿， 潘玉倉

(青海橋頭鋁電股份有限公司， 青海 西寧 810100)

分析了20 kg鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)存在的問題，設(shè)計(jì)安裝了不脫模檢測報警及二次打擊系統(tǒng)。該系統(tǒng)能對鋁錠出現(xiàn)未脫模時及時報警，并對不脫模鋁錠進(jìn)行精確打擊。本系統(tǒng)可安裝在鑄造機(jī)的有限空間內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計(jì)精巧和自動化程度、運(yùn)行的可靠性、安全性高的特點(diǎn)。

20 kg鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)； 不脫模檢測； 報警； 二次打擊

20 kg鋁錠連續(xù)制造機(jī)組是集機(jī)、電、液、氣于一體的大型自動化鋁錠連續(xù)制造設(shè)備。系統(tǒng)由溜槽、鑄造機(jī)、液壓站、堆垛機(jī)、冷運(yùn)機(jī)、成品運(yùn)輸機(jī)、氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)組成。其工作流程為：鋁液通過溜槽→環(huán)型分配器→鑄造機(jī)的鑄?！渝V→冷運(yùn)機(jī)→堆垛機(jī)→成品運(yùn)輸機(jī)，經(jīng)過打包后，生產(chǎn)出合格的20 kg鋁錠，整個生產(chǎn)過程自動完成。它的正常運(yùn)行與否，直接關(guān)系到電解鋁生產(chǎn)中的效率和效益問題。

1 存在的問題

在20 kg鋁錠生產(chǎn)過程中，由于鑄模表面存在裂紋或鑄模溫度過高，會導(dǎo)致鑄模內(nèi)的鋁錠在第一次脫模打擊后未在接受位置順利脫模，生產(chǎn)人員又未及時發(fā)現(xiàn)，則未脫模的鑄模在運(yùn)行至澆注位置時將會發(fā)生原鋁大量溢出鑄模，進(jìn)入鑄機(jī)下部冷卻水槽內(nèi)，每當(dāng)出現(xiàn)上述情況時，生產(chǎn)線必須緊急封堵爐眼停機(jī)，并拆卸鑄模將水槽內(nèi)的冒鋁清除干凈，方可再次開爐眼生產(chǎn)，這樣不但造成廢品及大塊鋁增加，而且存在著高溫鋁液和冷卻水接觸發(fā)生爆炸的重大安全隱患，嚴(yán)重影響了鑄造機(jī)正常進(jìn)行。

2 改造方案

針對鑄造機(jī)生產(chǎn)的特點(diǎn)，通過多次分析、研究及多次現(xiàn)場試驗(yàn)，從不脫模檢測報警裝置和二次打擊系統(tǒng)兩方面入手，通過電氣控制回路和PLC自動控制，使不脫模的鋁錠脫模。

2.1 機(jī)械部分

機(jī)械部分由不脫模檢測裝置和二次打擊系統(tǒng)組成，其中不脫模檢測裝置的主要作用是當(dāng)鋁錠經(jīng)一次打擊系統(tǒng)打擊后，未脫模，檢測裝置自動檢測出未脫模鋁錠，并給控制系統(tǒng)發(fā)出信號；二次打擊系統(tǒng)的作用是當(dāng)接收到檢測裝置的信號后，由PLC電氣執(zhí)行原件控制，二次打擊系統(tǒng)動作，使鋁錠脫模。

2.1.1不脫模檢測裝置

不脫模檢測裝置由五角轉(zhuǎn)盤、機(jī)架、配重臂、傳感器等組成，其動作過程是，在正常運(yùn)行時五角轉(zhuǎn)盤按照鑄模運(yùn)行放向轉(zhuǎn)動，不脫模檢測傳感器1CK1不動作，但當(dāng)有未脫模鋁錠時(見圖1)，壓下五角轉(zhuǎn)盤，五角轉(zhuǎn)盤使配重柄產(chǎn)生上移動作，使不脫模檢測傳感器1CK1動作，發(fā)出檢測信號至PLC。

圖1 不脫模檢測裝置動作狀態(tài)圖

2.1.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)

二次打擊執(zhí)行機(jī)構(gòu)為了節(jié)約成本和利用現(xiàn)有條件，經(jīng)現(xiàn)場多次論證和實(shí)驗(yàn)，決定采用氣動打擊系統(tǒng)，并在鑄模背部打擊，執(zhí)行機(jī)構(gòu)見圖2。執(zhí)行機(jī)構(gòu)由打擊頭、打擊曲柄、機(jī)架、打擊氣缸、電磁氣動閥等組成，安裝在檢測裝置后側(cè)，當(dāng)檢測裝置檢測到未脫模鋁錠時，發(fā)出信號給PLC控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)經(jīng)過邏輯判斷和分析，發(fā)出輸出信號，驅(qū)動打擊電磁閥，電磁閥動作后，在氣源的作用下，打擊氣缸伸出，打擊頭動作，使鋁錠脫模。因采用在鑄模背部打擊的方式，經(jīng)現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，運(yùn)行效果較好。

圖2 二次打擊裝置圖

2.2 電氣部分

20 kg鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)控制系統(tǒng)采用美國AB公司可編程控制器SLC-500作為其控制核心，使用開關(guān)量數(shù)字輸入輸出模塊及模擬模塊對現(xiàn)場控制信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，再經(jīng)過PLC的中央微處理器(CPU)按用戶程序進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算，其運(yùn)算結(jié)果用來刷新輸出數(shù)據(jù)寄存器，并輸出控制信號控制鑄造機(jī)的各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求完成規(guī)定動作，從而實(shí)現(xiàn)20 kg鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)的智能化和自動化控制。該系統(tǒng)的PLC硬件配置圖見圖3。本次改造主要通過利用原有控制系統(tǒng)備用輸入和輸出節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)其功能。為了保證動作的可靠性、靈敏性，輸入信號傳感器采用非接觸電感式傳感器，考慮到輸出驅(qū)動執(zhí)行原件與PLC控制柜較遠(yuǎn)，線路較長，為了保護(hù)PLC輸出模塊，在PLC輸出模塊和執(zhí)行元件之間加裝中間繼電器，中間繼電器安裝于PLC柜中。

圖3 20 kg鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)PLC硬件配置圖

2.2.1電氣控制回路

1ck2為不脫模打擊激發(fā)號傳感器，安裝于鑄造機(jī)主軸端部感應(yīng)花盤，它的作用是當(dāng)每塊鋁錠經(jīng)過時，發(fā)出一次感應(yīng)信號(見圖4、圖5)；1ck1為不脫模檢測信號傳感器，安裝于不脫模檢測裝置支架處，當(dāng)檢測到鋁錠，即發(fā)出感應(yīng)信號。其動作原理是，當(dāng)每一次打擊鋁錠鑄模后→鑄模內(nèi)鋁錠不能脫?！幻撃z測(傳感器1CK1閉合、燈亮)給PLC發(fā)送輸入信號→PLC輸出使中間繼電器KA1線圈得電，即KA1常開閉合，使不脫模報警燈亮，產(chǎn)生不脫模聲光報警信號，同時鑄機(jī)運(yùn)行→發(fā)訊盤中的傳感器1CK2閉合、燈亮，給PLC發(fā)送輸入信號→PLC輸出使中間繼電器KA2線圈得電，KA2常開閉合使打擊電磁閥線圈得電，即二次打擊動作(打擊頭精確敲擊未脫模的鑄模使鋁錠立即脫模)。

圖4 PLC IO接線圖

圖5 電氣接線圖

2.2.2聲光報警部分

當(dāng)不脫模檢測到未脫模鋁錠后，不脫模檢測傳感器1CK1發(fā)出信號至PLC輸入點(diǎn)I：7/7，程序25梯級動作，輸出信號點(diǎn)不脫模報警O：14/5動作，驅(qū)動中間繼電器KA1動作，KA1中間繼電器輔助節(jié)點(diǎn)動作，發(fā)出聲光報警信號，同時不脫模報警O：14/5動作使報警延時關(guān)閉T4：21動作，經(jīng)過30秒后，報警延時關(guān)閉T4：21/DN完成位置位，使輸出信號點(diǎn)不脫模報警O：14/5解鎖，報警信號自動解除。

3 新系統(tǒng)的特點(diǎn)

本系統(tǒng)20 kg鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)不脫模檢測報警及二次打擊具有以下特點(diǎn)：

(1)20 kg鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)不脫模檢測報警及二次打擊系統(tǒng)可安裝在20 kg鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)的有限空間內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計(jì)精巧、自動化程度高；

(2)降低了員工的勞動強(qiáng)度，使生產(chǎn)流程更加順暢；

(3)徹底消除了由于鋁錠不脫模而造成鋁液爆炸的設(shè)備重大安全隱患；

(4)可推廣至電解鋁行業(yè)所有20 kg鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)生產(chǎn)線。

4 應(yīng)用效果

新系統(tǒng)的試運(yùn)行表明，20 kg鋁錠連續(xù)鑄造機(jī)不脫模檢測報警及二次打擊系統(tǒng)能精確打擊不脫模鋁錠，能實(shí)現(xiàn)二次精確打擊脫模。系統(tǒng)改造后，每年可減少廢品及大塊回爐損耗為84480 kg×40‰=3379 kg，按噸鋁售價15000元計(jì)算，每年可創(chuàng)造效益為3.379t×15000元=50685元，經(jīng)濟(jì)效果明顯。

中孚實(shí)業(yè)2500 mm冷軋機(jī)穿帶一次成功

2014年6月26日，隨著下壓缸調(diào)整好軋制厚度，鋁板帶從開卷機(jī)經(jīng)機(jī)前設(shè)備進(jìn)入軋機(jī)，勻速通過軋機(jī)本體后經(jīng)機(jī)后設(shè)備進(jìn)入卷取機(jī)卷取，由六冶機(jī)電安裝有限公司承建的中孚實(shí)業(yè)2500 mm單機(jī)架冷軋機(jī)組穿帶一次成功。設(shè)備安裝質(zhì)量得到一致好評和贊譽(yù)。

這條具有國內(nèi)領(lǐng)先水平的生產(chǎn)線由準(zhǔn)備站、開卷機(jī)、機(jī)前設(shè)備、軋機(jī)本體、機(jī)后設(shè)備、卷取機(jī)、檢查站等主要部分組成。全套引進(jìn)德國西馬克和瑞典ABB先進(jìn)技術(shù)工藝，帶材最大寬度為2400 mm，軋機(jī)最高軋制速度為1800 m/min，其主要產(chǎn)品為0.15 mm至8 mm高精鋁板帶，產(chǎn)品主要用于鋁制易拉罐用鋁板帶、印刷CTP版用鋁板基和汽車車身用鋁板帶，屬于高附加值產(chǎn)品，可以填補(bǔ)我國長期依靠進(jìn)口的空白。

這條冷軋機(jī)組的安裝從2013年12月開始施工，僅用了7個月就成功出產(chǎn)合格產(chǎn)品。此前該公司承建的中孚“1+4”熱連軋生產(chǎn)線，是目前世界上安裝精度要求最高、難度較大的“1+4”熱軋項(xiàng)目。

DesignandInstallationofDetectionandAlarmaswellasSecondaryStrikingSystemfor20kgAluminiumIngotContinuousCastingMachine

ZHANG Xiu-ru， HAN Jia-zhong， XIE Lu， PAN Yu-cang
(Qinghai Qiaotou aluminium & power Co., Ltd. Xining 810100, China)

The paper analyses existing problems of 20 kg aluminium ingot continuous casting machine, designs and installs the alarm and detection as well as secondary striking system. The system can make an alarm timely if aluminium ingots don’t demould, then makes accurate striking to the ingots. This system can install in a limited space of the casting machine, and have the characteristics of compact structure, ingenious design and high automation level, high running reliability and high security.

20 kg aluminium ingot continuous casting machine； detection for without demould； alarm； secondary striking

2014-02-21

張秀儒(1965-)，男，河南陜縣人，工程師，大學(xué)本科，主要從事設(shè)備管理工作。

韓家忠(1979-)，男，青海湟源人，工程師，大學(xué)本科，主要從事設(shè)備檢修管理工作，現(xiàn)任青海橋頭鋁電股份有公司電解鋁分公司檢修車間主任。

TG233

B

1003-8884(2014)04-0034-03

謝 祿(1982-)，男，青海湟源人，助理工程師，大學(xué)本科，主要從事設(shè)備檢修管理工作。