穆旭平,朱建軍

(山西中鋁華潤(rùn)有限公司,山西 興縣 033600)

在某50萬(wàn)噸電解系列中,每日的陽(yáng)極用量在500～600組左右,公司投產(chǎn)后的組裝小時(shí)產(chǎn)量一直維持在30組左右,產(chǎn)能低,勞動(dòng)生產(chǎn)率低下。為了滿(mǎn)足電解需求,設(shè)備日運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間維持在20小時(shí)左右,設(shè)備空耗時(shí)間長(zhǎng),造成組裝單塊電耗達(dá)到130 kWh;設(shè)備點(diǎn)檢時(shí)間不能保證,故障率高,設(shè)備陷入惡性循環(huán);同時(shí)需要增加一個(gè)運(yùn)行班人員來(lái)保證產(chǎn)量,造成年人工成本多支出約200萬(wàn)元;如何利用一條組裝生產(chǎn)線(xiàn)在可控的工作時(shí)間內(nèi)來(lái)滿(mǎn)足電解的陽(yáng)極組用量是制約生產(chǎn)的突出問(wèn)題,技術(shù)人員圍繞制約組裝小時(shí)產(chǎn)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行了分析,并提出了針對(duì)性的解決措施。

1 組裝生產(chǎn)線(xiàn)小時(shí)產(chǎn)量分析

1.1 小時(shí)產(chǎn)量

組裝自投產(chǎn)以來(lái),小時(shí)產(chǎn)量一直維持在30組左右,見(jiàn)表1,為了提高組裝小時(shí)產(chǎn)量,滿(mǎn)足電解生產(chǎn)用陽(yáng)極需求,成為技術(shù)人員攻關(guān)的目標(biāo)。

表1 實(shí)施前組裝小時(shí)產(chǎn)量 組/小時(shí)

1.2 影響小時(shí)產(chǎn)量的主要因素

為了提高組裝小時(shí)產(chǎn)量,以便采取相應(yīng)的措施,從生產(chǎn)流程、設(shè)備性能、人員崗位、澆注管控等方面進(jìn)行了分析。通過(guò)分析,影響小時(shí)產(chǎn)量的主要因素有以下幾個(gè)方面:① 設(shè)備方面,單一設(shè)備多,故障率高;關(guān)鍵單一設(shè)備不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需求;② 生產(chǎn)流程方面,上下線(xiàn)銜接不暢,等待時(shí)間長(zhǎng);③ 澆鑄管控方面,鐵水流動(dòng)性差,澆鑄速度慢;④ 人員崗位方面,未建立產(chǎn)量掛鉤的績(jī)效考評(píng)模式,人員積極性不高。

綜合以上分析,為了解決組裝生產(chǎn)線(xiàn)小時(shí)產(chǎn)量低的問(wèn)題,我們從設(shè)備性能提升、生產(chǎn)流程優(yōu)化、組裝澆鑄管控、人員崗位優(yōu)化等方面采取措施,以實(shí)現(xiàn)提高組裝小時(shí)產(chǎn)量的目的。

2 設(shè)備改造提升

2.1 電解質(zhì)錘擊由雙錘清理改為五錘清理

電解質(zhì)錘擊主要負(fù)責(zé)清理殘極組表面的電解質(zhì),500 kA電解系列采用單陽(yáng)極,每組陽(yáng)極四個(gè)爪頭,需要利用錘擊將殘極表面覆蓋的電解質(zhì)清理干凈。

改造前的錘擊清理為兩頭水平進(jìn)給破碎裝置,一次只能清理兩個(gè)爪空,清理完成后需要旋轉(zhuǎn)角度再清理其余爪空,一組殘極電解質(zhì)清理時(shí)間120秒,小時(shí)產(chǎn)能僅為30組。

改造后的錘擊清理為五頭水平進(jìn)給破碎裝置[1],一次可全部完成殘極爪空及表面電解質(zhì)的清理,一組殘極清理時(shí)間60秒,小時(shí)產(chǎn)能為60組。

電解質(zhì)錘擊清理由雙錘改為五錘清理后,一組殘極電解質(zhì)清理時(shí)間由120秒縮短為60秒,小時(shí)產(chǎn)量從30組提升到60組,提升一倍產(chǎn)能。

電解質(zhì)錘擊清理改造提升后,小時(shí)產(chǎn)能見(jiàn)表2。

圖1 電解質(zhì)錘擊改造前

表2 電解質(zhì)錘擊改造前后小時(shí)產(chǎn)能表 組/小時(shí)

2.2 裝卸站排出方式由單塊改為雙塊

裝卸站殘極組排出方式為陽(yáng)極長(zhǎng)度方向與積放式懸掛輸送機(jī)運(yùn)行方向平行(縱向駛?cè)?,積放式懸掛輸送機(jī)前設(shè)有等待位,等待位設(shè)置2個(gè)停止器ST1和ST8,當(dāng)裝卸站發(fā)出發(fā)車(chē)信號(hào)后,停止器啟動(dòng),殘極隨著懸鏈外排。

圖2 電解質(zhì)錘擊改造后

升級(jí)前的運(yùn)行方式為當(dāng)裝卸站發(fā)出發(fā)車(chē)信號(hào)后,停止器ST1啟動(dòng),間隔20秒后ST8啟動(dòng),執(zhí)行單塊外排方式,時(shí)間間隔為40秒,一盤(pán)6組陽(yáng)極間隔時(shí)間為160秒;升級(jí)后運(yùn)行方式為當(dāng)裝卸站發(fā)出發(fā)車(chē)信號(hào)后,停止器ST1和ST8同時(shí)啟動(dòng),執(zhí)行雙塊外排方式,時(shí)間間隔為0秒。

裝卸站通過(guò)程序調(diào)整,改變?yōu)殡p排方式后,單盤(pán)殘極上線(xiàn)時(shí)間減少160秒,上線(xiàn)時(shí)間從10分鐘縮短到7.3分鐘,小時(shí)產(chǎn)能由36組提高到49組,提高幅度36%。

圖3 裝卸站排出方式程序調(diào)整前

圖4 裝卸站排出方式程序調(diào)整后

裝卸站程序調(diào)整后,小時(shí)產(chǎn)能見(jiàn)表3。

表3 裝卸站程序調(diào)整前后小時(shí)產(chǎn)能表 組/小時(shí)

2.3 鋼爪拋丸機(jī)的推車(chē)機(jī)改造

改造前鋼爪組步進(jìn)采用一側(cè)氣缸推動(dòng),另一側(cè)也采用氣缸把鋼爪組拉出來(lái),由于鋼爪組行程比較長(zhǎng),氣缸推送以及拉出來(lái)都得分兩次進(jìn)行,兩次氣缸推送時(shí)間為195秒,小時(shí)產(chǎn)能僅為18組。

改造后推車(chē)機(jī)使用雙工位拋丸步進(jìn)電動(dòng)推車(chē)機(jī)[2],采用氣缸抱緊、減速電機(jī)驅(qū)動(dòng),利用電氣驅(qū)動(dòng)一次推送到位,推送時(shí)間為72秒,同時(shí)拋丸步進(jìn)電動(dòng)推車(chē)機(jī)時(shí)間可結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整,小時(shí)產(chǎn)能達(dá)到50組。

通過(guò)將鋼爪拋丸機(jī)進(jìn)行改造,鋼爪拋丸清理機(jī)的推車(chē)機(jī)由原來(lái)的氣缸推動(dòng)、拉出改為氣缸抱緊、減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)退出;單組鋼爪拋丸的小時(shí)產(chǎn)能由18組提高到50組,提升幅度達(dá)到180%。

圖5 鋼爪拋丸機(jī)改造前

圖6 鋼爪拋丸機(jī)改造后

鋼爪拋丸機(jī)改造后,小時(shí)產(chǎn)能見(jiàn)表4。

表4 鋼爪拋丸機(jī)改造前后小時(shí)產(chǎn)能表 組/小時(shí)

表5 鋼爪溫度變化表

表6 鋼爪校直后增加風(fēng)冷裝置前后小時(shí)產(chǎn)能表 組/小時(shí)

表7 增加殘極轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)輛殘極壓脫前后小時(shí)產(chǎn)能表 組/小時(shí)

表8 灰鑄鐵流動(dòng)性[3]

表9 優(yōu)化磷生鐵配方前后小時(shí)產(chǎn)能表 組/小時(shí)

表10 實(shí)施前后組裝小時(shí)產(chǎn)量 塊/時(shí)

3 生產(chǎn)流程優(yōu)化

3.1 鋼爪校直后增加風(fēng)冷裝置

電解槽使用鋼爪組經(jīng)生產(chǎn)流程循環(huán)利用后,個(gè)別鋼爪彎曲嚴(yán)重,影響澆鑄,需要進(jìn)行鋼爪校直后重新進(jìn)入流程,對(duì)于過(guò)度彎曲的鋼爪組首先通過(guò)鋼爪加熱器進(jìn)行加熱軟化后,經(jīng)鋼爪校直機(jī)進(jìn)行矯直。由于鋼爪組在加熱過(guò)程中,軟化溫度達(dá)到600℃以上,高溫狀態(tài)下的鋼爪組直接進(jìn)入蘸石墨流程時(shí)易著火,通過(guò)自然冷卻到沾石墨匹配溫度,用時(shí)超過(guò)2小時(shí),小時(shí)產(chǎn)能僅為0.5組。

通過(guò)在鋼爪校直與蘸石墨區(qū)間內(nèi)設(shè)置鋼爪冷卻區(qū),增加吹風(fēng)裝置進(jìn)行強(qiáng)制冷卻,降低鋼爪溫度,縮短冷卻時(shí)間,經(jīng)強(qiáng)制冷卻到蘸石墨匹配溫度,用時(shí)為1小時(shí),小時(shí)產(chǎn)能為1組,提高產(chǎn)能一倍。

3.2 增加殘極轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)輛

壓脫后的殘極經(jīng)皮帶直接輸送至殘極轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē),殘極轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)殘極至固定庫(kù)。增加車(chē)輛前,公司只有一臺(tái)殘極轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē),每次轉(zhuǎn)運(yùn)往返時(shí)間為10～15分鐘,在轉(zhuǎn)運(yùn)期間,殘極壓脫處于等待期,殘極壓脫小時(shí)產(chǎn)量為40組;增加車(chē)輛后,兩臺(tái)車(chē)輛實(shí)現(xiàn)殘極轉(zhuǎn)運(yùn)無(wú)縫銜接,節(jié)約了殘極壓脫等待時(shí)間,殘極壓脫小時(shí)產(chǎn)量提高到50組。

4 澆鑄管控

4.1 制作專(zhuān)用取樣磨具

為了解決這一問(wèn)題,通過(guò)制作專(zhuān)用取樣磨具,有效阻止了取樣過(guò)程中冷卻水進(jìn)入碳碗內(nèi),提高了取樣塊澆鑄速度。

圖7 使用取樣磨具前

圖8 使用取樣磨具后

4.2 碳、硅元素保證鐵水流動(dòng)性

在組裝生產(chǎn)工藝中,炭塊與導(dǎo)桿組通過(guò)熔融的磷鐵連接,組成成品陽(yáng)極供電解使用。在磷鐵澆鑄中,鐵水的流動(dòng)性直接影響澆鑄時(shí)間和質(zhì)量。為保證鐵水流動(dòng)性良好,考慮到磷鐵屬于灰鑄鐵范疇,而灰鑄鐵的流動(dòng)性通常以螺旋形試樣的長(zhǎng)度來(lái)衡量。依據(jù)灰鑄鐵碳、硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)流動(dòng)性的影響,選擇C+Si=5.2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為鐵水碳、硅含量的選擇依據(jù),結(jié)合灰鑄鐵流動(dòng)性,改變了磷生鐵配方中的C、Si含量, 將C%含量≥3.5調(diào)整為2.5%～3.5%,Si%含量2.5～3.0調(diào)整為2.0～2.5。

通過(guò)調(diào)整碳、硅含量后,鐵水流動(dòng)性越好,充型能力越強(qiáng),越容易填滿(mǎn)鑄型,降低了澆鑄時(shí)間,小時(shí)產(chǎn)能從45組提高到48組。

5 實(shí)施效果

通過(guò)以上措施與途徑的實(shí)施,組裝小時(shí)產(chǎn)量從29組提高到45組,運(yùn)行班組從3個(gè)優(yōu)化為2個(gè),人員優(yōu)化減少17人,年每人減少人工工資11萬(wàn)元,實(shí)現(xiàn)年節(jié)約人工成本187萬(wàn)元;通過(guò)組裝小時(shí)產(chǎn)量的提高,組裝塊電單耗從130度降低了98度,平均降低了32度,50萬(wàn)噸電解鋁產(chǎn)能年需要炭塊約18萬(wàn)組,年節(jié)約電量18萬(wàn)×32=576萬(wàn)度,用電價(jià)格按0.5元/度核算,年可實(shí)現(xiàn)節(jié)約電成本288萬(wàn)元。累計(jì)年實(shí)現(xiàn)效益475萬(wàn)元。

6 結(jié) 語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)組裝生產(chǎn)線(xiàn)制約小時(shí)產(chǎn)量的影響因素分析,從設(shè)備改造和運(yùn)行優(yōu)化作為提高產(chǎn)量的措施,通過(guò)對(duì)裝卸站排出方式、鋼爪拋丸機(jī)推車(chē)機(jī)、電解質(zhì)錘擊等設(shè)備改造提升,使改造后的單一設(shè)備小時(shí)產(chǎn)能均提高到45組以上。借助于設(shè)備改造提升,同時(shí)對(duì)生產(chǎn)工藝和人員進(jìn)行優(yōu)化,使組裝生產(chǎn)線(xiàn)小時(shí)產(chǎn)量從29組提高到45組,達(dá)到了提高小時(shí)產(chǎn)量,實(shí)現(xiàn)組裝生產(chǎn)線(xiàn)單一設(shè)備年產(chǎn)25萬(wàn)噸陽(yáng)極,滿(mǎn)足50萬(wàn)噸電解鋁生產(chǎn)用極的目標(biāo)。