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        自動化泡沫鋁設備結構特點及運行方案

        發布時間:2020-07-10 09:33:17  瀏覽次數:1464

        本文設計開發出一種集預熱、攪拌、發泡、冷卻過程于一體的泡沫鋁生產設備,在吸收借鑒傳統井式爐的基礎上,增加了提升、推送等結構,優化生產節拍,在保證產品質量的前提下,提高了生產速度,大大降低了泡沫鋁的生產成本。


        基本工藝參數:

        在自動化泡沫鋁生產線研制過程中,首先進行充分的市場調研,結合建筑材料的技術要求,將泡沫鋁板材尺寸定型為1200mm×600mm,并以此作為技術基礎,將設備基本參數設計如下:

        產能:1800t/a;
        生產節拍:25min/爐;
        攪拌工位:1個;
        預熱工位:2個;
        冷卻工位:1個;
        爐內控溫精度:±5℃;
        鋁液控溫精度:±5℃;
        發泡槽尺寸:1560mm×6500mm×800mm;
        攪拌桶尺寸:500mm×300mm×1000mm;
        爐體外形尺寸:4880mm×2610mm×3600mm。

        自動化泡沫鋁生產線主要結構特點:

        自動化泡沫鋁生產線主要由加熱爐、攪拌桶、攪拌器、發泡模具及提升裝置、推板式步進輸送機、爐外輥道式輸送機以及溫度控制柜組成。


        1、加熱爐


        加熱爐體主要由Q345及310S型鋼制造。爐殼經防銹處理后,噴涂W61系列有機硅耐溫漆,爐體底部預留爐內輥道機架及發泡模具提升裝置的接口[2]。加熱爐設發泡槽預熱區域、發泡加熱區域,兩區域分別控制溫度,設有爐內循環風機使得加熱單元充分受熱,爐襯采用陶瓷纖維模塊,錨固在爐壁上及底部,加熱元件為0Cr25Al5電阻合金帶,電阻帶繞成波紋形,波峰及波谷分別采用陶瓷丁錨固在爐墻上。為了避免隔熱絮狀材料及雜物進入發泡鋁模具內,設計過程中在爐膛頂部采用316材質制作的防護套進行有效隔絕。


        2、攪拌裝置

        發泡攪拌器安裝在爐頂部位,攪拌器采用310S空心軸,發泡攪拌器采用三角皮帶傳動、三片式攪棍棒連續旋轉攪拌,以保證受熱不引起變形。攪拌器采用變頻器無極調速(100~3000rmp),通過力矩傳感器精準控制攪拌力矩。按工藝要求,在攪拌過程中的降溫階段,采用風冷裝置進行強制降溫,攪拌過程中能夠控制鋁液溫度下降速率為10~20℃/min[3]。

        攪拌桶采用厚壁無縫鋼管制成,以確保在高溫狀態下不變形。采用快速卡套固定在爐體位,方便快速檢修、更換密封件。攪拌桶底部設置機械加工成型的密封槽,攪拌桶頂部設有吊環方便更換石墨密封件。攪拌桶連續使用8爐次無須吊出更換密封,攪拌桶更換密封件時能夠達到20min/次。



        3、發泡模具及提升裝置
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        發泡凹槽和支架全部為殼模型,如圖1所示,凹槽和支架之間的連接采用bonded的方式,凹槽厚2mm,支架厚3mm,材料為Q345碳鋼,凹槽四邊通過螺栓固定在支架上。凹槽、支架、輪滑裝配成小車,其中倒入90kg的800℃高溫鋁液。經過5min的保溫過程,在凹槽兩側噴灑冷水對凹槽進行冷卻,過程約10min。


        模具提升采用兩臺電液拉桿機將發泡模具提升到需要的工位。調整油缸的壓力及調整導柱位的彈簧,已達到攪拌桶與發泡模具密封的松緊度。調整油缸的流量,以同步提升發泡模具及平穩提升速度,故障率低于1/5000。電液拉桿機設置在加熱爐的側墻位,方便檢修及調整。


        4、推送裝置

        爐內輥道式輸送機采用推板步進式輸送,保證精確定位。兩側加被動輪輸送定位,防止發泡槽跑偏。爐外入口輥道式輸送機無動力,出口輥道輸送機采用電機、減速機驅動輥軸,出口輥軸采用310S材質的構件,確保不發生變形和故障,避免發泡模具在運行過程中出現卡澀現象[4]。


        5、溫度控制

        溫度控制的精準與否是決定泡沫鋁產品質量好壞至關重要的條件,該設備溫控系統技術要求如下:

        ①電控柜由電壓表、電流表、指示燈、溫度控制儀表、溫度記錄儀、功率輸出模塊、空氣開關、交流接觸器等組合而成。
        ②溫控系統采用智能控溫儀表,PID自整定,自動升溫、保溫,調節輸出功率,并可實現超溫報警。
        ③溫度記錄儀配三通道無紙記錄儀一套,最長儲存時間可達3年。
        ④全套設備的機電動作由電控柜設置的電器元件控制。


        自動化泡沫鋁生產線運行情況

        該設備已投入運行生產,目前具備日產1.5t泡沫鋁的能力,達到35min出一個成品,攪拌桶底部的石墨密封材料更換方便,PLC控制器自動控制,溫度控制滿足工藝要求,產品重復性好。整套系統滿負荷運行時,故障率小于2次/月。

        長期以來,在泡沫鋁材料的生產上,國內生產商基本采用粗放的、人工間歇式的生產模式,產品差異性大、能耗高,而自動化連續生產技術一直被發達國家占有。



        隨著自動化泡沫鋁設備的研制并成功投入使用,使得我國泡沫鋁生產技術邁上新臺階,打破了該項技術的壁壘,填補國內空白,這些問題的解決必將推動國內泡沫鋁材料的應用范圍進一步擴大。


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