1 烧结砖及装备的影响和发展
砖瓦行业在我国有着相当悠久的历史。影响较广的“秦砖汉瓦”在中华民族的发展史上写有浓重的一笔,闪烁着灿烂的光芒。随着历史的进程,中国进入改革开放的新时代,烧结砖作为我国墙体材料的重要组成部分,在我国国民经济的发展中起着非常重要的作用。我们知道,无论建造房屋,还是铺设道路等城乡基本建设,都必然要用到砖瓦。有关报道,美国宇航局的研究报告指出:在月球上要建造人类居住的掩护所,只能用烧结砖。足见烧结砖产品的综合建筑使用性能之好。前欧洲砖瓦工业协会主席曾经讲到:质量优良的烧结砖产品是建筑材料中的十项全能选手。在西欧、北美等发达国家,“有钱人”住的是烧结砖瓦房屋,因为砖瓦建筑不但提供舒适的居住环境,而且始终保持着一种人与大自然的和谐之美。
砖瓦装备水平已得到快速提升。我国砖瓦机械装备是随着我国砖瓦生产的发展而发展,随着砖瓦生产工艺技术水平的提高而提高的。尤其是近几年来,随着国民经济的快速增长,城乡基本建设的强劲拉动,砖瓦行业得到了空前的快速发展,其中砖瓦机械装备先行,取得了几乎是翻天覆地的变化,同时进一步缩小了与国际发达国家的先进装备的差距。特别是国家墙材革新与建筑节能工作的推动,满足我国建筑节能50%和65%的要求的新型节能墙体材料总量在逐年增加,促进了砖瓦机械装备由传统向现代化的转型升级。自动化、机械化、智能化砖瓦机械已经在砖瓦行业兴起,而自动码坯机、智能机械手就是创新型砖瓦机械的典型代表。
智能化砖瓦机械的发展。在过去,我国传统的砖瓦工厂的生产工艺、机械装备和技术水平简单而低下,码坯都是依靠手工码坯,随着我国农村的快速发展,劳动力开始日渐缺少,许多砖厂都遇到了缺入的困扰。以致无论旧砖厂的改造还是新砖厂的建设不得考虑向机械自动码坯的方向发展。这就使得能够实现自动码坯的设备(自动码坯机、智能机械手等)开始受到了更多用户的关注,具有广阔的市场前景,砖瓦行业这个传统而又古老的行业出现了崭新的气象。
2 自动码坯机的实践应用及其优势
自动码坯机是目前国内外应用的非常广泛的码坯方式,也是自动化程度较高的码坯方式,其原理就是利用编制好的程序,通过码坯机夹取坯体,根据码坯方阵的要求决定是否旋转,然后码坯机行走到窑车的上方,落下码坯夹,将坯体码放到窑车上,周而复始,直到码完一台窑车。整个的动作过程(包括码坯夹的升降、码坯夹对坯体的夹取、码坯夹的旋转、码坯机的行走)全都是机械传动在程控机的控制下自动进行。经生产实践证明,使用自动码坯机具有以下优点:
2.1 基本上不受外界因素影响
码坯机的程序一旦确定,码坯机就会按照这个
程序的要求进行周而复始的工作,如果不出现断电
或设备自身机械结构的故障,码坯机可以无休无止
的工作,而且工作质量不会受到影响。
2。2 产量高
码坯机的产量决定于码坯夹的数量,以现在生产线上常用的码坯机来说,每个码坯夹的产量是48块KP1砖,能够实现年产量在2000万到2500万(折标砖)之间,使用6个码坯夹的码坯机其单机产量就能达到了1.2亿(折标砖),这对于采用人工码坯的生产线几乎是不可能的。而近年来,随着客户对大产量生产线的要求,东方公司开发了九夹码坯机,单机实现了小时标砖20000块的生产;而在山西武乡项目的生产线上,自动码坯机也实现了小时产量20000万标砖的生产。
下图为项目线
2.3 适应窑炉的范围广
以前的码坯机基本上都是用于4.6m.6.9m、9.2m宽度的隧道窑,但在近几年来,码坯机用于小断面隧道窑的越来越多,在郑州鹏泰二期项目、邯郸磁县、广州普宁、山西武乡
等多家不同断面的隧道窑得到了很好的使用,可以说只要采用合理的工艺,任何宽度的隧道窑都能够使用码坯机。
2.4技术比较成熟
经过这么多年的发展,码坯机的技术已经比较成熟,而且由于设备使用的多是普通元件,即使出现故障也是很好判断、维修,对维修工的技术素质要求不高,因此,我国目前无论南方、北方,许多现代化的砖厂全部采用自动码坯机,例如:北京龙泉装饰砖厂、四川中节能、郑州鹏泰一期项目、山西武乡项目、海南屯昌项目等,这些生产线实现了将人从繁重的码坯工作中解放出来,极大的解决了劳动力短缺的问题,并且获得了很好的经济回报。
3智能机械手的诞生及应用
随着科学技术的进步,人们希望出现更加智能的码坯设备,于是,智能机械手开始出现在砖瓦企业的生产线上。如果说起智能机械手,人们马上会联想到汽车、食品、饮料等生产线上智能机械手那自动、平稳、迅速的流水作业。智能机械手一自动化程度极高的仿真设备,如今出现在砖厂,可以说制砖装备自动化程度的飞跃,是一个里程碑。其代表厂家是双鸭山东方公司,已经成功的将其应用到下属单位长胜砖厂的生产线上。它的工作过程就像,人的手抓起一个东西从一个位置拿到另一个位置一样,所以我们将这种设备形象的叫智能机械手。智能机械手在砖瓦行业从诞生到目前的生产应用'已走过了5个年头,下面分别论述其在生产实践中总结出的优点和不足。
3.1 智能机械手的优势
工作平稳,速度快,精度高。相比自动码坯机,智能机械手的最大优点之一就是由于智能机械手采用了伺服等先进控制手段,所以使运动达到了速度与稳定性的完美结合,站在生产线的附近,只能看到智能机械手高效的往复运动,却根本听不到设备工作时的噪音;而且速度快,码坯周期基本上都是十五秒钟左右,单台智能机械手可达到年产量8000万(折标)o智能机械手的另一个优点是使用寿命长、维修量小,一般来说智能机械手的本体可以保证平均工作100000小时不出现故障,也就是说,除了注油等日常保养,智能机械手可以连续工作几年不出现问题。东方公司长胜砖厂的智能机械手使用近一年来一切正常,无任何异常现象,没有出现因为智能机械手的故障而影响生产的情况。
下图为双鸭山东方墙材集团有限公司下属长胜砖厂智能机械手生产线。
3.2 智能机械手的局限性
由于智能机械手的本体对夹持量有要求,每次移动的坯体重量不能超过其允许使用的标准,从而限制了智能机械手的产量,因此目前国内外大产量的生产线都是采用自动码坯机;同时因为智能机械手自身的臂展也有一定的范围,对于宽带大于6.9m以上的窑车,单台智能机械手的臂展无法覆盖整个窑车的工作面,必须使用两台智能机械手才能实现码整车的要求,这就导致增加了用户的投资成本,造成了产能的浪费。而且由于智能机械手控制手段先进,元件的维修难度大,一旦出现故障砖厂的维修工是无法解决的,只能依靠专业人员,其维护的难度要远远高于自动码坯机。
4砖瓦生产自动码坯的选择
既然码坯机和智能机械手都能替代人工完成自动码坯,那么选择什么样的码坯方式才能适合自己的生产线,是许多砖厂领导最想知道的。其实,不同形式的生产线都有适合自己的最佳码坯方式。选择合适了,可以事半功倍。
4.1 采用干燥车的生产线
干燥车人工码坯是我国最常见的方式。以前基本上都是采用人工码坯,干燥车的外形尺寸基本上在1.1m×1.1m左右,码坯位置设有多条车道,空干燥车由人工运往各个车道,每个码坯位置设置一到二人进行手工码坯,码坯高度一般在6层左右,码好坯体的干燥车通过摆渡车进入干燥洞进行干燥。
这种生产线如果采用自动码坯的方式,选用码坯机或智能机械手都可以,但是选用智能机械手更理想。这是因为为了保证生产线的产量,码坯机必须要同时对4~6个干燥车进行码坯,这就要求这些干燥车必须在规定时间内到达码坯位置,如果有一个干燥车没有到位,码坯机的夹子就没法放下,只好一直等待干燥车。这样对干燥车运转系统、自动化控制系统的要求比较高,一旦控制不好,会出现生产线的不连贯。
智能机械手则是依靠自身转臂的旋转来工作,其臂展是有要求的,目前国内使用的智能机械手的臂展不超过3.2m,基本上可以码4~5条车道,但智能机械手码坯的优点是智能化、自动化,它可以根据干燥车到位情况码单个的干燥车,例如:智能机械手码完第一条车道,然后再去码第二条车道,如果第三条车道的干燥车没有到位,那么智能机械手就可以直接去码第四条车道的干燥车,这样即使出现了空位现象,也不会影响智能机械手的正常工作,保证每条车道的干燥车有了充足的进车、出车时间,生产就可以更加的流畅、连续。
4.2 窑炉断面宽度为2.5m的生产线
目前,国内适用于2.5m窑炉的窑车基本上都是正方形,车长与车宽都是2.5m,常规的码坯方式是一台窑车码放四跺坯体,车长方向是两跺,车宽方向是两跺。以KP1砖为例,每层码坯4X 12=48块,坯体的重量在200kg左右。
这种生产线选用自动码坯机和智能机械手都可以,但是选用智能机械手更优越一些。原因如下:
(1)从产量上说一台智能机械手和一台四夹自动码坯机相同,但是如果要一台码坯机同时完成四跺坯体的码放,需要两台编组设备来配合。而智能机械手则只需要配备一台编组机,所以同样的产量智能机械手生产线的成本更低一些;
(2)智能机械手的臂展可以完成两台窑车的码坯工作,一动码坯机也可以完成两台甚至更多台窑车的码坯,但是,如果码多条车道,自动码坯机的周期会加长,从而影响到生产线的产量.
4 .3 窑炉断面宽度为3.Om的生产线
对于3.Om×3.Om的窑车,码坯方式也是一台窑车码放四跺坯体,车长与车宽方向各是两跺,但是每个坯跺的外形尺寸比常规的方阵要大。即以KP1砖为例,每跺码放坯体5×16=80块。
因为坯体方阵比较大,每跺坯体的重量达到了320kg左右,加上夹具的重量,其总重量已经超过了国内常用的450~500kg的智能机械手允许工作的极限,因此采用智能机械手码坯的方式就得选用750~800kg的智能机械手。而载重量这么大的智能机械手在砖瓦行业应用得极少,因为其不但成本高,而且交货周期长。相反,选用自动码坯机则简单的多,同样的码一台窑车,两个夹子的码坯机和一台智能机械手的产量相差无几,而相互生产线之间相比,选用自动码坯机的方式则成本则低得多。
4.4 窑炉断面宽度为3.3m的生产线
3.3m×3.3m的窑车在我国南方应用的比较普遍,应该说,这种形式的窑车采用人工码坯比较方便,机械码坯的难度相比其它尺寸的窑车要大一些这是因为如果采用2.5m窑车的码坯方式,断面码放三跺,风道很小,通风困难,不利于焙烧;而如果采用3.Om窑车的码坯方式,断面只能码放二跺,风道过大,能耗高。所以,对于3.3m的窑车,最佳的码坯方式是码小跺,断面码放五跺十块砖,既能保证产量,又能具有合适的风道,走风通畅,焙烧效果好。
对于这种小跺的码坯方式,相对而言,采用自动码坯机更合适,因为如果是智能机械手码小跺,工作周期基本上不变,但是每次码放的坯体数量大大减少,导致生产线的产量很低;如果增加智能机械手的数量,虽然能够提高产量,但是投资的成本太高,得不偿失。而自动码坯机加上合适的编组设备,则可以每次码放窑车的一层,产量很高,性价比要完全优于采用智能机械手的码坯方式。
4.5 窑炉断面宽度为3.6m或3.7m的生产线
对于3.6m或3.7m的窑车,码坯方式比较多样,既可以采用断面码三跺、每跺四块坯体的方式,也可以采用码六跺、每跺二块坯体的方式,还可以采用码四跺,每跺三块坯体的方式。但是,不同的码坯方式对设备的选择也是有区别的,如果采用码三跺的方式,最佳方式是选用智能机械手,这是因为在窑车的平面上,一层为九跺,智能机械手对坯跺数量没有要求,只要在自身的臂展范围之内就都可以工作,而对自动码坯机来说九跺是一个不容易排布的问题,如果采用三个夹子的码坯机,生产线产量低,如果采用九个夹子的码坯机,配套设备多,生产线的投入成本太高,而其它数量的夹子又无法满足要求。所以这种码法要优先选择智能机械手。对于后两种码坯方式来说恰好相反,使用智能机械手产量低,不能满足生产线要求,而使用自动码坯机则可以一次完成窑车一层的码坯,既有产量,而且风道合适,焙烧方便,容易实现大产量生产。
4.6 窑炉断面宽度在4.Om的生产线
目前,国内出现了很多窑炉宽度为4.Om的生产线,窑车的尺寸基本上是4.Om×4.Om。对于这种窑车、窑炉的生产线,常规的码坯方式已经不适用了,最佳的码坯是采用小跺的码法,即两块标砖(或KP1砖)为一组,窑车宽度和长度方向都是12小跺,每一层码坯432块。这种码法不但码坯数量多,而且由于坯跺小,风道尺寸可调,通风顺畅,窑炉的产量很大,甚至可达到小时产量20000块。
由于坯跺尺寸小,每个坯跺由1 2块标砖(或者12块KP1砖)组成,如果采用一台智能机械手,每次夹取的坯体数量少,小时产量最大也就是达到3600块标砖,根本无法满足窑炉的要求。而采用自动码坯机则可以通过增加坯夹数量的办法,实现一次码坯432块,即一次完成窑车一层坯体的码坯工作。
4.7 窑炉断面宽度为4.6rn的生产线
这种窑宽的生产线是国内非常常见的,一般都是采用两烘两烧的模式,年产量在7000万(折标)左右,如果原料性能好,产量可能更高。码坯方式比较固定:车宽方向四跺,车长方向三跺。对于KP1砖而言,码坯方式基本上都是采用4×12的码法。
以前国内对于4.6m窑宽的生产线,采用人工码坯的很少,基本上都是采用6个夹子的自动码坯机,现在随着智能机械手的推广,客户增加了选择的余地。一般说来,如果窑炉的产量比较大,或者想降低成型车间的工作时间,选择自动码坯机比较合适,因为6个夹子的自动码坯机的产量要大于智能机械手的产量。如果客户想要求更现代化的生产线,或者原料性能指标不好,必须采用顺码方式才可以的生产线,建议选择智能机械手的码坯方式。此外,如果产品纲领比较多,而且更换的周期也比较频繁,建议采用智能机械手。这是因为智能机械手只有一套夹具,更换起来相对容易一些。
4.8 窑炉断面宽度为6.9m.9.2m的生产线
这两种生产线也是国内非常多见的形式,相当于4.6m窑炉的放大,选择码坯方式的原则与4.6m窑炉的方式基本相同。不过要注意,由于窑车的宽度尺寸比较大,超过了一台智能机械手的臂展要求,所以6.9m、9.2m的生产线必须选用两台智能机械手,生产线的投资成本较大。
综上所述,智能机械手虽然出现的时间很短,而且价格不菲,但是凭借工作性能等优势还是得到了许多用户的青睐,相信不久的将来,砖瓦业将会出现更多使用智能机械手的生产线。而自动码坯机依靠产量高、技术成熟等明显的自身优势,也将继续保持强大的生命力。两种自动化机械码坯设备的齐头并进必然会对我国砖瓦行业的发展提供坚实的技术保证。
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