[00382177]高效铝锭连续铸造成套装备关键技术研究、开发与产业化

国民经济发展对铝及合金材料的需求使中国电解铝产量持续增长，先进工艺和高端装备是电解铝工业实现规模化集约生产、节能降耗、可持续发展关键，铝锭连铸成套装备是生产铝锭及铝合金锭关键装备。该项目开展前，世界上只有少数国家掌握高速连铸技术(28t/h)，国内只能生产小吨位机型(16t/h以下)。铝锭高速铸造难点在于：①装备效率：因铝锭形状非规则、体积大、重量重(20-25kg/块)、在不同功能设备间高速传输的铝锭位姿稳定转换难，尤其在码垛环节，快速搭接、高速搬运、精确停位难，效率难以提升：②表面质量：高速铸造，生产线变长，负载变大，传输链爬行窜动与设备冲击、振动磨损等多种效应复合放大，铝锭表面褶皱(“水波纹”)加剧；③可靠性：生产节奏快、不间断，人工难以参与，需设计多种自动化装置处理事件及异常，要求信息交互融合、控制和执行机构及元件全天候运行无故障，可靠性保障难。针对以上难题，该项目完成三大关键技术创新：1、高速重载机器人层码垛技术-突破装备效率瓶颈。采用层码垛以提高效率。针对高速重载工况提出一种重载码垛机器人高精度智能控制技术，即通过设计主动平衡装置结合动力学和神经网络自适应律实现智能控制，使其在高速重载启停运动中具有良好瞬态和稳态性能，完成抓放铝锭高精度控制。开发了①高速重载层码垛机器人；②伺服翻转机构；③层整锭装置。2、高效平稳传输技术-解决“水波纹”难题。针对铸机传输链负荷大，链与导轨摩擦磨损严重，提出一种取功能链平稳传输技术，即将链支撑与传动功能分离，传动链刚度足够以确保拖动铸造系统的大负载，支撑链采用轴承组件单元实现滚动以消除爬行、窜动，双功能链有效组合实现铸机高速平稳传输。开发了：①新型双功能链系统；②摆动式内置输送链接锭装置。结合控制技术实现了整机平稳传输，消除“水波纹”。3、装备可靠性保障技术-提高装备可靠性。基于激光测量等传感技术，创新设计多种自动化装置以处理复杂事件或异常。提出一种专用OPC-XML协议，解决跨网段获取数据难题，融合管理信息和传感器数据对设备进行控制、分析预警。开发了：①信息化管控系统；②系列自动化智能装置。提高装备可靠性。基于上述创新，完成了16t/h-28t/h连铸成套装备系列产品开发。其中22t/h以上装备均为国内首创。经鉴定28t/h装备达到国际同类产品先进水平。成品铝锭表面光洁，污染小(无氧化铝粉尘)。系列产品推广应用72套，实现产值2.79亿，出口创汇3272万元。同时为电解铝企业新增经济效益约6.2亿元。项目共申请国家专利28项，其中发明专利15项(授权6项，已受理9项)，计算机软件著作权1项，制定企业标准1项，获甘肃省科技进步一等奖等。项目成果填补国内大吨位铝锭连铸装备空白，引领和推动电解铝行业技术进步，为国家电解铝规模化集约生产作出贡献。在行业与区域经济发展中已形成集成示范和带动作用。