4040铝型材

自动化立体仓库在铝型材行业当中的应用（下）

4、研发目标

1、铝型材出入库自动化

自动化立体仓库的运行时，只要发出入库或者出库指令，全部的入库、出库作业都由设备自动完成。

2、仓储形式立体化

要求尽可能提高仓库空间利用率，仓储层高要求为10层，靠近厂房屋顶的几列要求尽可能提高层数。以提高仓库的容积比例和，节约土地资源。

3、型材搬运无人化

传统的物料搬运，通常都是行车吊取，人工挂钩，人工搬运，或者叉车叉取。在作业过程中，不免存在无法统计的人与设备的安全，能源的消耗，环境的污染及劳动职业卫生方面的问题。

这次研发攻关的立体仓库要解决上述问题，实现型材出入库、库内无人化自动搬运。

4、仓储管理智能化

平面仓储管理都用人工记账。入库量、批号、信息、产品种类、数量、颜色、型号、米重、总重量等大量信息都需要人工统计记录，容易出现差错。

这次研发攻关的立体仓库要实现仓储管理智能化，铝型材加工，以避免库存数据、发货数据的差错和发错货的现象。

5、信息传输网络化

型材成品仓储工作与厂内各部门联系较多，这次研发攻关要求实现信息传输网络化，使各部门之间信息互通共享，减少或取消纸质文件信息交流方式。

最终建成一座储存仓位约5000个，储存量达3000-3500吨，每天出、入库铝型材≥300吨的自动化立体仓库。

6、需要解决的技术关键

要完成上述工艺过程，满足入出库频率、保证设备的可靠性、稳定性和储存物资的质量，需要解决的技术关键为：

1）货架承载能力计算、试验和货架定型。

仓储货架是自动化立体仓库存储货物的基础设施，要求良好的承载、抗震能力和结构稳定性。

2）长直杆件堆垛起重机研究。

　　堆垛机是自动化立体仓库中担负自动存取货物的起重运输设备，本项目所使用的双立柱堆垛机在运行方向上尺寸是普通堆垛机的4-5倍。尺寸的加大对堆垛机的刚性、稳定性、同步性、必然带来更高的要求；需要开发新型的载货台和货叉机构及提升机构。

7、自动化立体仓库的社会效应分析和企业经济效应分析。

1）企业经济效益分析

（1）自动仓库占地面积小、投资少

大限度地利用厂房的空间，提高了空间利用率和单位空间的储存量。与平面仓库（含二层仓储）相比，占地面积大大减少。按10层常规仓库估算，考虑到库存密度，相同的库存量时，可节省长248m宽28m（6944m2）的库房约3-4栋，约合减少占地面积20000-30000m2。按厂址每亩低地价80万元计算，则：可减少购地费用=（20000-30000m2）/666.67x80=2400-3600万元；

土建投资每平方米造价1400元计算，则：减少成品仓库土建投资=（20000-30000m2）x1400元/m2=2800-4200万元；故节约仓储用地及土建费用合计=（2400-3600）+（2800-4200）=5200-7800万元。

（2）用人少，降低人工成本

按现有生产能力计算，3030铝型材，如果采用原有的出入库方式，则每班需配备出入库信息员28名，入库工48人，出库工48人，合计需要124人。

采用自动化立体仓库后，需出入库信息员9人，入库工16人，出库工36人，维护工1人，合计需要62人，共减少62人。则：

年节约人工费用=62人x(4000-5000)元/月.人x12=276-372万元/年。

（3）提高了入出库精度与效率

采用人工库时，每天平均大出入库量合计为460t，入库需要24h，出库需要14h，出入库合计耗时40h，则：平均出入库重量=460/(24+14)=12.1t/h；

使用自动化立体仓库后，铝型材出入库及库内的搬运实现了机械化、自动化作业，每天平均大出入库量合计为600t，入库需要24h，出库需要9h，出入库合计耗时33h，则：平均出入库重量=600/(24+9)=18.18t/h；

自动化立体仓库比人工库提高入出库效率=（18.18-12.1）/18.18x100=33%。按大平均产量300t/d，即自动仓库比人工仓库多出入库数量=300（1-1/1.33)=74.4t/d。

按年工作时间330d，4040铝型材，人工出入库平均费用64.3y/t计算，则：每年可降低出入库人工费用=74.4（t/d）x330(d)x64.3y/t=157.87万元。

还解决了过去长期存在的库内有料，出库时找不到造成库存死料或错发货退赔等问题。平均每年因此类问题报废的型材有100-120t，按平均每吨型材加工费2500元计算，则：每年造成的经济损失=（100-120t）x2500元/t=25-30万元

（4）员工劳动强度小

采用自动化立体仓库后，铝型材出入库及库内的搬运实现了机械化、自动化作业，员工通过人机界面操作，从繁重的体力劳动解放出来。且每车型材的装车时间由原来的14h缩短到10h，减少装车时间4(h)，意即在不减少收入的情况下，员工可以提前4h下班休息。

通过以上分析可知，采用自动化立体仓库后，仓储环节可提高经济效益=（5200+276+157.87+25）~（7800+372+157.87+30）=5658.87~8359.87万元。

2)社会效益分析

(1)自动化立体仓库占地面积小，空间利用率高

目前，我国共有铝型材企业900多家，如有十分之一左右的厂家使用这样的仓库，则：仅土地占用可减少费用=（20000-30000）x100=200-300万m2，减少仓库土建投资=（20000-30000m2）x1400元/m2x100=28-42亿元。

(2)节能减排效果显著。

巷道式堆垛机行走电机功率≤10kw，只有同类电机功率的四分之一，节约功率30Kw。本立体仓库共有7台堆垛机，如平均每台堆垛机一天工作12小时，按每度电减少二氧化碳排放0.997kg计算，则：减少C02排放量=7(台)x30(kw)x12(h)x365(d)x0.997(kgC02/kw.h)=917t/年。

由此可见自动化立体仓库不仅为我们节约了成本还提高了工作效率。

长直杆件类的铝型材自动化仓库的成功研发应用，第①次实现了真正意义上的铝型材入、出库自动化，仓储立体化、型材搬运无人化，仓储账目管理智能化，库存信息共享网络化。

由于长直杆件类的铝型材自动化立体仓库是采用计算机、自动控制、网络、信息、通讯、激光、红外等现代技术集成并相互渗透、有机结合形成的智能物流存取系统。该系统具有土地利用率高、出入库效率高、仓储高层立体化、型材搬运无人化，库存账目管理智能化，库存信息共享网络化、节能、用人少、劳动成本低等特点，具有良好的技术、经济效益和社会效益。填补了国内铝型材行业空白，具有国际先进水平。

技术丨提高铝材挤压生产力保证成品率的秘籍一

　　提高铝材成品率及生产效率的方法主要有：制订科学合理的生产工艺（优化工艺）； 提高员工技术理论水平，白山铝型材，并不断总结生产经验； 模具设计先进合理并加强模具管理，提高一次上机合格率； 优化6063合金化学成份，提高铸锭质量并进行匀匀化或半均匀化处理； 采用先进技术，如长锭炉热剪技术及CADEX等新技术。

1

铝合金化学成分的优化控制

　　6063-T5建筑铝型材必须具备一定的力学性能。在其他条件相同时，其抗拉强度、屈服强度随含量增加而升高。6063台金的强化相主要是Mg2Si相，到底Mg、Si和Mg2Si的量应取多少为好？Mg2Si相是由2个镁原子同1个硅原子组成，镁的相对原子质量为24.3l，硅的相对原子质量为28.09，因此Mg2Si化合物中，镁硅的质量比为1.73：1。

　　因此， 可根据以上分析结果， 如果镁硅含量比值大于1.73，则合金中镁除形成Mg2Si相外，还有过剩镁，反之比值小于1.73，则表明硅除形成Mg2Si相外，还有剩余硅。

　　镁过剩对合金力学性能是有害的。镁一般控制在0.5%左右，Mg2Si总量控制在0.79%。当硅过剩0.01%时合金的力学性能σb约为218Mpa，已大大超过国家标准性能，并过剩硅从0.01%提高到0.13%，σb可提高到250Mpa，即提高14.6%。要形成一定量的Mg2Si，必须首先考虑到Fe与Mn等杂质含量造成的硅损失，即要保证有一定量的过剩硅。为了使6063合金中的镁充分与硅匹配，实际配料时，必须有意识地使Mg：Si＜1.73。镁的过剩不仅削弱强化效果，而且又增加了产品成本。

　　因此， 6063合金的成分一般控制为 ：Mg：0.45%-0.65%；Si：0.35%-0.50%；Mg：Si=1.25-1.30；杂质Fe控制在＜0.10%-0.25%；Mn＜0.10%。

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优化铝合金铸锭均匀化退火工艺

　　在民用挤压型材生产时，6063合金的高温均匀化退火规范为：560±20℃，保温4-6h，冷却方式为出炉强迫风冷或喷水急冷。

　　合金的均匀化处理能提高挤压速度，同未均匀化处理的铸锭相比，大约可使挤压力降低6%-10%。均匀化处理后冷却速度对组织的析出行为有重要的影响。对均热后快冷的铸锭，Mg2Si几乎能全部固溶于基体，过剩的Si也将固溶或以弥散析出的细小质点存在。这样的铸锭可以在较低温度下快速挤压，并获得优良的力学性能和表面光亮度。

　　在铝型材挤压生产中，以燃油或燃气加热炉替代电阻加热炉可收到明显的节能降耗效果。合理地选择炉型、燃烧器及空气循环方式可使炉子获得均匀稳定的加热性能，达到稳定工艺提高产品质量的目的。

　　燃烧式铸锭加热炉经几年来运行和不断改善，目前市场上已推出燃烧效率高于40%的炉型。铸锭装炉后迅速升温到570℃以上，并经一段保温时间后，在出料区冷却到接近挤压温度时出炉挤压，铸锭在加热炉经历了半均匀化过程，这一过程称半均质处理，基本上符合6063合金热挤压工艺要求，从而可省单独的均匀化工序，可大大节省设备投资和能耗，是一种值得推广的工艺。

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