簡介
1 000 盎司標準銀錠是向倫敦金銀市場協會（LBMA）交割的主要商品之一。該協會是世界黃金和白銀場外交易市場的中心，客戶涵蓋全球持有金銀的主要央行、金銀生產商、精煉商、加工商以及其他貿易商。由於LBMA 嚴格的檢驗標準和監管條例，使得其商品交割名單被廣泛視為事實上的金錠和銀錠國際品質標準。國內有不少生產商已經進入交割名單。目前國內只有某銅業公司2004 年從日本引進一台銀錠鑄造機， 但在使用過程中存在一些問題。其他廠家都是手工澆鑄，產品品質不穩定，廢品率較高，在整個生產過程中，根據工藝需要，銀錠反覆搬運20 余次，勞動強度大，生產效率低，而且實施某些工藝時，銀錠尚有一定溫度，存在一定的安全隱患。
通過對1 000 盎司標準銀錠生產工藝的分析，引入生產物流的設計理念，匯總了生產過程中的物流動作， 以某年產600 t/a 的貴金屬冶煉廠為實例， 設計一套銀錠自動化鑄造線， 縮短各工序的距離，避免不必要的搬運，提高生產效率， 降低勞動強度 。
鑄造過程中的生產物流
生產物流是指原材料、燃料、外購件等投入生產後，經過下料、發料，運送到各加工點和存儲點，以在制品的形態，不停地從一個生產單位流入到另一個生產單位， 按照規定的工藝過程進行加工、儲存，藉助一定的運輸裝置，在某個點內流轉，又從某個點內流出，始終體現著物料實物形態的流轉過程[2]。鑄造中的生產物流動作與生產過程是相輔相成的，已經構成生產工藝的一部分。例如某大型機械廠的鑄造車間每生產1 t 合格鑄件， 物料搬運高達110 t 次； 某大型汽車廠鑄造車間在汽車輪轂的鑄造過程中， 僅從落砂完畢到入庫的一段工序中，需搬運16 次； 某柴油機鑄件僅是物料的運入和運出，已經是合格鑄件質量的6 倍。在現有的1 000盎司標準銀錠鑄造生產中，銀錠需要不斷離開上一道工序，進入下一道工序，不停地發生搬上搬下、向前運動、暫時停止等物流動作，整個工藝過程過於側重孤立的生產工序，而忽視了每個物流動作的銜接和配合，在一個生產周期內，物流動作所用的時間遠遠多於實際加工的時間 。
1 000 盎司標準銀錠及生產工藝
1 000 盎司標準銀錠重(32±1) kg，總體呈梯形， 正面（標示面） 尺寸：300 mm×127mm，底面尺寸：280 mm×100 mm，以純度為99.9%的電解銀粉為主要原材料，熔煉後直接澆注入平模模具，冷卻成型後經過酸洗、水洗、打碼、稱重、碼垛、包裝、碼垛等 。
生產物流動作分析和關鍵設備研製
從LBMA1000 盎司標準銀錠的生產工藝看出，銀錠需要在各個工序反覆搬運，順序進行，約19 個生產物流動作。其中熔煉完畢到出模之間約7 個物流動作，該過程金屬從液態到固態的轉變中，溫度較高，存在安全隱患。因此，將該環節設計成一台銀錠鑄造車，完成從成型、保溫、緩冷、出模以及熏模等物流動作，並通過PLC 進行信號反饋、互鎖、發出指令。銀錠成型後的工藝流程中，其生產物流動作主要是搬運，為了縮短生產物流的時間和距離，實現自動化操作，採用用一台工業機械手取代人工，並將其設定為物流圓心， 將從成型到碼垛之間的生產物流串聯成一個閉環。
銀錠鑄造車的研製
銀錠鑄造車的設計理念是將多個生產物流動作集成在一台單體設備上，包括烘模、多塊銀錠逐一澆鑄成型、反饋澆鑄質量信號、補溫緩冷、脫模等，縮短銀錠的搬運距離。7 塊標準銀錠模具組成的模具組安裝在旋轉架上， 旋轉架一端通過軸承支撐座安裝在平移支架上， 另一端通過聯軸器與旋轉機構的FESTO 擺動氣缸連結， 使旋轉架帶動模具組能夠180°旋轉。平移機構功率2.2 kW，通過滾珠絲槓與平移支架連結，使平移支架能夠沿直線導軌前進後退，行程1 200 mm，行進的步長和速度可調。稱重系統在模車底座上生根，工作時升起，將模具組頂起5~10 mm，測量每次澆鑄金屬液體的質量差，固定壓板通過壓板機構與旋轉架鉸接，當銀錠凝固後，驅動銀錠托盤壓緊銀錠，旋轉架旋轉後，銀錠脫落在銀錠托盤上。
工作過程： 提前把銀錠托盤放在固定壓板上，用插銷固定，在定點澆鑄爐進行熔煉時，用乙炔槍對模具進行預熱和熏模， 約150~200 ℃。熔煉完畢，澆鑄爐和銀錠鑄造車就位，稱重系統將模具組頂起，澆注完第一塊之後，稱重系統下降，模具向前平移一個工位，以此類推，澆注完7 塊銀錠之後，銀錠邊補溫邊緩冷，完全凝固之後，壓板機構將銀錠固定壓板和銀錠托盤扣在銀錠上。旋轉機構啟動，旋轉架以軸承支撐座為軸心旋轉180°，銀錠自動脫落在銀錠托盤上，拔出托盤上的插銷，旋轉架和模具組復位，銀錠托盤從側面推出，工業機械手將銀錠整體搬運進行下道工序 。
銀錠自動化鑄造線的總體布局
1 000 盎司標準銀錠自動化鑄造線的其他環節，從生產能力、設備選型、工藝布局等方面逐一進行了設計。
實驗結果
在某大型國有企業的貴金屬冶煉廠實驗了該銀錠自動鑄造線，銀錠鑄造車的動作過程流暢，手動和自動操作工藝下稱重系統的測量精度滿足技術標準，各個環節均能達到工藝要求。現場進行了3 天試生產， 其中第一天35 塊， 第二天和第三天均為49塊。平均7 塊/h，單班8 h 工作，第7 爐次澆注完畢，熔煉爐停止作業，工業機械手繼續工作，直至完成最後一道工藝。
實驗結果表明：通過最佳化生產物流過程，刪除多餘的物流動作， 設計的1 000 盎司標準銀錠自動化鑄造線不僅能夠生產出符合LBMA 交割標準的合格產品， 而且縮短製造時間36.5%， 縮短搬運時間94%，縮短搬運距離91.6%，減少操作人員40%，提高成品率5.33%，顯著提高了生產效率。該鑄造線已獲得國家專利（ 專利號：ZL201420462946.5） 。
總結
將生產物流引入1 000 盎司標準銀錠自動化鑄造線，研製了一體化銀錠鑄造車，採用工業機械手串聯生產流程，減少了生產過程中多餘的物流動作。通過實驗表明， 能夠顯著縮短生產時間， 減少搬運距離，產品品質得以提高。依次為啟發，將生產物流引入傳統製造業的生產過程， 研製新設備， 開發新工藝，進行技術升級改造，可以顯著提高生產效率，節約生產成本，是技術創新的新手段 。
