現(xiàn)代化鑄造廠與鑄造廠的現(xiàn)代化

劉小龍

（機(jī)械工業(yè)第四設(shè)計(jì)研究院，河南 洛陽 471039）

1 何為現(xiàn)代化的鑄造廠

一般認(rèn)為現(xiàn)代化就是指一個(gè)國(guó)家（地區(qū)）由落后的農(nóng)業(yè)國(guó)家（地區(qū)）發(fā)展為先進(jìn)的工業(yè)國(guó)家（地區(qū)）的歷史過程?，F(xiàn)代化的最基本內(nèi)容就是工業(yè)化。所以一種觀點(diǎn)認(rèn)為，“廣義的工業(yè)化過程就是現(xiàn)代化過程，具體是由狹義工業(yè)化和狹義現(xiàn)代化（高度工業(yè)化）兩個(gè)時(shí)期組成”。按照此定義，結(jié)合鑄造的特點(diǎn)，我認(rèn)為現(xiàn)代化的鑄造廠就是整體布局合理、物流順暢、環(huán)境宜人、機(jī)械化程度高。

2 如何實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的鑄造廠

2.1 設(shè)計(jì)要合理

據(jù)統(tǒng)計(jì)，項(xiàng)目前期工作對(duì)項(xiàng)目投資的影響程度在70%～80%，因此，前期準(zhǔn)備和規(guī)劃相當(dāng)重要，但許多企業(yè)往往忽視這一重要環(huán)節(jié)，項(xiàng)目啟動(dòng)前不對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行分析，項(xiàng)目不作總體設(shè)計(jì)，認(rèn)為買誰的設(shè)備，誰管設(shè)計(jì)就行，自認(rèn)為這樣還可以省掉一筆設(shè)計(jì)費(fèi)，這種想法是很不科學(xué)的，現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中由于省下設(shè)計(jì)費(fèi)而導(dǎo)致項(xiàng)目不能正常實(shí)施和項(xiàng)目建成后不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的例子身邊很多。某廠在建設(shè)初期沒有找設(shè)計(jì)單位，建設(shè)中間就實(shí)施不下去了，勉強(qiáng)實(shí)施完畢，經(jīng)歷了5年！目前雖已投入生產(chǎn)4年，但生產(chǎn)率只是設(shè)計(jì)能力的40%不到，車間布局和物流極不合理。還有某廠找了一個(gè)沒有經(jīng)驗(yàn)不是本行業(yè)的設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)，結(jié)果廠區(qū)物流不合理，沒有料庫(kù)，車間內(nèi)物流更亂，致使目前后期項(xiàng)目建設(shè)很難實(shí)施，生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)交錯(cuò)。

在此，特別說明鑄造工程設(shè)計(jì)與其他工程設(shè)計(jì)不同，鑄造工程設(shè)計(jì)一般要分兩個(gè)階段：初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)。初步設(shè)計(jì)一般40d左右就可以完成，施工圖設(shè)計(jì)一般4個(gè)月左右，而這兩個(gè)階段之間往往相隔較長(zhǎng)時(shí)間，原因是初步設(shè)計(jì)完成后要進(jìn)行設(shè)備訂貨，等設(shè)備資料齊全后才能進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)，而設(shè)備訂貨時(shí)間往往是6～7個(gè)月，有的甚至超過1 a.

2.2 各工部設(shè)備要匹配

實(shí)踐證明，不同的設(shè)備廠家，其生產(chǎn)的設(shè)備實(shí)際生產(chǎn)率和標(biāo)稱生產(chǎn)率是不同的，且相差很大，對(duì)于沒有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)單位，僅憑設(shè)備標(biāo)稱生產(chǎn)率選擇設(shè)備很有可能出現(xiàn)生產(chǎn)瓶頸，所以，經(jīng)常導(dǎo)致鑄造車間各工部不匹配，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)率，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，一般造型線由于各工部不匹配而占停機(jī)時(shí)間約為30%～50%左右。例如某廠，在車間設(shè)計(jì)時(shí)引進(jìn)了一條造型線，但其它工部選用國(guó)產(chǎn)設(shè)備，投入使用后出現(xiàn)兩個(gè)問題：一是其它工部設(shè)備故障率高，嚴(yán)重影響了造型線的開動(dòng)率，使造型線處于半停產(chǎn)狀態(tài)，導(dǎo)致產(chǎn)量減半；二是混砂能力不夠，國(guó)產(chǎn)混砂機(jī)的混砂能力在實(shí)際應(yīng)用中只能達(dá)到名義能力的一半左右，而設(shè)計(jì)時(shí)按名義能力考慮，因此，嚴(yán)重影響了造型線的開動(dòng)率，導(dǎo)致造型線的生產(chǎn)率再次打折。這種狀況堅(jiān)持生產(chǎn)了三、四年，最后廠里痛下決心對(duì)砂處理工部進(jìn)行了改造。因此，在設(shè)備選型時(shí)，一定要結(jié)合自己的產(chǎn)品選擇合適的設(shè)備，不能簡(jiǎn)單聽信于某一設(shè)備廠家，要多了解設(shè)備實(shí)際運(yùn)行的狀況，使各工部生產(chǎn)能力匹配是至關(guān)重要的。

2.3 設(shè)備盡量自動(dòng)化

鑄造廠要現(xiàn)代化，必須有現(xiàn)代化的裝備，這是現(xiàn)代化鑄造廠的必備條件，下面以潮模砂鑄造工藝為例，從5個(gè)工部分別介紹一下先進(jìn)的工藝和裝備：

1）熔化工部

熔化工部除根據(jù)鑄件材質(zhì)選用合理的熔化工藝設(shè)備外，最重要的是加配料系統(tǒng)，目前新建先進(jìn)的鑄造廠，都采用自動(dòng)加配料系統(tǒng)。比如電爐熔煉時(shí)主要由橋式起重機(jī)和電磁吸盤配置鐵料，然后放入過渡料斗中，由料斗出口處的振動(dòng)給料機(jī)加入到振動(dòng)輸送小車中，通過振動(dòng)輸送小車加入中頻無芯感應(yīng)熔煉電爐內(nèi)。

爐前設(shè)置真空直讀光譜儀。

合金料的稱量、加入等，也是采用自動(dòng)形式。

此外，新建鑄造項(xiàng)目通常對(duì)回爐料也要進(jìn)行處理，以降低熔化能耗。

2）造型工部

造型設(shè)備是鑄造車間的核心，目前，多數(shù)鑄造企業(yè)選用靜壓自動(dòng)造型線，采用“靜壓造型”工藝更易獲得輪廓清晰、棱角分明、尺寸精確的型腔，并且背部硬度分布合理，利于鑄型的排氣和鑄件落砂。目前，先進(jìn)的造型線可以達(dá)到：

生產(chǎn)率120～180型/h.

鑄型背面平均硬度≥85gf硬度單位；

分型面平均硬度≥90gf硬度單位；

同一表面硬度差不超過±5%.

多觸頭壓力可以分區(qū)調(diào)節(jié)，一般分三區(qū)；

錯(cuò)型量≤±0.2mm.

合箱精度≤±0.15mm.

下芯精度≤±0.2mm.

鑄件尺寸精度不低于CT8級(jí)；

鑄件重量精度達(dá)到MT7級(jí)；

獨(dú)立的潤(rùn)滑系統(tǒng)和潤(rùn)滑回油系統(tǒng)；

砂芯由機(jī)器人從送芯輥道上抓起后直接下到型腔中；

落砂機(jī)布置在冷卻通廊內(nèi)，減少噪聲和粉塵污染；

設(shè)備故障率可以達(dá)到1%.

采用帶稱量和攝像的全自動(dòng)澆注機(jī)。

3）制芯工部

當(dāng)代制芯工藝是朝著工藝簡(jiǎn)化、節(jié)省能源、提高砂芯尺寸精度、降低表面粗糙度及快速硬化的方向發(fā)展。從氣體發(fā)生器、芯砂混砂機(jī)到制芯機(jī)；從砂芯的后處理、組芯、涂料、烘干等機(jī)械設(shè)備、電氣控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)到顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造，都得到了不斷發(fā)展和完善，實(shí)現(xiàn)了聯(lián)線的全自動(dòng)生產(chǎn)。

目前多數(shù)廠家選用制芯中心生產(chǎn)砂芯，生產(chǎn)率可達(dá)50盒/h，取芯、修芯、組芯全部采用機(jī)器人，組芯定位精度≤0.2mm，射芯機(jī)以垂直分型為主，有二開模、四開模，且為了減少砂子用量，砂芯都采用抽芯工藝，從而減少10%～15%左右的用砂量。整個(gè)中心配備快換芯盒裝置，芯盒更換時(shí)間≤5 min.

設(shè)置集中供氨和涂料攪拌系統(tǒng)。

混砂機(jī)樹脂定量精度≤1%.

原砂定量精度≤1%.

為了彌補(bǔ)制芯和造型的不匹配，在造型和制芯工序中間設(shè)置立體倉(cāng)庫(kù)，砂芯從制芯到下芯全部采用自動(dòng)化運(yùn)輸。

4）砂處理工部

砂處理設(shè)備的關(guān)鍵是如何穩(wěn)定、均勻的向造型線供應(yīng)合格的型砂，對(duì)于自動(dòng)化造型線來說，一般要求型砂性能為：

型砂溫度不超過環(huán)境溫度10℃.

緊實(shí)率38%～42%（波動(dòng)±2%）.

濕壓強(qiáng)度0.17 MPa～0.22 MPa.

濕抗拉強(qiáng)度0.12 MPa～0.25 MPa.

透氣性＞90.

水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.8%～3.2%.

型砂中＞10mm的砂團(tuán)量＜5%.

目前，在車間設(shè)計(jì)上，為了提高型砂質(zhì)量，一般舊砂斗都采用3～4個(gè)的形式，落砂后的舊砂分階段往每個(gè)舊砂斗中加入，而每個(gè)舊砂斗中的出砂是均勻給出的，這樣，保證送往混砂機(jī)的舊砂是不同階段的舊砂的混合物，從而使舊砂質(zhì)量得到穩(wěn)定。對(duì)于混砂質(zhì)量的控制，多數(shù)采用在線檢測(cè)裝置。

目前也有不少?gòu)S家將一級(jí)磁選設(shè)計(jì)在落砂后的震動(dòng)輸送槽上，避免一級(jí)皮帶常被澆注披縫等劃裂的現(xiàn)象。

對(duì)于相當(dāng)一部分鑄件，除塵器收集的廢灰，加入混砂機(jī)后不僅能提高鑄件表面質(zhì)量，而且還能降低煤粉、黏土的加入量。因此，目前新建鑄造廠都將除塵器的部分廢灰直接發(fā)送到混砂機(jī)上方的灰斗內(nèi)，經(jīng)定量后加入型砂中。

5）清理工部

我國(guó)大批量生產(chǎn)鑄件的工廠，其清理工部多數(shù)采取高效專用清理設(shè)備，組成清理作業(yè)線，實(shí)現(xiàn)鑄件不落地清理，鑄件一般經(jīng)過落砂、去澆冒口、冷卻、（擊芯）、一次表面粗拋、銑削清鏟、精整等工序，為了保證鑄件表面的一致性，還要進(jìn)行二次精拋、防銹處理等。

鑄件的輸送一般采用機(jī)械化輸送，形式有機(jī)動(dòng)滾道、懸鏈和鱗板輸送機(jī)。

鑄件清理采用自動(dòng)化的清理設(shè)備。

機(jī)器人應(yīng)用到清理車間越來越多。

防銹處理根據(jù)鑄件要求有浸油、浸防銹液、靜電噴粉、噴漆等。

為了改善清理工人的工作環(huán)境，清理工位一般是單元式或在線式。

對(duì)于中小件的清理，多數(shù)廠家已由原來的手工砂輪機(jī)打磨改為液壓機(jī)壓去飛邊、毛刺的工藝。

2.4 余熱利用要充分

目前，已有一些鑄造廠將沖天爐的余熱用于車間采暖、烘烤砂芯，使車間采暖耗能降低60%以上，也有一些廠用電爐的冷卻水熱量，經(jīng)交換用于職工洗澡。

部分廠家將退火爐的廢氣抽到落砂機(jī)的除塵管道內(nèi)，防止結(jié)露。

還有一些廠家將退火爐的位置前移，使落砂后的鑄件直接進(jìn)退火爐，充分利用鑄件余熱。退火爐通常采用連續(xù)式的。

將澆注后剩余低溫鐵液再利用，也是很多鑄造廠常用的方式。

2.5 廢棄物要處理

眾所周知，生產(chǎn)1t鑄件一般要產(chǎn)生1到1.5 t的廢砂，我國(guó)目前每年有2000多萬t廢砂排放，因此，廢砂如何再生利用，變的非常關(guān)鍵和重要。目前，新建鑄造項(xiàng)目基本全都留有熱法和機(jī)械再生的位置，很多廠家已經(jīng)建設(shè)完畢。

對(duì)于其它廢棄物，也有用于生產(chǎn)步道磚、窨井蓋、水泥的。

對(duì)于澆注產(chǎn)生的廢氣，目前也有廠家進(jìn)行處理后排放。

2.6 環(huán)境治理要跟上

鑄造工藝的特點(diǎn)決定了鑄造是產(chǎn)塵大戶，因此，如何將鑄造的粉塵收集、利用，是鑄造環(huán)保的關(guān)鍵。目前，新建鑄造項(xiàng)目基本都采用了完善的通風(fēng)、除塵設(shè)施：

對(duì)電爐煙塵進(jìn)行除塵，使其凈化后滿足《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

烤包系統(tǒng)設(shè)通風(fēng)裝置，設(shè)上部傘形罩，排風(fēng)管道接出屋面。

車間熔化跨屋面設(shè)機(jī)械排風(fēng)裝置，加強(qiáng)熔化區(qū)域通風(fēng)，排除電爐出鐵水時(shí)逸散到車間內(nèi)的煙氣和余熱。

振動(dòng)落砂區(qū)設(shè)密閉罩和除塵系統(tǒng)。

造型工部澆注段設(shè)通風(fēng)系統(tǒng)排除澆注時(shí)產(chǎn)生的大量余熱和CO等有害氣體。

造型工部液壓泵站設(shè)機(jī)械送風(fēng)及排風(fēng)系統(tǒng)，加強(qiáng)泵站通風(fēng)，排除余熱、余濕空氣。

造型地溝、往清理送鑄件地溝等設(shè)全面排風(fēng)系統(tǒng)，排除地溝內(nèi)余熱及污濁空氣。

砂處理工部冷卻器、多角篩、混砂機(jī)等工藝設(shè)備以及機(jī)械化輸送設(shè)備如斗式提升機(jī)、皮帶機(jī)轉(zhuǎn)卸點(diǎn)等設(shè)集中除塵系統(tǒng)。

制芯工部的冷芯盒射芯機(jī)配備尾氣凈化裝置。

三乙胺集中供應(yīng)間、樹脂發(fā)送間、干冰清理芯盒間等房間設(shè)排風(fēng)裝置，換氣次數(shù)不小于12次/h.

清理工部的振動(dòng)落芯機(jī)、懸鏈輸送吊鉤式拋丸清理機(jī)、機(jī)械手式拋丸清理機(jī)、靜電噴粉及浸油處理線等設(shè)集中除塵系統(tǒng)。

人工精清單元設(shè)集中除塵系統(tǒng)。

廢砂收集、儲(chǔ)存系統(tǒng)設(shè)集中除塵系統(tǒng)。

為使制芯工部、熔化工部、造型工部、清理工部等處的工位降溫、保證車間形成良好的氣流組織和沖淡室內(nèi)有害氣體濃度，不少企業(yè)設(shè)置了送風(fēng)系統(tǒng)，室外空氣經(jīng)過濾和調(diào)溫處理后送到車間，根據(jù)車間性質(zhì)不同，換氣次數(shù)控制在每小時(shí)4到12次。

2.7 管理水平和管理手段要先進(jìn)

現(xiàn)代化的鑄造廠要有先進(jìn)的管理理念和先進(jìn)的管理手段。新建鑄造項(xiàng)目都設(shè)立了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)CAD/CAM的一體化、網(wǎng)絡(luò)化和自動(dòng)化，以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和提高產(chǎn)品質(zhì)量。

很多企業(yè)具有“企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）系統(tǒng)”、有線通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（Intranet）系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、有線電視系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、抄表系統(tǒng)等。

3 結(jié)語

現(xiàn)代化的鑄造廠不是想象出來的，大家知道，生產(chǎn)1t鑄件有4 t～6 t的物流量，因此，廠區(qū)總體規(guī)劃非常重要，必須功能分區(qū)明晰、物流順暢、環(huán)境優(yōu)雅。但僅有這些還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還必須具有機(jī)械化或自動(dòng)化的裝備，有現(xiàn)代化的管理手段，更有現(xiàn)代化的思想意識(shí)。希望鑄造企業(yè)家們，能夠站得更高一點(diǎn)，為企業(yè)、為國(guó)家少建設(shè)一些落后的鑄造廠，多建設(shè)一些現(xiàn)代化的鑄造廠，使我國(guó)早日成為鑄造強(qiáng)國(guó)。