鑄造車間鐵液自動化輸送探討

李東明，劉宏亮（中國汽車工業(yè)工程有限公司，天津 300113）

鑄造車間鐵液自動化輸送探討

李東明，劉宏亮
（中國汽車工業(yè)工程有限公司，天津 300113）

結(jié)合工程項目案例，探討了關(guān)于鑄造車間鐵液的自動化輸送形式，對自行葫蘆輸送系統(tǒng)與地軌小車輸送系統(tǒng)兩種方式進行了比較分析。兩種輸送方式均能適應(yīng)工藝生產(chǎn)需求，且都實現(xiàn)了鐵液的自動化輸送。相對來說，地軌小車的輸送方式更接近傳統(tǒng)熔煉操作方式，易于被車間使用人員接受，安全性也更高。

車間設(shè)計；自行葫蘆輸送系統(tǒng)；地軌小車輸送系統(tǒng)

隨著我國制造強國戰(zhàn)略的實施和《中國制造2025》行動綱領(lǐng)的發(fā)布，國內(nèi)制造業(yè)將告別傳統(tǒng)規(guī)模經(jīng)濟的發(fā)展模式，向自動化、數(shù)字化、信息化、智能化、互聯(lián)網(wǎng)化方向發(fā)展、轉(zhuǎn)型。鑄造行業(yè)是制造業(yè)的基礎(chǔ)行業(yè)，社會和經(jīng)濟的發(fā)展必然要求鑄造技術(shù)不斷的進步，逐漸改進傳統(tǒng)鑄造生產(chǎn)模式，向智能制造、信息化、“綠色鑄造”模式轉(zhuǎn)型，這對鑄造企業(yè)信息化水平和自動化生產(chǎn)程度提出了相當高的要求。

近年來我國鑄造企業(yè)的自動化水平得到了大幅提升，尤其新建的項目大量應(yīng)用自動化設(shè)備，如自動化的制芯中心、砂芯儲存及輸送系統(tǒng)、鑄件自動清理生產(chǎn)線等。但仍有一些生產(chǎn)環(huán)節(jié)仍采用傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式、自動化水平不高，如熔煉工部的鐵液轉(zhuǎn)運，仍大量采用傳統(tǒng)的人工操作行車、叉車進行搬運，存在車間環(huán)境差、效率低、安全程度低、生產(chǎn)成本高、工人勞動量大等問題[1]。

受某公司的委托，我公司承擔其新建鑄造車間的設(shè)計工作，針對如何實現(xiàn)熔煉鐵液的自動輸送問題，就不同實施方案進行了探討、分析，本文重點對自行葫蘆輸送方案與地軌小車輸送方案進行了詳細的介紹和比較，以供同行設(shè)計參考。

1 設(shè)計要求

本項目設(shè)計熔煉工部與造型工部為縱橫跨布置，見圖1所示。

圖1 車間布置圖

熔煉工部配置3套6 t/h中頻無芯感應(yīng)熔煉電爐（雙爐體），造型線為雙主機靜壓造型，設(shè)計生產(chǎn)率為240整型/h，由于生產(chǎn)率較高，配置了兩臺傾轉(zhuǎn)澆注機交替進行定點澆注，兩臺澆注機澆注位置間隔5個砂箱，平均澆注重量為52 kg/箱，澆注機澆注時間9 s/箱，擬采用澆包規(guī)格為1 t，采用喂絲球化處理工藝。

2 自行葫蘆輸送方案

2.1 自行葫蘆輸送系統(tǒng)介紹

自行葫蘆輸送系統(tǒng)在汽車及物流輸送行業(yè)應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，在鑄造車間的使用還比較少。該系統(tǒng)自行葫蘆使用冶金專用電動葫蘆，在閉式或開式軌道上同時布置多臺葫蘆，可實現(xiàn)鐵液輸送的自動化。系統(tǒng)主要由自行小車組、冶金環(huán)鏈葫蘆、電子稱重系統(tǒng)、滑觸線供電系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、平移機構(gòu)、維修道岔、安全防護系統(tǒng)等組成。

輸送過程中澆包可用保溫蓋保溫，保溫蓋有多種形式，可實現(xiàn)手動、自動加蓋和開蓋動作，根據(jù)需要還可以選擇帶導(dǎo)流槽的保溫蓋，便于接鐵液。輸送系統(tǒng)采用PLC集中控制，配有中央控制臺、控制柜、模擬屏等，可根據(jù)不同使用要求，選擇控制方式及控制模式，可以實現(xiàn)自動控制、半自動控制、手動控制，具有各工位聯(lián)鎖、互鎖功能，并帶有故障診斷、報警功能以及聯(lián)網(wǎng)功能，可對現(xiàn)場運行狀態(tài)進行動態(tài)實時監(jiān)控，及與其他控制系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)進行信息交換。

2.2 自行葫蘆輸送方案及流程

根據(jù)本項目車間布置及工藝要求，規(guī)劃的自行葫蘆鐵液輸送方案平面布置圖如圖2所示。

圖2 自行葫蘆鐵液輸送方案平面布置圖

以出鐵距離澆注最遠的6#爐體與澆注機B為例，分析輸送系統(tǒng)的運行流程及相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。

根據(jù)表1中數(shù)據(jù)分析，該系統(tǒng)鐵液包在線輸送周期為590.5 s，則單臺鐵液包小時可輸送鐵液噸位為（3600÷590.5）×1t=6.1(t)，3套6 t/h熔煉電爐需要該系統(tǒng)同時在線輸送鐵液包數(shù)量為（3×6）÷6.1≈3個；澆注機的鐵液補充周期為（590.5÷3+30+20）=246（s），小于澆注機澆注一包鐵液的時間285 s，即配置3個鐵液包的輸送能力可以滿足澆注機鐵液需求，輸送系統(tǒng)可再設(shè)1個鐵液包作為備用。

表1 自行葫蘆輸送方案流程表

采用該系統(tǒng)具有以下優(yōu)缺點：

優(yōu)點方面：①生產(chǎn)率自動化程度高、效率高，實現(xiàn)了鐵液的連續(xù)自動化運輸；②可多臺自行葫蘆同時在環(huán)軌上運行，根據(jù)澆注工藝需求進行配置；③可在線完成出鐵、孕育、扒渣、球化、測溫的生產(chǎn)工藝要求；④降低了車間人員的強度，改善了車間環(huán)境。

缺點方面：①鐵液在空中進行輸送，對設(shè)備的可靠性、安全性要求很高；②對設(shè)備維修保養(yǎng)方面的要求較高；③設(shè)備控制系統(tǒng)相對復(fù)雜，達到滿足實際使用要求的調(diào)試周期較長，且對工廠相關(guān)技術(shù)人員的素質(zhì)要求高。

3 地軌小車輸送系統(tǒng)

3.1 地軌小車輸送系統(tǒng)介紹

地軌小車輸送系統(tǒng)由接鐵液轉(zhuǎn)運車、過跨轉(zhuǎn)運車配合過渡輥道使用，分工完成鐵液的出鐵、球化和澆包的輸送等工序，可以實現(xiàn)鑄造車間鐵液的全自動輸送。一般該系統(tǒng)的組成為接鐵液轉(zhuǎn)運車、過渡輥道、傾倒裝置（負責倒包）、進包輥道、傾倒殘液機構(gòu)、過跨轉(zhuǎn)運車、稱重系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、軌道系統(tǒng)及安全防護設(shè)施等。接鐵液轉(zhuǎn)運車輥道可小幅度的升降和水平調(diào)整位置，可以在爐前調(diào)整鐵液包位置以便于電爐出鐵，同過跨轉(zhuǎn)運車一樣都可配有自動保溫蓋，在轉(zhuǎn)運過程中減少溫度損失。

鐵液包從過渡輥道至過跨轉(zhuǎn)運車的操作，根據(jù)工藝要求可選擇倒包或者不倒包操作，倒包操作可以在倒包過程中進行初次的孕育處理，不倒包則可以全程使用與澆注機通用的澆包。該系統(tǒng)也采用PLC集中控制，可實現(xiàn)全程各工序環(huán)節(jié)的實時監(jiān)控，并可以聯(lián)網(wǎng)。

3.2 地軌小車輸送方案平面布置

根據(jù)本項目車間布置及工藝要求，規(guī)劃的地軌小車鐵液輸送方案平面布置圖如圖3所示。

圖3 地軌小車鐵液輸送方案平面布置圖

同樣以出鐵距離澆注最遠的6#爐體為例，分析該輸送系統(tǒng)的運行流程及相關(guān)數(shù)據(jù)如表2所示。

根據(jù)表2中數(shù)據(jù)分析，該系統(tǒng)接鐵液轉(zhuǎn)運車運行周期、過渡輥道周轉(zhuǎn)周期、過跨小車運行周期均小于澆注機的澆注周期，只要在接鐵液轉(zhuǎn)運車、過渡輥道、過跨轉(zhuǎn)運車、澆注機上同時有1個鐵液包運行，即可實現(xiàn)鐵液輸送的連續(xù)自動運行，并可滿足造型線澆注的鐵液需求。

表2 地軌小車輸送方案流程表

采用該系統(tǒng)具有以下優(yōu)缺點：

優(yōu)點方面：①自動化程度高、效率高，實現(xiàn)了鐵液的連續(xù)自動化運輸；②系統(tǒng)均在地面上運輸，系統(tǒng)安全性高；③控制系統(tǒng)相對簡單，調(diào)試周期短；④可滿足熔煉工部的出鐵、孕育、扒渣、球化、測溫的生產(chǎn)要求；⑤降低了車間人員的強度，改善了車間環(huán)境。

缺點方面：①過跨輸送小車在地面軌道上運行，橫跨車間通道，對車間內(nèi)物料通行有所影響；②對設(shè)備維修保養(yǎng)的要求較高；③設(shè)備一次性投資大。

4 結(jié)論

根據(jù)上述分析，兩種自動化輸送方式均能適應(yīng)本項目的工藝生產(chǎn)需求，且都實現(xiàn)了鐵液的自動化輸送；相對來說，地軌小車的輸送方式，更接近傳統(tǒng)熔煉操作方式，易于被車間使用人員接受，安全性也更高，本項目最終選擇了該輸送方案。

鐵液自動化搬運系統(tǒng)，徹底改變了傳統(tǒng)電爐熔煉爐前操作組織形式，可以說是對傳統(tǒng)熔煉爐前操作的一場革命。提高鑄造生產(chǎn)車間的自動化水平，推廣鐵液自動化輸送系統(tǒng)的應(yīng)用，是鑄造行業(yè)向智能化、數(shù)字化方向發(fā)展的趨勢。。

[1] 汪海峰．熔煉自動化技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用和趨勢[J]．金屬加工（熱加工），2015（11）：9-12.

[2] 陳放平， 焦振功， 彭宏泉， 等.QH550型遙控車在鐵液轉(zhuǎn)運中的應(yīng)用[J].中國鑄造裝備與技術(shù),2002(5).

Discussion on automatic conveying of molten iron for casting workshop

LI DongMing, LIU HongLiang
(Automotive Engineering Corporation, Foundry Engineering Division, Tianjin 300113，China )

Based on a construction project instance, this paper discussed automatic conveying of molten iron for casting workshop. Comparative analysis was made between automatic hoist conveying system and railed truck conveying system.

workshop design; automatic hoist conveying system; railed truck conveying system

TG232.7；

A；

1 006-9 658（201 6）06-0042-04

10.3969/j.issn.1 006-9 658.2016.06.01 3

2016-05-20

稿件編號:1605-1384

李東明（1984—），男，碩士,工程師，主要從事鑄造車間工程設(shè)計.