萬噸消失模生產(chǎn)線工藝布置及改進(jìn)優(yōu)化

袁紅慶，董慶安

（一拖（洛陽）鑄造有限公司，河南洛陽 471003）

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萬噸消失模生產(chǎn)線工藝布置及改進(jìn)優(yōu)化

袁紅慶，董慶安

（一拖（洛陽）鑄造有限公司，河南洛陽 471003）

摘要：敘述了一拖（洛陽）鑄造有限公司萬噸消失模生產(chǎn)線系統(tǒng)構(gòu)成，闡述了生產(chǎn)線的總體布置思路，介紹了生產(chǎn)線在設(shè)計過程中的改進(jìn)優(yōu)化和安裝過程中對設(shè)備設(shè)施的改進(jìn)措施以及從中取得的一些經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：消失模；工藝布置；改進(jìn)

稿件編號:1511- 1127

0 引言

消失模鑄造工藝經(jīng)過近年來的研究與發(fā)展，已逐步趨于成熟，國內(nèi)外已將其成功地應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。20世紀(jì)90年代初，美國通用汽車公司率先應(yīng)用于發(fā)動機(jī)的缸體缸蓋制造，實現(xiàn)了大批量工業(yè)化生產(chǎn)并取得成功。20世紀(jì)90年代末山西華恩集團(tuán)有限公司、合肥鑄鍛廠和安徽全椒柴油機(jī)廠等7家單位從國外引進(jìn)單機(jī)、主要設(shè)備和鑄造生產(chǎn)線，其中3家還整套引進(jìn)了EPC生產(chǎn)線。

一拖（洛陽）鑄造有限公司萬噸消失模生產(chǎn)線經(jīng)過前期的項目立項、工藝論證、精心組織，于2014 年12月底開始設(shè)備調(diào)試、工藝驗證， 次年4月達(dá)產(chǎn)達(dá)效。一期建設(shè)綱領(lǐng)為新增年產(chǎn)1.5萬噸優(yōu)質(zhì)灰鐵鑄件。項目建設(shè)用地位于中國一拖（洛陽）集團(tuán)有限公司院內(nèi)，工程總建筑面積14 236.80 m2，其中新建廠房面積11 561 m2，項目投資近6 000萬元。

1 工藝布置

1.1 總體布置規(guī)劃

在現(xiàn)有廠區(qū)內(nèi)進(jìn)行改造，緊密結(jié)合生產(chǎn)實際和發(fā)展需要，充分利用現(xiàn)有廠區(qū)土地、廠房、公用動力系統(tǒng)和公共設(shè)施資源，實現(xiàn)投資小、周期短、見效快的產(chǎn)能調(diào)整。消失模（一期）區(qū)域布置（見圖1）

圖1 消失模（一期）區(qū)域布置

1.2 生產(chǎn)系統(tǒng)構(gòu)成

消失模生產(chǎn)系統(tǒng)由白區(qū)、黑區(qū)兩大部分組成。按工藝路線劃分為五個工部：由白區(qū)、黃區(qū)組成的制模工部、黑區(qū)的造型工部、熔化澆注工部、回用砂處理工部、清理工部。

1.3 白區(qū)

新建白區(qū)廠房共分3層，南北長133 m，東西寬36 m。一層的主要設(shè)備有模型烘干室、半自動成型機(jī)、泡沫切割機(jī)、涂料攪拌機(jī)等；二層的主要設(shè)備有模型烘干室、全自動間歇式預(yù)發(fā)泡機(jī)、珠粒熟化倉及輸送系統(tǒng)等；三層為模型存放區(qū)。消失模（一期）白區(qū)工藝路線（見圖2）。

1.4 黑區(qū)

新建黑區(qū)廠房共一層。生產(chǎn)線程序設(shè)計為自動和半自動兩種運(yùn)行模式，正常生產(chǎn)時采用自動控制方式。調(diào)試等情況下采用半自動運(yùn)行方式。全線電控為西門子PLC控制。線上各揚(yáng)塵設(shè)備均裝有良好的密閉護(hù)罩，選用氣箱脈沖袋式除塵器，生產(chǎn)時粉塵檢測結(jié)果符合國家對煙塵環(huán)境的達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)（GB/T15432—1995）。本條線具有各單元設(shè)備連鎖保護(hù)功能。當(dāng)全線或單元設(shè)備運(yùn)行時，若其中某一臺設(shè)備出現(xiàn)故障停機(jī)，該設(shè)備則會故障報警，并且此時該故障設(shè)備的前繼設(shè)備會立即停機(jī)而后繼設(shè)備會正常運(yùn)行。從而保護(hù)了設(shè)備的超載運(yùn)行，杜絕設(shè)備事故的發(fā)生。同時也給在線的生產(chǎn)人員最大的安全保障。消失模（一期）黑區(qū)工藝路線（見圖3）。

圖2 消失模（一期）白區(qū)工藝路線

圖3 消失模（一期）黑區(qū)工藝路線

1.5 造型及砂處理

造型用砂選用天然石英砂做為鑄造用砂。砂箱尺寸1 200×1 000×1 300（mm），砂處理部分包括兩級篩分、三級冷卻、風(fēng)選、磁選、除塵、輸送、存儲等設(shè)備。全線電控采用西門子 S7-PLC系統(tǒng)，每臺造型機(jī)在線設(shè)置電控子站，采用PLC彩屏數(shù)顯并與生產(chǎn)線聯(lián)控，實現(xiàn)自動化運(yùn)行。砂處理能力>50 t/h，庫容400 t，型砂回收率≥95%。除塵系統(tǒng)選用氣箱脈沖袋式除塵器，各揚(yáng)塵點均設(shè)有氣動蝶閥控制各點的除塵風(fēng)量及開啟時間?？偱棚L(fēng)量90 000 m3/h，設(shè)備總除塵風(fēng)量88 000 m3/h、過濾面積1 056 m2。根據(jù)工藝分析，設(shè)計造型裝箱鑄件數(shù)量按每箱4件考慮，造型設(shè)計運(yùn)行速度20 箱/h，澆注保壓時間≥36 min，設(shè)計鑄件冷卻開箱時間≥180 min。

1.6 澆注

利用叉車將鐵液轉(zhuǎn)運(yùn)至黑區(qū)冶金專用天車下方，由人工配合天車承擔(dān)自動線鐵液澆注。澆包選用1.5 t茶壺手搖式澆包，人工方式孕育。

1.7 清理

消失模生產(chǎn)線生產(chǎn)的鑄件落砂后，鑄件經(jīng)500kg主從控制機(jī)械手抓取到輸送鱗板上，鱗板運(yùn)行節(jié)拍略高于單個鑄件在落砂床上的輸送節(jié)拍。鱗板轉(zhuǎn)運(yùn)至清理工部，由人工將鑄件吊掛拋丸機(jī)進(jìn)行清理。鑄件打磨清理后，經(jīng)檢查合格上懸鏈進(jìn)行鑄件浸漆。

2 改進(jìn)優(yōu)化措施的具體內(nèi)容

2.1 設(shè)計過程的改進(jìn)優(yōu)化

本項目總的生產(chǎn)綱領(lǐng)為新增年產(chǎn)3.5萬噸優(yōu)質(zhì)灰鐵鑄件。因此，要在初步設(shè)計規(guī)劃中綜合考慮，分步實施。

(1)白區(qū)廠房按照兩期設(shè)計一次建成原則，總建筑面積12 249.53 m2，各種公用配套設(shè)施一次投入到位。

(2)黑區(qū)廠房結(jié)構(gòu)、建筑為今后的的續(xù)建預(yù)留設(shè)計接口。

(3)白區(qū)工藝設(shè)備基礎(chǔ)一次埋設(shè)到位，避免今后的二次投入。

(4)白區(qū)工藝設(shè)備為今后的設(shè)備升級打下基礎(chǔ)，樓板載荷提前考慮在內(nèi)。

(5)加大對廠房內(nèi)單機(jī)設(shè)備的噪聲控制，使其降低在合理范圍內(nèi)。

(6)黑白區(qū)工藝布局添加人性化設(shè)計，在廠房內(nèi)新增衛(wèi)生間、采暖、送冷風(fēng)等輔助設(shè)施，改善職工的工作環(huán)境。

2.2 設(shè)備安裝過程優(yōu)化改進(jìn)

設(shè)備安裝自2014年8月進(jìn)駐現(xiàn)場安裝2014 年12月調(diào)試結(jié)束歷時四個多月，安裝設(shè)備500多臺/套，設(shè)備總重接近800 t，人員投入約30人。在此過程中邊安裝邊整改項目64項。

2.2.1 現(xiàn)場噪聲環(huán)境的改進(jìn)

(1)沸騰床噪聲改進(jìn)措施。風(fēng)機(jī)出風(fēng)口剛性連接改為軟連接；風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口加裝消音器；風(fēng)機(jī)排風(fēng)管地面以上安裝改為地下管溝內(nèi)封閉安裝并填埋干砂；風(fēng)機(jī)排風(fēng)管道與沸騰床入風(fēng)口剛性直角聯(lián)接改為剛性夾角聯(lián)接；加大風(fēng)管材料壁厚；地面裸露風(fēng)管懸空部位加裝固定支撐點，風(fēng)管外表面包裹隔音材料。在設(shè)備調(diào)試初期環(huán)境噪聲一度達(dá)到108 db，改進(jìn)后達(dá)到80 db。降噪效果明顯。

(2)落砂床噪聲改進(jìn)措施。調(diào)整合理的振幅、頻率，在滿足使用條件的情況下參數(shù)調(diào)整到最佳狀態(tài)；減震剛性彈簧兩端加裝橡膠減震墊；除塵間內(nèi)壁加裝吸聲棉；控制篩網(wǎng)密度，在滿足生產(chǎn)節(jié)拍、保證鑄件無磕碰的情況下，實現(xiàn)鑄件在出口處干凈的進(jìn)入下道單元。改善后噪聲由由103 db降至76 db，現(xiàn)場情況得到明顯改善。

2.2.2 尾氣排放環(huán)境的改進(jìn)。

增加室內(nèi)排風(fēng)系統(tǒng)降低室內(nèi)廢氣濃度；全密封水環(huán)式真空泵水箱頂部加裝自吸式抽氣管路，隔絕廢氣通過排放口對環(huán)境的污染；增加水環(huán)式真空泵水箱自動補(bǔ)水、溢流裝置減輕水質(zhì)污染；調(diào)整補(bǔ)風(fēng)閥的開口設(shè)置提高催化燃燒的工作效率，閥口由原來的全開調(diào)整為開啟1/3；改變離心風(fēng)機(jī)旁通管進(jìn)風(fēng)口位置，利用旁通管替代補(bǔ)風(fēng)閥，從而降低系統(tǒng)風(fēng)損；調(diào)整系統(tǒng)程序增加延時控制。經(jīng)過4個多月的設(shè)備運(yùn)行，專業(yè)檢測單位進(jìn)行氣相色譜分析，廢氣濃度均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于TJ36—1979國家標(biāo)準(zhǔn)，順利通過了環(huán)保部門檢測驗收。同時該設(shè)備操作簡單，使用可靠，達(dá)到了預(yù)期效果，檢測結(jié)果如表1所示。

表1 廢氣排濃度檢測結(jié)果 mg/m3

2.2.3 貨運(yùn)升降平臺的安全性提升

在原有設(shè)備廠家安裝條件的基礎(chǔ)上采取優(yōu)化程序互鎖設(shè)計、增加液壓防掉落保護(hù)與機(jī)械外防護(hù)裝置、增設(shè)聲光報警器，充分保證升降平臺在使用過程中安全可靠。

2.2.4 改善泵房濕度環(huán)境，專業(yè)水泵標(biāo)準(zhǔn)化

我公司消失模生產(chǎn)線建設(shè)是新老廠房相銜接的一種組合模式，受場地與工藝流程多種因素限制。布局時不僅要考慮砂處理以及白區(qū)供水系統(tǒng)不能離主設(shè)備太遠(yuǎn)，又要盡可能充分利用原有廠房內(nèi)基礎(chǔ)地貌，降低投資運(yùn)行成本。經(jīng)過充分論證、研究最終確定，將消失模黑白區(qū)水池、消防水池依托原廠房砂庫地坑建設(shè)。項目建成后，由于水池底標(biāo)高在-5 m位置，水池上表面在地表0.0面并作承重蓋板設(shè)計。生產(chǎn)過程中熱交換產(chǎn)生的水汽聚集在地下室內(nèi)難以及時排出，地下濕度過大。因此，采用在水池地表上方增設(shè)較多的散熱百葉窗，并且加裝地面向下的送風(fēng)裝置將地下室形成正壓，濕氣通過散熱百葉窗和各處下人孔排出，有效的降低了地下室的濕度，使用效果明顯。

消失模的制冷系統(tǒng)是整個水冷卻系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，出水口的溫度高低直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量及設(shè)備的正常運(yùn)行狀態(tài)。在設(shè)備安裝初期，由于制冷系統(tǒng)配套的45 kW和30 kW兩個水泵電機(jī)是專業(yè)廠家配套產(chǎn)品，市場采購和維修較為困難，一旦出現(xiàn)故障將很難及時排除。因此，調(diào)整合適配型更換特種電機(jī)勢在必行。經(jīng)過對市場上通用型電機(jī)的各個參數(shù)對比，改變原有水泵和電機(jī)的聯(lián)接方式，成功對原有電機(jī)進(jìn)行替換轉(zhuǎn)型，目前使用情況良好。

2.2.5 加強(qiáng)6S現(xiàn)場管理標(biāo)準(zhǔn)，提升安裝職業(yè)水平

良好的企業(yè)形象和整潔的作業(yè)環(huán)境是我公司6S管理中的重要內(nèi)容，在現(xiàn)場抓安全、抓進(jìn)度、抓質(zhì)量的同時對施工方現(xiàn)場的嚴(yán)格管理同樣對他們也是一種提升。雖然在安裝過程中走了不少彎路，但是最終的交驗取得了圓滿的成功。圖4是國內(nèi)某廠與我公司相同設(shè)備、不同管理模式下的消失模自動生產(chǎn)線。

圖4 不同管理模式下的消失模自動線

3 結(jié)語

我公司萬噸消失模全自動生產(chǎn)線自投產(chǎn)運(yùn)行以來，以其高效的運(yùn)行方式，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，在最短的時間內(nèi)完成了產(chǎn)品由調(diào)試到量產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的快速過渡，在實現(xiàn)環(huán)境改善、節(jié)能降耗、綠色環(huán)保的同時有效的推動了企業(yè)快速可持續(xù)健康發(fā)展，同時也為消失模行業(yè)的大力推廣做出了貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 高成勛，孫黃龍，戴亞坤，等.國內(nèi)消失模鑄造關(guān)鍵性功能型設(shè)備和生產(chǎn)線的現(xiàn)狀和展望[J].中國鑄造裝備與技術(shù) ，2010（6）.

[2] 李懷明,和中華,郝志江. 消失模鑄造工藝選擇的研究[J]. 中國鑄造裝備與技術(shù),2014(6).

Process layout and improvement of the production line of the million-tons-vanishing-mode

YUAN Hong Qing，DONG QingAn
（YTO (Luoyang) Casting Co., Ltd., Luoyang 471003,Henan,China）

Abstract:The system constitute of the million-tons-vanishing-mode production line of YTO (Luoyang) Casting Company was described in this paper; and the general arrangement ideas of the production line was expounded. The improvement and optimization of the production line in the design process were introduced, and the improvement of the facilities and equipment installation process. Moreover, the experience gain during the process was shared.

Keywords:vanishing mode;improvement;process layout

中圖分類號：TG249.5；

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A；

文章編號:1006-9658（2016）02-0054-04

DOI：10.3969/j.issn.1006-9658.2016.02.018

收稿日期:2015- 11- 05

作者簡介：袁紅慶（1971—），男，工程師，主要研究方向鑄造工藝技術(shù)應(yīng)用及新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā).