铸造厂 现代化布局有哪些难点让其难以实现
2018-09-28 阅读次数:[173]

一般认 为现代化就是指一个国家(地区)由落后的农业国家(地区)发展为 先进的工业国家(地区)的历史过程。现代化 的最基本内容就是工业化。所以一种观点认为,“广义的 工业化过程就是现代化过程,具体是 由狭义工业化和狭义现代化(高度工业化)两个时期组成”。按照此定义,结合铸造的特点,我认为现代化的铸造厂就是整体布局合理、物流顺畅、环境宜人、生产过 程大量采用机械化和自动化的铸造装备,就目前来说,人均年产铸件100t以上。

如何实 现现代化的铸造厂

设计要合理

据统计,项目前 期工作对项目投资的影响程度在70%~80%,因此,前期准 备和规划相当重要,但许多 企业往往忽视这一重要环节,项目不作总体设计,认为买谁的设备,谁管设计就行,自认为 这样还可以省掉一笔设计费,这种想 法是很不科学的,也是错误的,现实生 活中很多例子已经证明这一点。例如:某厂在 建设初期没有找正规设计单位,建设过 程中多次实施不下去了,勉强实施完毕,已过去了5年!目前虽已投入生产4年,但设备 整体生产率只是设计能力的40%不到,且4年之中在不断改造,车间布 局和物流都极不合理。还有某 厂找了一个没有经验且不是本行业的设计单位设计,结果厂区物流不合理,厂区没有炉料库、砂库等,车间内物流更乱,一期建设没考虑二、三期的物流,导致目前二期、三期项 目建设很难实施,生产区 和生活区相互交错。

在此,特别说 明铸造工程设计与其它工程设计不同,铸造工 程设计一般要分两个阶段:初步设 计和施工图设计。初步设计一般40天左右就可以完成,施工图设计一般4个月左右,而这两 个阶段之间往往相隔较长时间,原因是 初步设计完成后要进行设备订货,等设备 资料齐全后才能进行施工图设计,而设备 订货时间往往是6~7个月,有的甚至超过一年。

各工部设备要匹配

实践证明,不同的设备厂家,其生产 的设备实际生产率和标称生产率是不同的,且相差很大,对于没 有经验的设计单位,仅凭设 备标称生产率选择设备很有可能造成铸造车间各工部不匹配,使生产过程出现瓶颈,从而影 响整个系统生产率,据不完全统计,一般造 型线由于各工部不匹配而占停机时间约为30~50%左右。例如某厂,在车间 设计时引进了一条造型线,但其它 工部所有设备选用国产,投入使 用后出现两个问题:一是其 它工部设备故障率高,(设备档次不匹配)严重影 响了造型线的开动率,使造型 线处于半停产状态,导致产量减半;二是混砂能力不够,某些国 产混砂机的混砂能力在实际应用中只能达到名义能力的一半左右,而设计 时按名义能力考虑,因此,严重影 响了造型线的开动率,导致造 型线的生产率再次打折。这种状 况坚持生产了三、四年,最后厂 里痛下决心对砂处理工部进行了改造。由此可见,在设备选型时,一定要 多了解各种设备的实际运行状况,结合企 业自身铸件的需求,选择合适的设备,不能简 单听信于设备厂商的宣传,力争使 各工部设备生产能力协调、匹配。

设备尽量自动化

铸造厂要现代化,没有现 代化的装备是不可能的,下面以 潮模砂铸造工艺为例,从5个工部 分别介绍一下目前先进的工艺和装备:

1. 熔化工部

熔炼工 部除根据铸件材质选用合理的熔炼工艺外,最重要 的是加配料系统自动化,目前新 建先进的铸造厂,都采用 自动加配料系统。比如电 炉熔炼时主要由桥式起重机和电磁吸盘配置铁料,然后放入过渡料斗中,由料斗 出口处的振动给料机加入到振动输送小车中,通过振 动输送小车再加入电炉内。

炉前设 置真空直读光谱仪。

合金料的称量、加入等,也是采用自动化形式。

2. 造型工部

造型设 备是铸造车间的核心,采用“静压造型”工艺更 易获得轮廓清晰、棱角分明、尺寸精确的型腔,并且背 部硬度分布合理,利于铸 型的排气和铸件落砂,我国多 数铸造企业已选用静压自动造型线。目前,先进的 造型线可以达到:

(1)生产率120~180型/h;

(2)铸型背面平均硬度≥85GF 硬度单位;

(3)分型面平均硬度≥90GF 硬度单位;

(4)同一表 面硬度差不超过±5%;

(5)多触头 压力可以分区调节,一般分三区;

(6)错型量: ≤±0.2mm;

(7)合箱精度:≤±0.15mm;

(8)下芯精度:≤±0.2mm;

(9)铸件尺寸精度:不低于CT8级;

(10)铸件重量精度:达到MT7级;

(11)独立的 润滑系统和润滑回油系统;

(12)砂芯由 机器人从送芯辊道上抓起后直接下到型腔中;

(13)落砂机 布置在冷却通廊内,减少噪声和粉尘污染;

(14)设备故障率可以达到1%;

(15)采用带 称量和摄像的全自动浇注机;

3. 制芯工部

当代制 芯工艺是朝着工艺简化、节省能源、提高砂芯尺寸精度、降低表 面粗糙度及快速硬化的方向发展。从气体发生器、芯砂混砂机到制芯机;从砂芯的后处理、组芯、涂料、烘干等机械设备、电气控制系统、液压系 统到显示系统的设计和制造,都得到 了不断发展和完善,实现了 联线的全自动生产。

目前多 数厂家选用制芯中心生产砂芯,生产率可达40~50盒/h,取芯、修芯、组芯全部采用机器人,组芯定位精度≤0.2mm,射芯机 以垂直分型为主,有二开模、四开模,且为了减少砂子用量,砂芯都采用抽芯工艺,从而减少10%~15%左右的用砂量。整个中 心配备快换芯盒装置,芯盒更换时间≤5min,并配有芯盒打开装置,实现在线清理。

设置集 中供氨和涂料搅拌系统。混砂机树脂定量精度≤1%。原砂定量精度≤1%。

为了弥 补制芯和造型的不匹配,在造型 和制芯工序中间设置立体仓库,砂芯从 制芯到下芯全部采用自动化运输。

4. 砂处理工部

砂处理 设备的关键是如何稳定、均匀的 向造型线供应合格的型砂,对于自 动化造型线来说,一般要求型砂性能为:

(1)型砂温 度不超过环境温度10℃;

(2)紧实率38%~42%(波动±2%);

(3)湿压强度0.17~0.22MPa;

(4)湿抗拉强度0.12~0.25MPa;

(5)透气性>90;

(6)水份2.8%~3.2%;

(7)型砂中>10mm的砂团量<5%;

目前,工程设计时,为了提高型砂质量,一般旧砂斗都设置3~4个,落砂后 的旧砂分阶段往每个旧砂斗中加入,而每个 旧砂斗中的出砂是均匀给出的,这样,保证送 往混砂机的旧砂是不同阶段旧砂的混合物,从而使 旧砂质量得到稳定。对于混砂质量的控制,多数采 用在线检测装置。

目前,也有不 少厂家将一级磁选设计在落砂后的震动输送槽的末端,避免一 级回砂皮带常被浇注披缝、通气针等划破的现象。

对于相当一部分铸件,除尘器收集的废灰,加入混 砂机后不仅能提高铸件表面质量,而且还能降低煤粉、粘土的加入量。因此,目前新 建铸造厂都将除尘器的部分废灰直接发送到混砂机上方的灰斗内,经定量后加入混砂机,进行回用。

5. 清理工部

我国大 批量生产铸件的工厂,其清理 工部多数采取高效专用清理设备,组成清理作业线,实现铸件不落地清理,铸件一般经过落砂、去浇冒口、冷却、(击芯)、一次表面粗抛、铣削清铲、精整等工序,为了保 证铸件表面的一致性,还要进行二次精抛、防锈处理等。

铸件的 输送一般采用机械化输送,形式有机动滚道、悬链和鳞板输送机。铸件清 理采用自动化的清理设备或清理单元。机器人 应用到清理车间越来越多。防锈处 理根据铸件要求有浸油、浸防锈液、静电喷粉、喷漆等。

为了改 善清理工人的工作环境,清理工 位一般是单元式或在线式。对于中小件的清理,多数厂 家已由原来的手工砂轮机打磨改为液压机压去飞边、毛刺的工艺,每小时可清理铸件2000件。

节能意 识贯彻方方面面

首先要选择能耗低、污染少的铸造工艺,如:潮模砂铸造、消失模铸造、V法铸造、压铸等。

其次是 对余热进行充分利用。目前,已有一 些铸造厂将冲天炉的余热用于车间采暖、烘烤砂芯,使车间采暖耗能降低60%以上,也有一 些企业用电炉的冷却水热量,经热交 换用于职工洗澡。

现代布 袋滤料和破袋检测技术已具备将布袋除尘器的尾气引回车间的条件,为了节能,目前国外已有使用。

将车间 的除尘管道根据季节不同采取保温和不保温处理,夏季保温冬季不保温,也是节能的好措施。

部分厂 家将退火炉的废气抽到落砂机的除尘管道内,防止结露。

还有一 些厂家将退火炉的位置前移,使落砂 后的铸件直接进退火炉,充分利用铸件余热,退火炉 通常采用连续式的。

新建铸 造项目通常对回炉料也要进行处理,以降低熔化能耗。

车间照 明采用节能灯和声控、光控系统。

设分散空压站,尽量不设集中空压站。

国外一 些铸造厂为了节能,在砂芯 的涂料中加入干燥变色指示剂,以更好 地控制炉温和烘烤时间。

将浇注 后剩余低温铁液再利用,也是很 多铸造厂常用的方式。

废弃物要处理

现在新 的铸造项目都追求零排放,但众所周知,生产1t铸件一般要产生1到1.5t的废砂,我国目前每年有4000多万吨废砂排放,因此,废砂如何再生利用,变的非常关键和重要。目前,新建铸 造项目基本全都留有热法和机械再生的位置,很多厂 家已经建设完毕。

对于其 它废弃物如炉渣等,也有用于生产步道砖、窨井盖、水泥的。油漆废 水经处理后达标排放。对于浇注产生的废气,目前也 有厂家进行处理后排放。

环境治理要跟上

现在部 分地区已经开始将空气质量检测标准由PM10改为PM2.5,因此,对环境 的要求将更加严格。

铸造工 艺的特点决定了铸造是产尘大户,因此,如何将 铸造的粉尘收集、利用,是铸造环保的关键。目前,新建铸 造项目基本都采用了完善的通风、除尘设施:

(1)对电炉烟尘进行除尘,使其净化后满足《工业炉 窑大气污染物排放标准》的要求。

(2)烤包系统设通风装置,设上部伞形罩,排风管道接出屋面。

(3)车间熔 化跨屋面设机械排风装置,加强熔化区域通风,排除电 炉出铁水时逸散到车间内的烟气和余热。

(4)振动落 砂区设密闭罩和除尘系统。

(5)造型工 部浇注段设通风系统排除浇注时产生的大量余热和CO等有害气体。

(6)造型工 部液压泵站设机械送风及排风系统,加强泵站通风,排除余热、余湿空气。

(7)造型地沟、送铸件 地沟等设全面排风系统,排除地 沟内余热及污浊空气。

(8)砂处理工部冷却器、多角筛、混砂机 等工艺设备以及机械化输送设备如斗式提升机、皮带机 转卸点等设集中除尘系统。

(9)制芯工 部的冷芯盒射芯机配备尾气净化装置。

(10)三乙胺集中供应间、树脂发送间、干冰清 理芯盒间等房间设排风装置,换气次数不小于12次/h。

(11)清理工 部的振动落芯机、悬链输 送吊钩式抛丸清理机、机械手式抛丸清理机、静电喷 粉及浸油处理线等设集中除尘系统。

(12)人工精 清单元设集中除尘系统。

(13)废砂收集、储存系 统设集中除尘系统。

为使各 工部的操作工位降温、保证车 间形成良好的气流组织和冲淡室内有害气体浓度,不少企 业设置了送风系统,室外空 气经过滤和调温处理后送到车间,根据车间性质不同,换气次数控制在4~12次/h。

管理水 平和管理手段要先进

现代化 的铸造厂要有先进的管理理念和先进的管理手段。新建铸 造项目都设立了计算机网络信息系统,在网络 系统的基础上实现CAD/CAM的一体化、网络化和自动化,以缩短 产品开发周期和提高产品质量。

很多企业具有“企业资源计划(ERP)系统”、有线通信系统、计算机网络(Intranet)系统、安全防范系统、有线电视系统、门禁系统、抄表系统等。

实现现 代化铸造厂的难点

一是要 转变铸造没有什么技术含量、简单上 一些设备就行了的观点。我们要 对铸造工人的身体健康负责,要对整 个社会环境负责,不能只 局限于自己眼前的一点利益而排斥铸造自动化。

二是资金不足,建设现代化的铸造厂,光口头说说是不行的,必须有 合适的资金投入,没有资金,环保、节能、自动化一切都是空想。

三是缺 乏现代化的铸造装备:没有资 金是万万不能的,有了资 金也不是万能的,目前,我国缺 乏现代化的铸造装备生产企业,很多设备依赖进口。

四是部 分铸造装备技术明显落后:我国现 有先进的铸造厂,其熔炼设备、造型设备、砂处理 设备及工艺已经达到国外先进水平,而制芯、清理设备相对落后,特别是输送系统,且这两 个工部与产品有很大关系,也是工艺设计的难点,更是实 现自动化的关键所在。

结语

现代化 的铸造厂不是想象出来的,大家知道,生产1t铸件有4~6t的物流量,因此,厂区总 体规划非常重要,必须功能分区明晰、物流顺畅、环境优雅。仅有这些还远远不够,还必须 具有机械化或自动化的装备,有现代化的管理手段,更有现 代化的思想意识。希望铸造企业家们,能够站得更高一点,少建设 一些落后的铸造厂,多建设 一些现代化的铸造厂,使我国 早日成为铸造强国。

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