壓鑄合金的生產改造實踐

摘要：簡述了韶關冶煉廠壓鑄合金生產存在的問題，通過生產實踐研制出自動脫模裝置解決了脫模困難、耗人工的問題；使用噴霧冷卻工藝解決物理表面質量的問題；設計抽濕系統延長鑄模使用壽命等。

關鍵詞：壓鑄合金 自動脫模 噴霧冷卻

0 引言

鋅用于生產鋅基合金在鋅的消耗量中占第二位，我國壓鑄鋅合金的生產消費已經具備相當的規模，有越來越多的企業加入了壓鑄合金的生產行列。韶關冶煉廠鋅精餾車間壓鑄合金自2000年投產以來，每個月以800t的產量正常生產，但壓鑄合金市場的競爭壓力越來越大，客戶對壓鑄合金錠的物理表面質量要求越來越高，促使企業對生產成本的控制越來越嚴格。壓鑄合金的生產暴露了出了一系列的問題：生產的人力成本高，設備消耗大、壓鑄合金錠的物理表面質量不穩定。針對壓鑄合金生產存在的問題，工廠結合多年來的生產實踐，對鑄錠線和鑄錠廠房進行了改進，取得了明顯的效果。

1 壓鑄合金生產存在的問題

1.1 壓鑄合金生產流程

1.2 存在的問題

1.2.1 壓鑄合金錠物理質量不穩定。合金爐的溫度來源于動力車間生產煤氣的燃燒，煤氣質量的不穩定以及煤氣燃燒質量的狀況，直接影響到鋅液溫度的控制。升溫和降溫速度慢，對于容量為20t的合金爐每升高5℃需20分鐘以上，然而澆鑄鋅液溫度最佳范圍520~535℃，澆鑄溫度范圍較窄[1]。溫度范圍以外澆鑄成型合金錠的一次合格率低，合金錠的表面往往會出現孔洞、麻面、冷隔等物理缺陷。

1.2.2 合金錠不能自動脫模。壓鑄合金的生產，設立一個2人編制的合金錠脫模崗位，該崗位的任務是用木槌敲擊鑄模使合金錠能從鑄模內脫離。操作人員使用木槌時受到現場環境的影響，敲擊的著力點往往選擇鑄模的邊緣，這樣的操作使得鑄模的受力不均，長期的敲打，鑄模的邊緣出現裂紋、破損，縮短了模具的使用壽命，并且增加了一個2人崗位，材料和用工成本提高了。

1.2.3 鑄模生銹嚴重。因工藝條件的限制，生產過程采用的冷卻方法是模底噴淋冷卻。噴淋水及冷卻產生的水汽導致現場潮濕。每天鑄錠線的運行生產時間只有4小時，在潮濕的空氣中，以鑄鐵為原料的模具生銹腐蝕嚴重，模子內壁因腐蝕光潔度降低，影響合金錠的脫模，銹垢還會使合金錠表面加渣，進而影響一次合格率。為此必須定時對鑄模進行除銹維護。

2 改進方案及過程

2.1 改進方案

根據生產存在的問題，這次壓鑄合金改造的是：尋找一種合適的冷卻工藝，改善合金錠的表面物理質量，提高產品一次合格率；利用現場現有的條件，設計一套機械裝置代替人工脫模，減少工人的勞動力，降低用工成本，并延長模具的使用壽命；降低廠房內的空氣濕度，以降低因腐蝕而造成高額的設備維護費用。

2.2 改進過程

2.2.1 冷卻工藝的選擇。合金爐鋅液溫度較低，鋅液在鑄模內快速冷卻，上表面呈現麻面、縮孔等；合金爐鋅液溫度較高，鋅液在鑄模內不能有效冷卻，需從模子底部噴冷卻水，若噴水量控制不當，錠型表面會出現水泡。針對這一問題，選擇鋅液上表面噴霧冷卻（圖2），這一裝置由噴霧和高壓風管組成，噴霧裝置噴出的水霧覆蓋鋅液整個上表面，以促使上表面鋅液均勻快速的冷卻，形成較厚的冷卻層，以對抗鋅液內部冷卻產生的應力；高壓風管及時的吹掉錠型表面的積水，防止因積水造成局部冷卻過快而產生局部下陷[2]。

2.2.2 自動脫模裝置的設計。生產實踐發現人工敲擊脫模是影響鑄模壽命的主要原因之一。操作人員因現場環境的限制只能對鑄模的上邊緣進行敲擊，上邊緣的面積很小受力過于集中，鑄模使用壽命不足兩個月。利用鑄錠線上鏈板與滾輪之間的空隙，設計自動脫模裝置（圖2），不銹鋼撥片固定在上滾軸，鑄錠機運行時，滾輪推著撥片向前運動，滾軸開始旋轉，上支板和下支板則上翹，下支板帶動下滾軸旋轉，而固定在下滾軸上的敲擊桿上翹；當撥片被推至滾輪的最高點時，撥片快速滑下滾輪，敲擊桿快速敲擊鑄模底部，鋅錠自動脫落。兩敲擊桿前段設計有較大尺寸的滾輪，以保證敲擊力度并能防止敲擊桿陷入模子間的空隙。

1.噴水裝置 2.高壓風管 3.集水槽 4.不銹鋼撥片 5.上滾軸 6.上支板 7.連板 8.下滾軸 9.敲擊桿 10.抽濕系統 11.操作平臺 12.下支板

2.2.3 防止設備腐蝕生銹。鑄模在潮濕的空氣中極易銹蝕?，F場濕度統計顯示，全年濕度在80%以上，兩周固定除銹一次，以消除鑄模內壁的銹垢。為保證生產現場的干燥，采取鑄錠廠房密封，儲水池與廠房隔離，增設冷凝水槽和冷凝水回流管道，最大限度的引冷凝水回流至儲水池；在噴霧裝置處設置抽濕系統，使得冷凝產生的水汽快速抽出廠房。

3 改造后的效果

經過各項改進措施的實施，取得了良好的效果，主要有以下幾點。①噴霧冷卻工藝，將鋅液的澆鑄溫度帶來的影響大大的降低了，澆鑄溫度范圍擴大了，合金錠的表面物理質量得到了穩定，產品的一次合格率由不足80%提高至95%以上。②自動脫模裝置代替了人工脫模，減少了一個兩人編制的生產崗位；脫模裝置采用的是雙桿敲擊鑄模底部，均勻受力且受力面積大，鑄模的使用壽命延長至8個月。③抽濕、冷卻系統降低了廠房內的空氣濕度，鑄模生銹問題得到改善，減少了設備的維護成本。④每月節約成本計算：廢品回爐處理:120元/噸；工人工資:2000元/月；鑄模:300元/個；鑄錠線的鑄模:198個/臺；產量:800噸/月。改造前的合格率：80%，脫模崗位2人，除銹維護：2次/月，400元/次，鑄模壽命:2月。改造后的合格率:95% ，除銹維護：6月一次，400元/次，鑄模壽命:8月。節約成本=120×800×15%+2000×2+400×2+(198×4/8-198/8)×300=41400元/月。

4 結束語

通過這次改造提高了產品的一次合格率，改善了現場的工作環境，一定程度的降低了操作人員的勞動強度，降低了設備維修及維護費用，創造了良好的經濟效益。

參考文獻：

[1]宋維錫.金屬學[M].北京:冶金工業出版社，2007，6.

[2]彭容秋.重金屬冶金學.[M].長沙:中南大學出版社，1991.