現代化鑄造廠與鑄造廠的現代化

劉小龍

（機械工業第四設計研究院，河南 洛陽 471039）

1 何為現代化的鑄造廠

一般認為現代化就是指一個國家（地區）由落后的農業國家（地區）發展為先進的工業國家（地區）的歷史過程。現代化的最基本內容就是工業化。所以一種觀點認為，“廣義的工業化過程就是現代化過程，具體是由狹義工業化和狹義現代化（高度工業化）兩個時期組成”。按照此定義，結合鑄造的特點，我認為現代化的鑄造廠就是整體布局合理、物流順暢、環境宜人、機械化程度高。

2 如何實現現代化的鑄造廠

2.1 設計要合理

據統計，項目前期工作對項目投資的影響程度在70%～80%，因此，前期準備和規劃相當重要，但許多企業往往忽視這一重要環節，項目啟動前不對市場進行分析，項目不作總體設計，認為買誰的設備，誰管設計就行，自認為這樣還可以省掉一筆設計費，這種想法是很不科學的，現實生產中由于省下設計費而導致項目不能正常實施和項目建成后不能正常運轉的例子身邊很多。某廠在建設初期沒有找設計單位，建設中間就實施不下去了，勉強實施完畢，經歷了5年！目前雖已投入生產4年，但生產率只是設計能力的40%不到，車間布局和物流極不合理。還有某廠找了一個沒有經驗不是本行業的設計單位設計，結果廠區物流不合理，沒有料庫，車間內物流更亂，致使目前后期項目建設很難實施，生產區和生活區交錯。

在此，特別說明鑄造工程設計與其他工程設計不同，鑄造工程設計一般要分兩個階段：初步設計和施工圖設計。初步設計一般40d左右就可以完成，施工圖設計一般4個月左右，而這兩個階段之間往往相隔較長時間，原因是初步設計完成后要進行設備訂貨，等設備資料齊全后才能進行施工圖設計，而設備訂貨時間往往是6～7個月，有的甚至超過1 a.

2.2 各工部設備要匹配

實踐證明，不同的設備廠家，其生產的設備實際生產率和標稱生產率是不同的，且相差很大，對于沒有經驗的設計單位，僅憑設備標稱生產率選擇設備很有可能出現生產瓶頸，所以，經常導致鑄造車間各工部不匹配，從而影響整個系統的生產率，據不完全統計，一般造型線由于各工部不匹配而占停機時間約為30%～50%左右。例如某廠，在車間設計時引進了一條造型線，但其它工部選用國產設備，投入使用后出現兩個問題：一是其它工部設備故障率高，嚴重影響了造型線的開動率，使造型線處于半停產狀態，導致產量減半；二是混砂能力不夠，國產混砂機的混砂能力在實際應用中只能達到名義能力的一半左右，而設計時按名義能力考慮，因此，嚴重影響了造型線的開動率，導致造型線的生產率再次打折。這種狀況堅持生產了三、四年，最后廠里痛下決心對砂處理工部進行了改造。因此，在設備選型時，一定要結合自己的產品選擇合適的設備，不能簡單聽信于某一設備廠家，要多了解設備實際運行的狀況，使各工部生產能力匹配是至關重要的。

2.3 設備盡量自動化

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

1）熔化工部

熔化工部除根據鑄件材質選用合理的熔化工藝設備外，最重要的是加配料系統，目前新建先進的鑄造廠，都采用自動加配料系統。比如電爐熔煉時主要由橋式起重機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給料機加入到振動輸送小車中，通過振動輸送小車加入中頻無芯感應熔煉電爐內。

爐前設置真空直讀光譜儀。

合金料的稱量、加入等，也是采用自動形式。

此外，新建鑄造項目通常對回爐料也要進行處理，以降低熔化能耗。

2）造型工部

造型設備是鑄造車間的核心，目前，多數鑄造企業選用靜壓自動造型線，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，先進的造型線可以達到：

生產率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調節，一般分三區；

錯型量≤±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；

鑄件重量精度達到MT7級；

獨立的潤滑系統和潤滑回油系統；

砂芯由機器人從送芯輥道上抓起后直接下到型腔中；

落砂機布置在冷卻通廊內，減少噪聲和粉塵污染；

設備故障率可以達到1%.

采用帶稱量和攝像的全自動澆注機。

3）制芯工部

當代制芯工藝是朝著工藝簡化、節省能源、提高砂芯尺寸精度、降低表面粗糙度及快速硬化的方向發展。從氣體發生器、芯砂混砂機到制芯機；從砂芯的后處理、組芯、涂料、烘干等機械設備、電氣控制系統、液壓系統到顯示系統的設計和制造，都得到了不斷發展和完善，實現了聯線的全自動生產。

目前多數廠家選用制芯中心生產砂芯，生產率可達50盒/h，取芯、修芯、組芯全部采用機器人，組芯定位精度≤0.2mm，射芯機以垂直分型為主，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。整個中心配備快換芯盒裝置，芯盒更換時間≤5 min.

設置集中供氨和涂料攪拌系統。

混砂機樹脂定量精度≤1%.

原砂定量精度≤1%.

為了彌補制芯和造型的不匹配，在造型和制芯工序中間設置立體倉庫，砂芯從制芯到下芯全部采用自動化運輸。

4）砂處理工部

砂處理設備的關鍵是如何穩定、均勻的向造型線供應合格的型砂，對于自動化造型線來說，一般要求型砂性能為：

型砂溫度不超過環境溫度10℃.

緊實率38%～42%（波動±2%）.

濕壓強度0.17 MPa～0.22 MPa.

濕抗拉強度0.12 MPa～0.25 MPa.

透氣性＞90.

水分質量分數2.8%～3.2%.

型砂中＞10mm的砂團量＜5%.

目前，在車間設計上，為了提高型砂質量，一般舊砂斗都采用3～4個的形式，落砂后的舊砂分階段往每個舊砂斗中加入，而每個舊砂斗中的出砂是均勻給出的，這樣，保證送往混砂機的舊砂是不同階段的舊砂的混合物，從而使舊砂質量得到穩定。對于混砂質量的控制，多數采用在線檢測裝置。

目前也有不少廠家將一級磁選設計在落砂后的震動輸送槽上，避免一級皮帶常被澆注披縫等劃裂的現象。

對于相當一部分鑄件，除塵器收集的廢灰，加入混砂機后不僅能提高鑄件表面質量，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送到混砂機上方的灰斗內，經定量后加入型砂中。

5）清理工部

我國大批量生產鑄件的工廠，其清理工部多數采取高效專用清理設備，組成清理作業線，實現鑄件不落地清理，鑄件一般經過落砂、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，還要進行二次精拋、防銹處理等。

鑄件的輸送一般采用機械化輸送，形式有機動滾道、懸鏈和鱗板輸送機。

鑄件清理采用自動化的清理設備。

機器人應用到清理車間越來越多。

防銹處理根據鑄件要求有浸油、浸防銹液、靜電噴粉、噴漆等。

為了改善清理工人的工作環境，清理工位一般是單元式或在線式。

對于中小件的清理，多數廠家已由原來的手工砂輪機打磨改為液壓機壓去飛邊、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，經交換用于職工洗澡。

部分廠家將退火爐的廢氣抽到落砂機的除塵管道內，防止結露。

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退火爐，充分利用鑄件余熱。退火爐通常采用連續式的。

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1t鑄件一般要產生1到1.5 t的廢砂，我國目前每年有2000多萬t廢砂排放，因此，廢砂如何再生利用，變的非常關鍵和重要。目前，新建鑄造項目基本全都留有熱法和機械再生的位置，很多廠家已經建設完畢。

對于其它廢棄物，也有用于生產步道磚、窨井蓋、水泥的。

對于澆注產生的廢氣，目前也有廠家進行處理后排放。

2.6 環境治理要跟上

鑄造工藝的特點決定了鑄造是產塵大戶，因此，如何將鑄造的粉塵收集、利用，是鑄造環保的關鍵。目前，新建鑄造項目基本都采用了完善的通風、除塵設施：

對電爐煙塵進行除塵，使其凈化后滿足《工業爐窯大氣污染物排放標準》的要求。

烤包系統設通風裝置，設上部傘形罩，排風管道接出屋面。

車間熔化跨屋面設機械排風裝置，加強熔化區域通風，排除電爐出鐵水時逸散到車間內的煙氣和余熱。

振動落砂區設密閉罩和除塵系統。

造型工部澆注段設通風系統排除澆注時產生的大量余熱和CO等有害氣體。

造型工部液壓泵站設機械送風及排風系統，加強泵站通風，排除余熱、余濕空氣。

造型地溝、往清理送鑄件地溝等設全面排風系統，排除地溝內余熱及污濁空氣。

砂處理工部冷卻器、多角篩、混砂機等工藝設備以及機械化輸送設備如斗式提升機、皮帶機轉卸點等設集中除塵系統。

制芯工部的冷芯盒射芯機配備尾氣凈化裝置。

三乙胺集中供應間、樹脂發送間、干冰清理芯盒間等房間設排風裝置，換氣次數不小于12次/h.

清理工部的振動落芯機、懸鏈輸送吊鉤式拋丸清理機、機械手式拋丸清理機、靜電噴粉及浸油處理線等設集中除塵系統。

人工精清單元設集中除塵系統。

廢砂收集、儲存系統設集中除塵系統。

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有害氣體濃度，不少企業設置了送風系統，室外空氣經過濾和調溫處理后送到車間，根據車間性質不同，換氣次數控制在每小時4到12次。

2.7 管理水平和管理手段要先進

現代化的鑄造廠要有先進的管理理念和先進的管理手段。新建鑄造項目都設立了計算機網絡信息系統，在網絡系統的基礎上實現CAD/CAM的一體化、網絡化和自動化，以縮短產品開發周期和提高產品質量。

很多企業具有“企業資源計劃（ERP）系統”、有線通信系統、計算機網絡（Intranet）系統、安全防范系統、有線電視系統、門禁系統、抄表系統等。

3 結語

現代化的鑄造廠不是想象出來的，大家知道，生產1t鑄件有4 t～6 t的物流量，因此，廠區總體規劃非常重要，必須功能分區明晰、物流順暢、環境優雅。但僅有這些還遠遠不夠，還必須具有機械化或自動化的裝備，有現代化的管理手段，更有現代化的思想意識。希望鑄造企業家們，能夠站得更高一點，為企業、為國家少建設一些落后的鑄造廠，多建設一些現代化的鑄造廠，使我國早日成為鑄造強國。