年產3000t非定型產品消失模鑄造車間設計原則及方案

華遠善，華 煒

（南陽華興達特鋼鑄造有限公司，河南 南陽 473000）

鑄造行業準入制和“十二五”發展規劃的擬定和實施，是國家經濟轉型和持續發展及使我國成為世界鑄造強國的重要戰略和行動綱領。目前，對新上和擴建鑄造項目已經實行了嚴格的控制，今后將更加嚴格的淘汰落后產能，實現產品優質、節能顯著、環境達標的鑄造行業新局面。

在消失模鑄造技術日益成熟的今天，為適應國家的宏觀戰略，不少中小型砂鑄企業紛紛轉向消失模鑄造方法，但在實施過程中，均存在這樣那樣的缺點和不足。

大多數中小型鑄造企業均無大批量定形產品。其特點是：產品種類繁雜、鋼種涉及面寬、制造難度較大、生產效率不高。在管理方面特別是小型企業，資金有限，意識不強，技術水平不高，新上或擴建項目設計不盡合理，整體水平不高。

筆者根據多年的消失模鑄造生產經驗及調研資料，緊扣質量、節能、環保、效益四大主題，提出以下設計原則及方案，以便交流。

1 設計原則

1.1 質量原則

1.1.1 質量意識

質量是企業的生命，人人認可。但真正重視質量，也就未必，特別是小型企業。因為質量與投入在短期利益上是成反比的，但從長遠利益上說是正比關系。因為花香蜂自來，優質必優價。

1.1.2 技能水平

技能是質量保證的根本。消失模生產的每一個細小環節都影響著產品質量。從白區、黃區、黑區到熱處理的每一點都必須搞懂、搞通，我們稱之謂軟件。

1.1.3 質量控制

質量檢測及質量控制是保證質量的必要手段。而質量檢測及質量控制是要有人力和裝備投入的。適度規模的企業應配備專職的技術、質檢及質控人員、購置必要的檢測儀器及設備。

1.2 節能原則

1.2.1 節能設備的選擇

1）熔煉應采用新型的串聯逆變電爐，可節省熔化電能10%以上。

2）砂處理系統的冷卻環節采用立式冷卻塔或水冷滾筒，篩分采用有水冷功能的設備，可使該系統的能耗降低40%～50%.

3）鑄件退火及高錳鋼熱處理，采用煤氣發生爐，可達到顯著的節能環保效果。

1.2.2 節能技術應用

1）采用冒口加熱技術，出品率達95%以上，可節省熔化電能30%，（該技術已申請國家專利）。

2）電爐熱水利用，既達到了節能效果又大大減少了冷卻設備的投入。

3）烘房太陽能利用。

1.3 環保原則

1.3.1 宏觀環保

節能是宏觀環保的重要環節。包括節能設備的選擇，節能材料、節能技術及太陽能的應用，廢棄物的回收與再生。

1.3.2 車間環保

車間環境直接關系到員工的身心健康。任何負責任的企業主都要將良好的車間環境設計納入總體設計規劃中。確保車間噪音、粉塵、煙霧達標。

1.4 效益原則

1.4.1 質量效益

前面講到了“花香蜂自來”、“優質必優價”，這里不再多說。

1.4.2 節能效益

節能對社會來說達到了低碳和環保的效果。對企業來說是最大的經濟效益。我們所設計的3000t新廠，從設備到工藝處處都從節能角度考慮，它與傳統的設計相比，能耗將降低30%以上，每噸鑄造可凈增利潤300元～350元。

1.4.3 規模效益

非定型產品消失模鑄造的規模究竟多大為好，不易準確定論。太大，業務量要受限制，白區也不易配套，對小企業來說資金也難滿足；太小，既不符合國家產業政策，也無法保證檢測設備及專業人員配置。我們認為實際產量在2000t～3000t較為合適。

1.4.4 勞動生產率效益

提高勞動生產率是提高效益的重要環節。過度的勞動強度及過高的自動化水平，對員工對中小型企業都是不可取不可行的。而合理的生產流程，可靠的設備配置，適度的勞動強度和心情愉快的員工是生產率效益的所在。

2 設計方案

消失模鑄造企業大都著重于黑區特別是砂處理系統的建設，這是十分不全面的。白區、黃區、黑區包括熱處理是一個完整的嚴密的配合系統，缺一不可。該方案可使能源節約30%以上，效益提高30%.

2.1 熔煉設備

熔煉設備的選型，一般都沒引起大家的重視。這是節約能源效益挖潛的大頭。我們選用800kW的串聯逆變電源，為減少一次投入過大，暫選用1t的鋁殼電爐2臺，500kg的鋁殼電爐2臺，這一配置靈活性較大。當生產小件鑄件時，使用500kg的爐子快速熔煉，當生產特大鑄件時，使用2臺1t電爐熔化，若再配以其他的鋼水、鐵水保溫措施，鑄件單重可達 3 t～4 t。

配置：

1）1200kVA變壓器1臺，（同時滿足全廠其他用電）；

2）800kW一拖二串聯逆變電爐1套（1臺電源柜、2只1t電爐、1只500kg電爐）；

3）閉式冷卻塔1臺；

4）烤包爐1臺；

5）3 t鋼包 1只，2t鋼包 2 只、1t鋼包 2只；

6）冒口加熱裝置1套。

安裝：變壓器、電源、電容、電爐之間的距離要越短越好、導線截面要足夠。

2.2 砂處理設備

設備制造企業的水平有低有高，質量有好有壞，價格有多有少；配置有的不盡合理，軟件服務不盡全面。鑄造企業在選型上必須慎之又慎。較好的設備組裝技巧是最有效的辦法。

配置：

1）翻箱機構及落砂斗1套（自制）；

2）水冷式篩分輸送篩1臺（購置）；

3）風選磁選機1臺（購置）；

4）立式砂冷卻塔（或水冷滾筒）1臺（購置）；

5）提升機3臺（自制）；

6）砂庫1座（自制）；

7）除塵器1套（購置）。裝箱加砂采用布袋柔性加砂，以適用不同高度的砂箱操作。

安裝：本系統為二冷三提，占地面積小，運行流程短，節能效果好。

2.3 砂箱及運轉

對非定型產品，砂箱設計必然多樣化，但為使生產連續化，砂箱外形尺寸均為1300mm×1300mm×100mm及1500mm×1500mm×100mm，五面抽氣，部分砂箱在內部一分為二，或根據工件臨時加高。地軌運轉、人力推動，轉盤轉向。為保證特殊鑄件生產，設計地坑箱二座，能自動卸砂和裝箱。可滿足長度3000mm，直徑3000mm或高度為2000mm的鑄件生產。

配置：

1）砂箱：20只，其中5只加內隔（自制）；

2）地箱2座（自建）；

3）地軌（自建）；

4）轉盤6臺（購置）。

安裝：地軌在同一平臺。

2.4 裝砂及澆注

為保證3000t生產能力，設計為2路裝箱加砂工位，5個澆注工位，其中2個振動澆注工位。

配置：

1）砂庫1座（2位共用）（自制）；

2）帶有夾持可升降振實臺2臺（購置）；

3）振動澆注臺2臺（自制）；

4）冒口加熱裝置1套（自制）。

2.5 真空系統

為滿足3～5箱同時澆注，真空系統選擇抽氣量為30m3左右，功率45 kW～55 kW的規格，抽氣接口6個。

2.6 黃區設備

黃區往往是不被重視的工段，但這里恰恰嚴重影響著產量、質量和能耗。

配置：

1）涂料攪拌缸1臺（200kg容量）（自制）；

2）具有太陽能、電能、熱水多種能源的烘房1座（150m2）；

3）固定烘架和活動烘架若干。

安裝：太陽能烘房以后專題介紹，其他根據實際工件，制作。

2.7 白區設備

因產量不大，品種繁雜，投資發泡設備在投資、人力、環保及管理上都不合算。個別產品的模具發泡及泡沫塊均為外協。白區設備7臺電熱切割床及7個修整工位。

2.8 熱處理

為滿足高錳鋼及其它鋼種的生產，配置以下設備：

1）15 m3冷卻水池1座（自建）；

2）煤氣發生爐1臺（購置）；

3）退火爐1臺（自建）；

4）熱處理爐1臺（自建）。

2.9 檢測設備

為確保產品質量，無論企業大小都必須建立相應的化驗檢測室，購置必要的儀器及設備。

1）爐溫測試儀；

2）成分分析儀（化學、光譜）；

3）物理檢測儀（金相、抗力等）；

4）常規計量器具。2.10 定員

1）白區 15人；2）黃區 3人；3）裝箱運轉 4人；4）熔煉澆注4人；5）后整理4人；全員30人。

3 新建或改建企業應注意的問題

新建或改建企業應注意以下幾方面的問題：

1）統籌規劃，不論是一次建成或分期建設，必須有一個完整的統籌計劃，避免建著拆著，拆著建著，這一現象實不少見。

2）合理布局，工序之間、工段之間，要合理布局，盡量縮短流轉距離，提高生產效率。

3）設備選擇，廠房建設要留有余塊，以便擴大改造。

4）軟件更重要，有成套系統，能運轉，但不能生產的企業大有。對工藝不通，技術不精，信息不暢的企業上消失模鑄造，應硬件軟件并重，否則是要走彎路的。