萬噸消失模生產線工藝布置及改進優化

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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萬噸消失模生產線工藝布置及改進優化

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線系統構成，闡述了生產線的總體布置思路，介紹了生產線在設計過程中的改進優化和安裝過程中對設備設施的改進措施以及從中取得的一些經驗。

關鍵詞：消失模；工藝布置；改進

稿件編號:1511- 1127

0 引言

消失模鑄造工藝經過近年來的研究與發展，已逐步趨于成熟，國內外已將其成功地應用于生產實踐。20世紀90年代初，美國通用汽車公司率先應用于發動機的缸體缸蓋制造，實現了大批量工業化生產并取得成功。20世紀90年代末山西華恩集團有限公司、合肥鑄鍛廠和安徽全椒柴油機廠等7家單位從國外引進單機、主要設備和鑄造生產線，其中3家還整套引進了EPC生產線。

一拖（洛陽）鑄造有限公司萬噸消失模生產線經過前期的項目立項、工藝論證、精心組織，于2014 年12月底開始設備調試、工藝驗證， 次年4月達產達效。一期建設綱領為新增年產1.5萬噸優質灰鐵鑄件。項目建設用地位于中國一拖（洛陽）集團有限公司院內，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 總體布置規劃

在現有廠區內進行改造，緊密結合生產實際和發展需要，充分利用現有廠區土地、廠房、公用動力系統和公共設施資源，實現投資小、周期短、見效快的產能調整。消失模（一期）區域布置（見圖1）

圖1 消失模（一期）區域布置

1.2 生產系統構成

消失模生產系統由白區、黑區兩大部分組成。按工藝路線劃分為五個工部：由白區、黃區組成的制模工部、黑區的造型工部、熔化澆注工部、回用砂處理工部、清理工部。

1.3 白區

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

1.4 黑區

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

圖2 消失模（一期）白區工藝路線

圖3 消失模（一期）黑區工藝路線

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、風選、磁選、除塵、輸送、存儲等設備。全線電控采用西門子 S7-PLC系統，每臺造型機在線設置電控子站，采用PLC彩屏數顯并與生產線聯控，實現自動化運行。砂處理能力>50 t/h，庫容400 t，型砂回收率≥95%。除塵系統選用氣箱脈沖袋式除塵器，各揚塵點均設有氣動蝶閥控制各點的除塵風量及開啟時間。總排風量90 000 m3/h，設備總除塵風量88 000 m3/h、過濾面積1 056 m2。根據工藝分析，設計造型裝箱鑄件數量按每箱4件考慮，造型設計運行速度20 箱/h，澆注保壓時間≥36 min，設計鑄件冷卻開箱時間≥180 min。

1.6 澆注

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

1.7 清理

消失模生產線生產的鑄件落砂后，鑄件經500kg主從控制機械手抓取到輸送鱗板上，鱗板運行節拍略高于單個鑄件在落砂床上的輸送節拍。鱗板轉運至清理工部，由人工將鑄件吊掛拋丸機進行清理。鑄件打磨清理后，經檢查合格上懸鏈進行鑄件浸漆。

2 改進優化措施的具體內容

2.1 設計過程的改進優化

本項目總的生產綱領為新增年產3.5萬噸優質灰鐵鑄件。因此，要在初步設計規劃中綜合考慮，分步實施。

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

(2)黑區廠房結構、建筑為今后的的續建預留設計接口。

(3)白區工藝設備基礎一次埋設到位，避免今后的二次投入。

(4)白區工藝設備為今后的設備升級打下基礎，樓板載荷提前考慮在內。

(5)加大對廠房內單機設備的噪聲控制，使其降低在合理范圍內。

(6)黑白區工藝布局添加人性化設計，在廠房內新增衛生間、采暖、送冷風等輔助設施，改善職工的工作環境。

2.2 設備安裝過程優化改進

設備安裝自2014年8月進駐現場安裝2014 年12月調試結束歷時四個多月，安裝設備500多臺/套，設備總重接近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 現場噪聲環境的改進

(1)沸騰床噪聲改進措施。風機出風口剛性連接改為軟連接；風機吸風口加裝消音器；風機排風管地面以上安裝改為地下管溝內封閉安裝并填埋干砂；風機排風管道與沸騰床入風口剛性直角聯接改為剛性夾角聯接；加大風管材料壁厚；地面裸露風管懸空部位加裝固定支撐點，風管外表面包裹隔音材料。在設備調試初期環境噪聲一度達到108 db，改進后達到80 db。降噪效果明顯。

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

2.2.2 尾氣排放環境的改進。

增加室內排風系統降低室內廢氣濃度；全密封水環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境的污染；增加水環式真空泵水箱自動補水、溢流裝置減輕水質污染；調整補風閥的開口設置提高催化燃燒的工作效率，閥口由原來的全開調整為開啟1/3；改變離心風機旁通管進風口位置，利用旁通管替代補風閥，從而降低系統風損；調整系統程序增加延時控制。經過4個多月的設備運行，專業檢測單位進行氣相色譜分析，廢氣濃度均遠遠低于TJ36—1979國家標準，順利通過了環保部門檢測驗收。同時該設備操作簡單，使用可靠，達到了預期效果，檢測結果如表1所示。

表1 廢氣排濃度檢測結果 mg/m3

2.2.3 貨運升降平臺的安全性提升

在原有設備廠家安裝條件的基礎上采取優化程序互鎖設計、增加液壓防掉落保護與機械外防護裝置、增設聲光報警器，充分保證升降平臺在使用過程中安全可靠。

2.2.4 改善泵房濕度環境，專業水泵標準化

我公司消失模生產線建設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供水系統不能離主設備太遠，又要盡可能充分利用原有廠房內基礎地貌，降低投資運行成本。經過充分論證、研究最終確定，將消失模黑白區水池、消防水池依托原廠房砂庫地坑建設。項目建成后，由于水池底標高在-5 m位置，水池上表面在地表0.0面并作承重蓋板設計。生產過程中熱交換產生的水汽聚集在地下室內難以及時排出，地下濕度過大。因此，采用在水池地表上方增設較多的散熱百葉窗，并且加裝地面向下的送風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。

消失模的制冷系統是整個水冷卻系統的關鍵環節，出水口的溫度高低直接影響到產品質量及設備的正常運行狀態。在設備安裝初期，由于制冷系統配套的45 kW和30 kW兩個水泵電機是專業廠家配套產品，市場采購和維修較為困難，一旦出現故障將很難及時排除。因此，調整合適配型更換特種電機勢在必行。經過對市場上通用型電機的各個參數對比，改變原有水泵和電機的聯接方式，成功對原有電機進行替換轉型，目前使用情況良好。

2.2.5 加強6S現場管理標準，提升安裝職業水平

良好的企業形象和整潔的作業環境是我公司6S管理中的重要內容，在現場抓安全、抓進度、抓質量的同時對施工方現場的嚴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是國內某廠與我公司相同設備、不同管理模式下的消失模自動生產線。

圖4 不同管理模式下的消失模自動線

3 結語

我公司萬噸消失模全自動生產線自投產運行以來，以其高效的運行方式，嚴謹的工作態度，在最短的時間內完成了產品由調試到量產、穩產的快速過渡，在實現環境改善、節能降耗、綠色環保的同時有效的推動了企業快速可持續健康發展，同時也為消失模行業的大力推廣做出了貢獻。

參考文獻

[1] 高成勛，孫黃龍，戴亞坤，等.國內消失模鑄造關鍵性功能型設備和生產線的現狀和展望[J].中國鑄造裝備與技術 ，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,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；

文獻標識碼：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應用及新產品設計開發.