年產2萬噸鑄鋼件和3.6萬噸鋼錠的鑄造車間設計

欒慶冬，劉 佳

（中國航天系統科學與工程研究院，北京 100048）

國內某鑄造廠主要生產石油鉆機、蒸汽輪機、水電設備、冶金、礦山設備鑄鋼件及各類鋼錠。現年生產能力鑄鋼件1.2萬噸。擁有三條自動造型生產線和兩個手工造型工部。由于舊城改造，需整體搬遷到新工業園區，為進一步提升鑄鋼件的生產工藝水平、擴大產能、提高鑄件質量，新增用地面積240畝，需對鑄造車間進行重新設計，文章重點介紹了車間設計中的工藝設備選型及工藝過程，供設計人員參考。

1 生產綱領和工作制度

1.1 生產綱領

年產2萬噸鉆機、水電、火電、冶金、礦山機械鑄鋼件和3.6萬噸鋼錠生產任務。

1.2 工作制度

根據《機械工廠年時基數設計標準》：每周5d工作制，每班8h，全年工作時間為251d。熔煉、模鑄、造型、砂再生、清理為二班制，熱處理為三班制。

2 主要生產工藝及流程

鑄造車間的主要工藝流程是熔煉、造型、制芯、合箱、澆注、落砂、砂再生、清理、熱處理、校驗合格后入庫。

本項目熔煉工藝路線一：采用電弧爐熔化、LF+VD/VOD精煉爐熔煉工藝；熔煉工藝路線二：采用電弧爐熔化、AOD精煉爐熔煉工藝；造型、制芯均采用呋喃樹脂砂生產工藝；舊砂再生采用干法機械搓擦再生工藝。

3 主要工藝說明

3.1 生產準備工部

本工部主要任務是對冶煉材料進行準備，將準備好的原輔材料在生產前運送到相應的場所。爐料存儲由廢鋼處理庫和備料庫兩部份組成，主要配備電磁起重機、氣體切割機、電子地衡，配好的爐料料籃由電動平車分別運往熔煉跨內由行車吊運對電爐進行加料。

3.2 熔煉工部

根據最大鋼錠所需鋼水量為90t、最大鑄件所需鋼水量為150t和其材質要求選擇精煉設備。選用兩臺電弧爐，其中一臺30t電弧爐（最大出鋼水量40t），另利用原有一臺10t電弧爐和一臺10tAOD精煉爐。為確保一次需提供150t鋼水量，再配備1套40tLF鋼包精煉爐和1套45t VD/VOD精煉爐及1臺30tAOD精煉爐，可保證采用多包滿足最大鑄鋼件所需鋼水量。

3.3 模鑄工部

雙真空鑄錠工藝：根據生產綱領要求，選用2座90t真空鑄錠室（VC）、三座50t真空鑄錠室。90tVC承擔50～80t鋼錠制作任務，50tVC承擔20～50t鋼錠制作任務。

90t級鋼錠工藝流程：30t電爐（30t）→40tLF→45t VD熔煉3爐，分3次澆注到90tVC；50t級鋼錠工藝流程：30t電爐（28t）→40LF→45t VD熔煉2爐，分2次澆注到50tVC。

3.4 造型、制芯工部

造型、制芯采用呋喃樹脂砂生產工藝。造型、制芯廠房共為三跨（27＋24＋18）m，廠房與熔煉跨廠房垂直布置。

27m主要承擔大鑄件造型、合箱、澆注，靠近熔煉跨為布置為合箱澆注區，另一端為為造型區，造型采用移動式混砂機造型。

24 m跨為造型生產線跨，造型線是利用原有1條中型線的部份設備如翻轉起模機，砂箱等工裝，組建1條高速造型圈線，生產率：8型/h，生產線由1臺30 t/h混砂機、震實臺、翻轉起模機、流涂機、表干段和機動滾道組成。

18 m跨為制芯區，設置1條高速制芯圈和1條20 t/h移動混砂機地面制芯線，配有1臺表干烘爐，承擔主要砂芯制作任務。

造型、制芯采用3臺移動式連續混砂機和2臺固定式混砂機混制型（芯）砂，其中60 t/h移動式連續混砂機1臺、40 t/h移動式連續混砂機1臺，20 t/h移動式連續混砂機1臺和1臺30 t/h固定式混砂機、1臺15 t/h固定式混砂機。

由于生產產品大型、厚重，對面砂耐高溫要求高，對采用的鉻鐵礦面砂比較大，要求造型移動式混砂機同時具備鉻鐵礦面砂混制能力。60t/h移動式連續混砂機每臺配備鉻鐵礦砂面砂20t/h混制能力。

3.5 落砂工部

鑄型冷卻后通過平車運至預清理跨落砂。落砂裝置采用2臺振動落砂機組成一體，根據鑄型重量，采用整型落砂或分箱落砂，落砂機配備除塵凈化處理。

3.6 砂再生工部

砂再生工部由落砂、預清理、砂再生組成，通過工時計算，采用2套20t/h砂再生裝置，砂再生回收率≥85%。

砂再生工藝流程：落砂→磁選→振動破碎預再生→二級離心（或搓揉）→風選→砂溫調節→再生砂砂斗→鉻鐵礦砂分離裝置→石英砂（鉻鐵礦砂）砂斗→混砂機上方砂斗。

3.7 清理及熱處理工部

鑄件經冷卻后在預清理跨采用手工風鏟清砂，然后運至清理區，首先進行拋丸表面處理，再進行澆冒口切割，采用碳弧氣刨去除鑄件的飛邊毛刺，對有缺陷的鑄件進行焊補。

采用5臺熱處理爐，其中8×6×4m臺車式熱處理爐2臺、5.4×4.5×3 m臺車式熱處理爐3臺，考慮產品中部份為高錳鋼鑄件，其中1臺5.4×4.5×3 m臺車式熱處理爐配備1座淬火水池。

采用3臺拋（噴）丸清理設備，其中臺車式拋噴丸室對大件進行清砂和表面處理。采用2臺吊鉤式拋丸清理機對中小件表面處理。為對工藝有特殊要求，需進行的二次冒口切割的鑄件，在清理跨內二次澆冒切割區進行切割。

4 環境保護與勞動安全衛生

電弧爐除塵采用屋頂罩、移動式半密閉罩相結合的方式，LF精煉爐、AOD精煉爐除塵采用移動式半密閉罩，熔煉產生的煙塵通過收塵罩，進入布袋除塵器，經過濾處理后，達標后排放。

在落砂過程，將產生大量的粉塵，粉采用側吸式吸塵罩捕捉并進入布袋除塵器進行凈化處理，尾氣達標后室外高空排放。

5 結語

該項目已建成投產兩年，工藝設備布局合理，物流順暢，運轉情況良好。本車間工藝設計采用了較為先進的設計思想和理念，應用了成熟、先進的技術及創新設計，可為同類鑄造車間設計提供參考。