回爐料輸送方式對比分析

吳云祥，楊濤林，余 博

（中國汽車工業工程有限公司，天津 300113）

0 引言

在鑄件生產過程中產生的大量澆道、冒口以及廢品鑄件在完成簡單的破碎、拋丸清理后，需要送回熔煉工部回爐使用，因此也將這些澆道、冒口、廢品鑄件統稱為回爐料。

企業往往希望將不同材質的回爐料，如常見的灰鐵、球鐵、蠕鐵，存儲在不同料坑內，以便生產時準確調用回爐料，降低調整鐵水成分的難度。因此如何將在清理工部產生的回爐料準確有效地輸送至熔煉工部爐后指定位置，成為企業的難點。

以往大多都是將回爐料裝框，使用叉車轉運至熔煉回爐料坑。隨著造型線生產效率的不斷提高，回爐料需要周轉的次數大幅上升，所需的叉車和人工勢必增加，且叉車轉運給企業帶來了諸多不安全因素，如廠內交通安全、雨雪天氣時的爐料安全等[1]。企業越來越不希望使用叉車運輸回爐料，傳統使用叉車運送回爐料的方式將逐漸被機械化輸送方式代替。

根據近些年新建項目的實際使用情況來看，目前行業內使用較好的回爐料輸送方式主要有空中自行葫蘆輸送系統，地溝內皮帶機輸送系統和軌道小車輸送系統。

1 空中自行葫蘆輸送系統

某企業選用的空中自行葫蘆輸送方式，實現了回爐料自動輸送的功能。該輸送方式全線為單軌道輸送，采用的是電動自行小車下掛雙鉤同步電動環鏈葫蘆的結構。該系統由筒式電動翻轉料框、變軌升降系統、平移道岔系統、V 道岔系統等組成。該系統通過自行葫蘆吊裝輸送回爐料料框，按設定的程序，使料框完成下降、接料、起升、行走、下降、翻轉卸料、起升、行走等一套循環動作，實現全線自動運行。

空中自行葫蘆輸送系統的具體工藝流程為：當拋丸清理好的回爐料在稱重平臺堆積到一定重量的時候，自行小車下的料框下降至裝料區裝料，裝滿料后操作者根據回爐料的材質選擇對應卸料坑按放行按鈕，自行小車將料框提升至運行高度，并自動運行至卸料區對應的卸料坑卸料。

某項目空中自行葫蘆方案圖見圖1，實拍圖見圖2。

圖1 空中自行葫蘆方案圖

圖2 空中自行葫蘆實拍圖

空中自行葫蘆輸送系統有顯著的優點：（1）柔性高，運行軌跡不局限于直線、平面，可實現多點受料、多點卸料，可滿足多種材質的回爐料同時輸送；（2）輸送能力較高，在該輸送系統中可以有多個料框同時運行，根據需要設置若干避讓道岔、檢修道岔；（3）料框送料相對獨立，當其中一個料框出現故障時，可在檢修工位維修，不至于使整個系統無法使用；（4）占地面積小、節省空間，由于回爐料是在空中輸送，并不影響下方設備運行[2]；（5）檢修方便，在料框運行軌跡下方有安全護網，一方面是用于安全防護，防止鑄件掉落至地面，減少安全隱患，另一方面可作為檢修平臺，易于系統維護、檢修。

從工程設計的角度來看，空中自行葫蘆輸送系統的輔助鋼結構較多，并且常需借助車間廠房立柱，導致鑄造車間的公用管線布置空間有限，加大了車間公用管線布置難度。由于車間內較多軌道支架、安全護網、立柱等鋼結構，導致車間在立體空間上顯得凌亂、不美觀。車間廠房立柱的受力變大，也會導致車間建設成本增加。較其他輸送方式，空中回爐料輸送系統的故障點較多，后期使用、維護難度相對較大。雖然在料框運行軌跡下方裝有安全護網，但是沒有從設備本身規避料框運行中的風險。自動識別回爐料種類的投資代價太高，所以當卸料點較多時，往往需要在受料點安排人工確認放行，將回爐料送入指定料坑。

2 地溝內皮帶機輸送系統

某企業選用地溝內皮帶機輸送系統，同樣將回爐料自動輸送至爐后料坑。該系統主要由振動輸送槽、皮帶機、翻轉裝置等組成。使用振動輸送槽是為將回爐料較均勻地轉卸至皮帶機上，減少回爐料在皮帶機上卡件的風險。

地溝內皮帶機輸送系統的工藝流程為：經過拋丸清理后的回爐料，通過振動輸送槽轉卸至地溝內的皮帶機上，通過若干級皮帶機的轉運，將回爐料送入熔煉工部爐后，在最后一級皮帶機的出口設置一臺氣動翻轉裝置，通過該翻轉裝置的兩個翻轉工位，可以將回爐料送入兩個不同的回爐料料坑，從而實現了將不同材質回爐料送入不同料坑的功能。

某項目地溝內皮帶輸送系統的受料點與卸料點見圖3、圖4。

圖3 地溝內皮帶機輸送系統受料點

圖4 地溝內皮帶機輸送系統卸料點

地溝內皮帶機輸送系統的優點在于：（1）系統簡單，所使用的都是經濟、成熟的設備，設備一次投資較低且設備本身故障點較少；（2）設備基礎簡單，主要是地溝的開挖處理，基礎造價也低于空中自行葫蘆輸送系統；（3）設備大多都在地坑內，相較與空中自行葫蘆輸送系統，車間環境美觀、整潔，不占用車間面積；（4）系統運行時，危險源較少，保障企業安全生產；（5）一般來說，受料點不需要配置工人。

地溝內皮帶機輸送系統也存在其局限性：（1）可設置的受料點及卸料點不如空中自行葫蘆輸送系統多，比較適用于產品材質較為單一、不混線生產的作業模式；（2）由于設備主要在地溝內，設備維護、檢修難度較大；（3）回爐料料坑只能設置在料池一側，增加后期電爐配料的距離；（4）適合短、中距離輸送，距離太長時，會導致皮帶機轉卸過多，不利于系統的穩定運行；（5）橡膠皮帶存在磨損問題，屬于耗材，需定期更換，導致投產后的使用成本較高；（6）當某個設備出現故障時，全線無法運行，系統過于剛性。

3 軌道小車輸送系統

在地溝內皮帶機輸送系統的基礎上，又改進使用軌道小車背著料框輸送回爐料，軌道可鋪設在地溝內，也可鋪設在空中。本文以地溝內軌道小車輸送系統為例，與地溝內皮帶機輸送系統對比。

該系統主要是由軌道小車、升降機等組成，軌道小車上可加設稱重裝置、翻轉裝置。軌道小車輸送系統的工藝流程為：根據設定好的程序，軌道小車背著空框轉運至受料工位，在受料工位接上一定重量的回爐料后，通過軌道小車的旋轉、升降、運行等動作，最終轉運至熔煉工部爐后料池，使用軌道小車上的翻轉裝置，將回爐料卸至指定料池。某項目軌道小車輸送系統的受料點與卸料點見圖5、6。

圖5 地軌小車輸送系統受料點

圖6 地軌小車輸送系統卸料點

該系統不僅具有地溝內皮帶機輸送系統的所有優點，并且還具有以下優點：（1）地軌小車的后期使用，不存在大量耗材的更換，使用成本低于皮帶機；（2）地溝開挖深度更小，且地溝內主要是軌道，有限空間內的檢修工作量很少，設備維護均可在地面上進行；（3）卸料點可設置的比皮帶機輸送系統更多。

地軌小車輸送系統的程序相對皮帶機輸送系統更復雜，自動化程度更高。地軌小車的升降只能使用升降機，轉向只能使用旋轉機構，一次投資略高于皮帶機輸送系統。地軌小車的受料點越多，避讓工位、程序就越復雜，每增加一處受料點的投資成本遠高于皮帶機，因此更適合受料點單一、鑄件材質種類較多的生產模式。

4 結語

通過以上分析可知，相比傳統使用叉車轉運回爐料的方式，上述三種機械化輸送方式雖然一次投資均有增加，但減少了人工數量，改善了車間的生產環境。回爐料輸送方式的選擇與車間土建公用設計密切相關，因此在車間設計時，就需要把回爐料輸送方式確認好，否則一旦廠房建成，后期再考慮，實現難度較大。

對比三種機械化輸送方式來看，空中自行葫蘆輸送系統，雖然一次投資成本較高，但是得益于其柔性高，受料點、卸料點均可多處設置，當有多條生產線時，其回爐料輸送系統可以共線，該種方式極適用于多品種、多種鑄件材質，且多條造型線布置在同一車間的情況。地溝內的皮帶機輸送系統，一次投資成本最低，但是后期使用成本最高，該系統自動化程度較低，受料點和卸料點均受限，適合產品單一的情況。地軌小車輸送系統的一次投資適中，后期使用成本最低，適合受料點單一，卸料點多處布置的情況。企業在選擇回爐料輸送方式時，可根據自身生產模式的實際情況選擇。