■汪海峰，連速

一、概述

我公司于2009年正式搬遷至現(xiàn)址進行生產(chǎn)，主要產(chǎn)品為發(fā)動機缸體和曲軸，材質(zhì)包括灰鑄鐵與球墨鑄鐵。實際生產(chǎn)中，采用沖入法與倒包（處理包倒入澆注包）相結(jié)合的方式進行鐵液的澆注，而倒包的操作方式造成了很多弊端，對成本、效率、環(huán)境、安全及質(zhì)量等多方面造成了直接或間接的消極影響，成為公認的困擾業(yè)界的難題。經(jīng)過與國內(nèi)外鑄造行業(yè)的專家進行深入的交流，我們了解到目前最高效、最直接實現(xiàn)鐵液澆注不倒包的方式就是采用鐵液自動搬運系統(tǒng)，并在長期的調(diào)研考察過程中，我們對此也有了清晰的認識。

本文通過對傳統(tǒng)鐵液轉(zhuǎn)運方式及國內(nèi)外不同形式的鐵液自動搬運系統(tǒng)的介紹及對比，充分體現(xiàn)了鐵液自動搬運系統(tǒng)在實現(xiàn)鐵液澆注不倒包方面的優(yōu)勢，同時我們將調(diào)研成果積極應(yīng)用到新工廠規(guī)劃及目前生產(chǎn)線的改造之中，希望借此與大家共同探討。

二、傳統(tǒng)鐵液轉(zhuǎn)運方式

1. 傳統(tǒng)鐵液轉(zhuǎn)運過程

目前，幾乎多數(shù)生產(chǎn)球墨鑄鐵的鑄造企業(yè)都在沿用倒包操作方式，其具體過程是橋式起重機吊運處理包接鐵液（見圖1），達到要求重量后，由橋式起重機將處理包轉(zhuǎn)移至定置區(qū)進行扒渣、測溫工序(見圖2)，然后將鐵液由處理包倒至澆注包（見圖3），最后由叉車轉(zhuǎn)運到澆注機進行澆注（見圖4）。

2. 存在問題

根據(jù)我廠的實際應(yīng)用，傳統(tǒng)鐵液澆注的倒包工藝存在以下幾方面的弊端。

（1）效率 每次的搬倒操作需耗時30s，按年產(chǎn)20 000t鑄件計算，每年浪費工時高達208h。

（2）安全 倒包過程中的鐵液四濺、橋式起重機吊運的高空作業(yè)，都是極大的安全隱患，且現(xiàn)場環(huán)境雜亂。

（3）成本 一方面，由于倒包操作時，為保證澆注溫度，就必然要提高鐵液的出爐溫度，相應(yīng)地增加了電能消耗；另一方面，由于出爐溫度高，球化劑的燒損大，為保證球化效果，必須提高球化劑加入量。粗略統(tǒng)計，按年產(chǎn)20 000t鑄件計算，每年二者需多消耗成本高達20多萬元。

三、鐵液自動搬運系統(tǒng)

為解決上述難題，特別是如何實現(xiàn)球墨鑄鐵澆注不倒包，鑄造工作者一直在探索。隨著科技的高速發(fā)展，鐵液搬運自動化的成功應(yīng)用徹底改變了傳統(tǒng)鐵液的轉(zhuǎn)運方式，其通過將鐵液的接打、轉(zhuǎn)運、球化、扒渣與澆注機銜接等工序?qū)崿F(xiàn)高度自動化，滿足球墨鑄鐵、灰鑄鐵的生產(chǎn)要求，整個過程使用澆注包即可完成，也就從根本上消除了倒包操作。具體到球化處理形式上可采用喂絲球化和沖入法兩種方式。

1. 鐵液自動搬運系統(tǒng)與喂絲球化相結(jié)合

據(jù)了解，這種組合形式由于基礎(chǔ)條件要求較高（包括造價、布局、維護等），多為國外鑄造企業(yè)采用，其布局形式如圖5所示，這種方式有以下幾個特點：

（1）采用軌道實現(xiàn)鐵液搬運的自動化，操作人員少，節(jié)約人工成本。

（2）采用喂絲法處理球墨鑄鐵，環(huán)境好且澆注包不易掛渣，澆注包結(jié)構(gòu)簡單，易實現(xiàn)自動化。

（3）自動傾斜式扒渣工藝，澆注包可后傾，人工勞動強度降低。

（4）電爐與造型線“一”字布局方式，布局緊湊，占地少，鐵液搬運裝置的用電走線沿墻壁做出，簡單易行。

部分現(xiàn)場照片見圖6～圖11。

圖1 吊運處理包接鐵液

圖2 定置區(qū)扒渣、測溫

圖3 鐵液從處理包倒入澆注包

圖4 叉車轉(zhuǎn)運至澆注機澆注

圖5 現(xiàn)場布局

圖6 中頻感應(yīng)電爐

圖7 接鐵液工位

圖8 喂絲球化

圖9 后傾扒渣

圖10 臺車運轉(zhuǎn)

圖11 澆注

2. 鐵液自動搬運系統(tǒng)與沖入法相結(jié)合

現(xiàn)場布置如圖12所示。

結(jié)構(gòu)特點如下：

（1）采用鐵液自動搬運系統(tǒng)轉(zhuǎn)運，鐵液造型線與4臺電爐呈“T”字形布局。

（2）臺車自動完成澆注包轉(zhuǎn)運，不需要叉車，橋式起重機在系統(tǒng)中只起到回鐵液的作用，利用率較低。

（3）使用溜槽固定鐵液流向，但溜槽設(shè)置在鐵液轉(zhuǎn)運臺車之上，隨搬運系統(tǒng)移動，采用天然氣烘烤。

（4）澆注包未設(shè)置扒渣口，將鐵液搬運至澆注機前進行人工扒渣，操作位有踏臺，鐵液較干凈，人工勞動強度低。

（5）稱重方式為臺稱式，臺秤隨臺車移動，出鐵重量在爐上操作臺有顯示，并設(shè)有超重提示。

（6）球化劑人工加入，操作位置在“T”字形布局的轉(zhuǎn)角處。

（7）球墨鑄鐵包使用周期為1000包次，原則為新筑澆注包進行球墨鑄鐵生產(chǎn)，隨著次數(shù)增加改為灰鑄鐵生產(chǎn)，期間不進行專項修補，直至重新修筑。

四、傳統(tǒng)方式與自動搬運系統(tǒng)對比

根據(jù)我廠的實際經(jīng)驗，鐵液自動搬運系統(tǒng)在實現(xiàn)了澆注不倒包的同時，大幅提升了生產(chǎn)效率、環(huán)境安全、工藝質(zhì)量及操作性，而且降低了成本。但是，鐵液自動搬運系統(tǒng)不可避免地要增加前期投資成本，且由于自動化程度高，一旦出現(xiàn)問題，會帶來不小的麻煩，所以對系統(tǒng)的保養(yǎng)維護是保證良好使用的重中之重。兩者對比見附表。

圖12 現(xiàn)場系統(tǒng)布置

傳統(tǒng)方式與自動搬運系統(tǒng)對比

五、對新建廠的規(guī)劃及現(xiàn)生產(chǎn)改造的一些啟示

1. 新工廠建設(shè)規(guī)劃

隨著企業(yè)的日益發(fā)展，現(xiàn)有的生產(chǎn)能力將無法滿足日益增長的產(chǎn)能需求，為此公司規(guī)劃建立一個自動化程度較高、安全環(huán)保的現(xiàn)代化新工廠，熔化工部作為鑄造車間5大工部中的重點工序得到了高度重視，通過傳統(tǒng)方式與自動化搬運的對比，實現(xiàn)鐵液澆注不倒包是必然的選擇，結(jié)合工廠的整體規(guī)劃，新工廠計劃采用“L”形布局，在球化處理方面考慮到我廠多年生產(chǎn)經(jīng)驗，以及不掌握喂絲技術(shù)的實際情況，原則上采用沖入法，圖13是我廠參考國內(nèi)企業(yè)設(shè)計的布局方式。

2. 生產(chǎn)改造

針對我廠倒包操作的現(xiàn)場改造，雖然受資金投入、改造難度、基礎(chǔ)條件等方面的制約而無法實現(xiàn)軌道自動化，但通過對采用沖入法自動搬運系統(tǒng)使用廠家的考察，我們發(fā)現(xiàn)可以采用溜槽的方式來解決倒包操作帶來的弊端，由叉車負責鐵液的轉(zhuǎn)運，取消橋式起重機的高空作業(yè)。

首先，使用溜槽可以實現(xiàn)鐵液的定向澆注，特別是對于球墨鑄鐵生產(chǎn)，確保了鐵液能夠準確沖入球化室，為實現(xiàn)良好球化效果提供了重要前提。

其次，對爐前進行改造，增加了地秤及承托溜槽的龍門架，經(jīng)過對地秤與顯示屏信號輸入、輸出的防護，保證了其使用的可行性，從而取消了橋式起重機吊秤的作業(yè)。

另外，在對澆注包進行設(shè)計改造后，通過品保部門的工藝驗證，采用澆注包直接進行球化澆注的可行性也得到了認可，至此，采用溜槽與地秤相結(jié)合的方式也實現(xiàn)了鐵液澆注的不倒包工藝（整體改造如圖14所示），現(xiàn)場的部分照片見圖15～圖18。

六、結(jié)語

隨著社會的進步，安全環(huán)境標準的提高，人工費用的增長，鑄造生產(chǎn)自動化的需求越來越迫切，尤其熔化工部是一個溫度高、環(huán)境差、安全度低的工作場所，更加需要提高自動化程度，因此改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)操作方式，徹底取消倒包操作帶來的各種弊端迫在眉睫，盡管鐵液自動搬運系統(tǒng)前期的資金投入較大，系統(tǒng)的維護保養(yǎng)需要專業(yè)化，但其在實現(xiàn)鐵液澆注不倒包方面無疑具有顛覆性的優(yōu)勢，相信大多數(shù)鑄造企業(yè)對其都是望而卻步的，然而不可否認，熔煉自動化必將是鑄造行業(yè)未來發(fā)展的方向，即使無法實現(xiàn)全部自動化，我們也要做到持續(xù)改善，在現(xiàn)有資源的基礎(chǔ)上不斷突破，為企業(yè)員工創(chuàng)造更加良好的職場環(huán)境。

圖13 新廠規(guī)劃布局

圖14 整體改造

圖15 爐前全貌

圖16 接打鐵液

圖17 叉車運轉(zhuǎn)

圖18 剩余鐵液處理