李東明，劉宏亮（中國(guó)汽車工業(yè)工程有限公司，天津 300113）

鑄造車間鐵液自動(dòng)化輸送探討

李東明，劉宏亮
（中國(guó)汽車工業(yè)工程有限公司，天津 300113）

結(jié)合工程項(xiàng)目案例，探討了關(guān)于鑄造車間鐵液的自動(dòng)化輸送形式，對(duì)自行葫蘆輸送系統(tǒng)與地軌小車輸送系統(tǒng)兩種方式進(jìn)行了比較分析。兩種輸送方式均能適應(yīng)工藝生產(chǎn)需求，且都實(shí)現(xiàn)了鐵液的自動(dòng)化輸送。相對(duì)來(lái)說(shuō)，地軌小車的輸送方式更接近傳統(tǒng)熔煉操作方式，易于被車間使用人員接受，安全性也更高。

車間設(shè)計(jì)；自行葫蘆輸送系統(tǒng)；地軌小車輸送系統(tǒng)

隨著我國(guó)制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的實(shí)施和《中國(guó)制造2025》行動(dòng)綱領(lǐng)的發(fā)布，國(guó)內(nèi)制造業(yè)將告別傳統(tǒng)規(guī)模經(jīng)濟(jì)的發(fā)展模式，向自動(dòng)化、數(shù)字化、信息化、智能化、互聯(lián)網(wǎng)化方向發(fā)展、轉(zhuǎn)型。鑄造行業(yè)是制造業(yè)的基礎(chǔ)行業(yè)，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必然要求鑄造技術(shù)不斷的進(jìn)步，逐漸改進(jìn)傳統(tǒng)鑄造生產(chǎn)模式，向智能制造、信息化、“綠色鑄造”模式轉(zhuǎn)型，這對(duì)鑄造企業(yè)信息化水平和自動(dòng)化生產(chǎn)程度提出了相當(dāng)高的要求。

近年來(lái)我國(guó)鑄造企業(yè)的自動(dòng)化水平得到了大幅提升，尤其新建的項(xiàng)目大量應(yīng)用自動(dòng)化設(shè)備，如自動(dòng)化的制芯中心、砂芯儲(chǔ)存及輸送系統(tǒng)、鑄件自動(dòng)清理生產(chǎn)線等。但仍有一些生產(chǎn)環(huán)節(jié)仍采用傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式、自動(dòng)化水平不高，如熔煉工部的鐵液轉(zhuǎn)運(yùn)，仍大量采用傳統(tǒng)的人工操作行車、叉車進(jìn)行搬運(yùn)，存在車間環(huán)境差、效率低、安全程度低、生產(chǎn)成本高、工人勞動(dòng)量大等問(wèn)題[1]。

受某公司的委托，我公司承擔(dān)其新建鑄造車間的設(shè)計(jì)工作，針對(duì)如何實(shí)現(xiàn)熔煉鐵液的自動(dòng)輸送問(wèn)題，就不同實(shí)施方案進(jìn)行了探討、分析，本文重點(diǎn)對(duì)自行葫蘆輸送方案與地軌小車輸送方案進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和比較，以供同行設(shè)計(jì)參考。

1 設(shè)計(jì)要求

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)熔煉工部與造型工部為縱橫跨布置，見(jiàn)圖1所示。

圖1 車間布置圖

熔煉工部配置3套6 t/h中頻無(wú)芯感應(yīng)熔煉電爐（雙爐體），造型線為雙主機(jī)靜壓造型，設(shè)計(jì)生產(chǎn)率為240整型/h，由于生產(chǎn)率較高，配置了兩臺(tái)傾轉(zhuǎn)澆注機(jī)交替進(jìn)行定點(diǎn)澆注，兩臺(tái)澆注機(jī)澆注位置間隔5個(gè)砂箱，平均澆注重量為52 kg/箱，澆注機(jī)澆注時(shí)間9 s/箱，擬采用澆包規(guī)格為1 t，采用喂絲球化處理工藝。

2 自行葫蘆輸送方案

2.1 自行葫蘆輸送系統(tǒng)介紹

自行葫蘆輸送系統(tǒng)在汽車及物流輸送行業(yè)應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，在鑄造車間的使用還比較少。該系統(tǒng)自行葫蘆使用冶金專用電動(dòng)葫蘆，在閉式或開(kāi)式軌道上同時(shí)布置多臺(tái)葫蘆，可實(shí)現(xiàn)鐵液輸送的自動(dòng)化。系統(tǒng)主要由自行小車組、冶金環(huán)鏈葫蘆、電子稱重系統(tǒng)、滑觸線供電系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、平移機(jī)構(gòu)、維修道岔、安全防護(hù)系統(tǒng)等組成。

輸送過(guò)程中澆包可用保溫蓋保溫，保溫蓋有多種形式，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)加蓋和開(kāi)蓋動(dòng)作，根據(jù)需要還可以選擇帶導(dǎo)流槽的保溫蓋，便于接鐵液。輸送系統(tǒng)采用PLC集中控制，配有中央控制臺(tái)、控制柜、模擬屏等，可根據(jù)不同使用要求，選擇控制方式及控制模式，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、半自動(dòng)控制、手動(dòng)控制，具有各工位聯(lián)鎖、互鎖功能，并帶有故障診斷、報(bào)警功能以及聯(lián)網(wǎng)功能，可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，及與其他控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息交換。

2.2 自行葫蘆輸送方案及流程

根據(jù)本項(xiàng)目車間布置及工藝要求，規(guī)劃的自行葫蘆鐵液輸送方案平面布置圖如圖2所示。

圖2 自行葫蘆鐵液輸送方案平面布置圖

以出鐵距離澆注最遠(yuǎn)的6#爐體與澆注機(jī)B為例，分析輸送系統(tǒng)的運(yùn)行流程及相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。

根據(jù)表1中數(shù)據(jù)分析，該系統(tǒng)鐵液包在線輸送周期為590.5 s，則單臺(tái)鐵液包小時(shí)可輸送鐵液噸位為（3600÷590.5）×1t=6.1(t)，3套6 t/h熔煉電爐需要該系統(tǒng)同時(shí)在線輸送鐵液包數(shù)量為（3×6）÷6.1≈3個(gè)；澆注機(jī)的鐵液補(bǔ)充周期為（590.5÷3+30+20）=246（s），小于澆注機(jī)澆注一包鐵液的時(shí)間285 s，即配置3個(gè)鐵液包的輸送能力可以滿足澆注機(jī)鐵液需求，輸送系統(tǒng)可再設(shè)1個(gè)鐵液包作為備用。

表1 自行葫蘆輸送方案流程表

采用該系統(tǒng)具有以下優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)方面：①生產(chǎn)率自動(dòng)化程度高、效率高，實(shí)現(xiàn)了鐵液的連續(xù)自動(dòng)化運(yùn)輸；②可多臺(tái)自行葫蘆同時(shí)在環(huán)軌上運(yùn)行，根據(jù)澆注工藝需求進(jìn)行配置；③可在線完成出鐵、孕育、扒渣、球化、測(cè)溫的生產(chǎn)工藝要求；④降低了車間人員的強(qiáng)度，改善了車間環(huán)境。

缺點(diǎn)方面：①鐵液在空中進(jìn)行輸送，對(duì)設(shè)備的可靠性、安全性要求很高；②對(duì)設(shè)備維修保養(yǎng)方面的要求較高；③設(shè)備控制系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，達(dá)到滿足實(shí)際使用要求的調(diào)試周期較長(zhǎng)，且對(duì)工廠相關(guān)技術(shù)人員的素質(zhì)要求高。

3 地軌小車輸送系統(tǒng)

3.1 地軌小車輸送系統(tǒng)介紹

地軌小車輸送系統(tǒng)由接鐵液轉(zhuǎn)運(yùn)車、過(guò)跨轉(zhuǎn)運(yùn)車配合過(guò)渡輥道使用，分工完成鐵液的出鐵、球化和澆包的輸送等工序，可以實(shí)現(xiàn)鑄造車間鐵液的全自動(dòng)輸送。一般該系統(tǒng)的組成為接鐵液轉(zhuǎn)運(yùn)車、過(guò)渡輥道、傾倒裝置（負(fù)責(zé)倒包）、進(jìn)包輥道、傾倒殘液機(jī)構(gòu)、過(guò)跨轉(zhuǎn)運(yùn)車、稱重系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、軌道系統(tǒng)及安全防護(hù)設(shè)施等。接鐵液轉(zhuǎn)運(yùn)車輥道可小幅度的升降和水平調(diào)整位置，可以在爐前調(diào)整鐵液包位置以便于電爐出鐵，同過(guò)跨轉(zhuǎn)運(yùn)車一樣都可配有自動(dòng)保溫蓋，在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中減少溫度損失。

鐵液包從過(guò)渡輥道至過(guò)跨轉(zhuǎn)運(yùn)車的操作，根據(jù)工藝要求可選擇倒包或者不倒包操作，倒包操作可以在倒包過(guò)程中進(jìn)行初次的孕育處理，不倒包則可以全程使用與澆注機(jī)通用的澆包。該系統(tǒng)也采用PLC集中控制，可實(shí)現(xiàn)全程各工序環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并可以聯(lián)網(wǎng)。

3.2 地軌小車輸送方案平面布置

根據(jù)本項(xiàng)目車間布置及工藝要求，規(guī)劃的地軌小車鐵液輸送方案平面布置圖如圖3所示。

圖3 地軌小車鐵液輸送方案平面布置圖

同樣以出鐵距離澆注最遠(yuǎn)的6#爐體為例，分析該輸送系統(tǒng)的運(yùn)行流程及相關(guān)數(shù)據(jù)如表2所示。

根據(jù)表2中數(shù)據(jù)分析，該系統(tǒng)接鐵液轉(zhuǎn)運(yùn)車運(yùn)行周期、過(guò)渡輥道周轉(zhuǎn)周期、過(guò)跨小車運(yùn)行周期均小于澆注機(jī)的澆注周期，只要在接鐵液轉(zhuǎn)運(yùn)車、過(guò)渡輥道、過(guò)跨轉(zhuǎn)運(yùn)車、澆注機(jī)上同時(shí)有1個(gè)鐵液包運(yùn)行，即可實(shí)現(xiàn)鐵液輸送的連續(xù)自動(dòng)運(yùn)行，并可滿足造型線澆注的鐵液需求。

表2 地軌小車輸送方案流程表

采用該系統(tǒng)具有以下優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)方面：①自動(dòng)化程度高、效率高，實(shí)現(xiàn)了鐵液的連續(xù)自動(dòng)化運(yùn)輸；②系統(tǒng)均在地面上運(yùn)輸，系統(tǒng)安全性高；③控制系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，調(diào)試周期短；④可滿足熔煉工部的出鐵、孕育、扒渣、球化、測(cè)溫的生產(chǎn)要求；⑤降低了車間人員的強(qiáng)度，改善了車間環(huán)境。

缺點(diǎn)方面：①過(guò)跨輸送小車在地面軌道上運(yùn)行，橫跨車間通道，對(duì)車間內(nèi)物料通行有所影響；②對(duì)設(shè)備維修保養(yǎng)的要求較高；③設(shè)備一次性投資大。

4 結(jié)論

根據(jù)上述分析，兩種自動(dòng)化輸送方式均能適應(yīng)本項(xiàng)目的工藝生產(chǎn)需求，且都實(shí)現(xiàn)了鐵液的自動(dòng)化輸送；相對(duì)來(lái)說(shuō)，地軌小車的輸送方式，更接近傳統(tǒng)熔煉操作方式，易于被車間使用人員接受，安全性也更高，本項(xiàng)目最終選擇了該輸送方案。

鐵液自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)，徹底改變了傳統(tǒng)電爐熔煉爐前操作組織形式，可以說(shuō)是對(duì)傳統(tǒng)熔煉爐前操作的一場(chǎng)革命。提高鑄造生產(chǎn)車間的自動(dòng)化水平，推廣鐵液自動(dòng)化輸送系統(tǒng)的應(yīng)用，是鑄造行業(yè)向智能化、數(shù)字化方向發(fā)展的趨勢(shì)。。

[1] 汪海峰．熔煉自動(dòng)化技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用和趨勢(shì)[J]．金屬加工（熱加工），2015（11）：9-12.

[2] 陳放平， 焦振功， 彭宏泉， 等.QH550型遙控車在鐵液轉(zhuǎn)運(yùn)中的應(yīng)用[J].中國(guó)鑄造裝備與技術(shù),2002(5).

Discussion on automatic conveying of molten iron for casting workshop

LI DongMing, LIU HongLiang
(Automotive Engineering Corporation, Foundry Engineering Division, Tianjin 300113，China )

Based on a construction project instance, this paper discussed automatic conveying of molten iron for casting workshop. Comparative analysis was made between automatic hoist conveying system and railed truck conveying system.

workshop design; automatic hoist conveying system; railed truck conveying system

TG232.7；

A；

1 006-9 658（201 6）06-0042-04

10.3969/j.issn.1 006-9 658.2016.06.01 3

2016-05-20

稿件編號(hào):1605-1384

李東明（1984—），男，碩士,工程師，主要從事鑄造車間工程設(shè)計(jì).