程戰(zhàn)鋒 姜飛

摘 要：介紹了原消失?；诣F生產(chǎn)線改造為消失模鋁合金生產(chǎn)線，設備改造過程中各個環(huán)節(jié)改造要點分析說明，投產(chǎn)后，設備生產(chǎn)效率的提升。

關鍵詞：消失模；鋁合金；鑄造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.021

消失模鑄造工藝有較高的尺寸精度，表面光潔度高，加工余量小，成本低。鑄件無飛邊、毛刺，鑄件清理工序費用低。它以諸多的優(yōu)越性，已經(jīng)在國內(nèi)外得到廣泛推廣。目前國內(nèi)消失模灰鐵工藝及設備較為成熟。隨著輕量化的逐步需求，部分鋁合金鑄件替代灰鐵件已經(jīng)成為趨勢。我公司已攻關消失模鋁合金工藝技術近10年，目前已經(jīng)達到成品率98%以上，處于國內(nèi)領先水平。使用的生產(chǎn)線由美國富康線、德國史杰克西熔煉爐、美國派羅特克鋁液凈化系統(tǒng)、德國ABB機器人澆筑系統(tǒng)等以及其他輔助設備組成。國內(nèi)暫無專業(yè)設計制作廠家。根據(jù)公司規(guī)劃，計劃利用最少投資對一條閑置的國產(chǎn)消失?；诣F鑄造生產(chǎn)線進行改造為鋁合金生產(chǎn)線。

1 原消失模灰鐵生產(chǎn)線組成部分簡要說明

原灰鐵生產(chǎn)線為2條混用線，單條線包含2臺中頻熔煉爐，1臺半自動澆注機，1條造型推箱線，2套抽真空系統(tǒng)，1條混合砂處理系統(tǒng)，1套熔煉爐用布袋式除塵器，3套造型線及砂處理除塵系統(tǒng)等以及冷卻塔、壓縮空氣過濾器、鑄件輸送懸鏈等輔助設備。

2 改造鋁合金生產(chǎn)線前的問題匯總及討論

雖然都為消失模鑄造，灰鐵和鋁合金的設備大不相同。根據(jù)公司原有一條美國進口鋁合金消失模生產(chǎn)線的使用經(jīng)驗及現(xiàn)有設備現(xiàn)狀，總結問題如下：

2.1 熔煉設備

（1）中頻感應爐感應線圈通電后，在金屬爐料內(nèi)產(chǎn)生渦流，形成集膚效應。熱量從爐料本身產(chǎn)生，熔煉速度較快，爐內(nèi)金屬燒損少，鋁合金熔煉行業(yè)運用較多。但主要運用在猛、銅、鋅等元素含量比較高的鋁合金熔煉。中頻爐在熔煉過程中由于駝峰現(xiàn)象，鋁液容易吸氣，導致鑄件針孔超標。

（2）由于原中頻熔煉傾轉(zhuǎn)機構的限制，生產(chǎn)連續(xù)性較差，需轉(zhuǎn)運至澆注工位，屬于間歇式供鋁，且溫降較大。

（3）中頻爐相比天然氣熔煉爐能耗大，成本高。改造前我們用中頻爐熔煉1個多月，鑄件質(zhì)量和生產(chǎn)效率不能完全達到公司要求。最終討論方案決定舍棄原中頻爐，重新購置燃氣爐。

2.2 鋁液凈化系統(tǒng)

鋁液凈化工序為鋁合金鑄造特有工藝，相關設備需全部購新。目前行業(yè)內(nèi)共有2種形式：

1#流程為：熔煉鋁液-放水至轉(zhuǎn)運包-除氣機除氣-定量澆注爐靜置-定量爐2次除氣-澆注。

2#流程為：熔煉鋁液-通過溜槽流入保溫爐精煉-保溫爐內(nèi)靜置-通過溜槽至在線除氣機-過濾箱-澆注保溫爐-機械手澆注。

以上2種鋁液凈化方式對比，1#需要多次叉車轉(zhuǎn)運，容易吸氣，溫降最大達到在100攝氏度。密度當量偏高，且不穩(wěn)定。澆注效率極低，約4分鐘/件。其次還有澆筑方式的差異，定量爐澆注由于自身傾轉(zhuǎn)結構限制，定量精度低，造成整體鋁液利用率不高，每2噸鋁液相差約120-180公斤。相比之下，機械手澆注靈活性高，并且可實現(xiàn)等流量澆注，精度高，穩(wěn)定性好。

2.3 造型推箱環(huán)線

原環(huán)線推箱方式為液壓缸推箱，然后由擺渡車轉(zhuǎn)運。存在幾個問題：

（1）砂箱小車之間相對運動，小車兩端撞鐵易磨損。假設每個撞鐵平均磨損0.5mm，則單線38個小車總長度縮短了19mm。實際運行過程中，結合小車變形、撞鐵上粘鐵渣等因素，每次推箱長度均不完全一致。這種現(xiàn)狀導致無法實現(xiàn)定量爐或機械手定點澆注方式。

（2）公司現(xiàn)有鋁合金生產(chǎn)線雙驅(qū)動液壓缸推箱在停止的過程中，整條生產(chǎn)線砂箱及小車晃動嚴重，易造成剛澆注結束未固化的鑄件吸氣或變形等致廢。

改造后全線小車通過連接銷固定連接，小車之間無間隙。全部連接為閉環(huán)后，小車間無相對運動，不會產(chǎn)生磨損。裝箱造型工位、定點澆注工位、翻箱工位安裝了液壓定位裝置。保證了每次推箱精度。

驅(qū)動部分將原液壓缸改進為伺服滾珠絲杠，2套驅(qū)動同步性更好，控制精度高，推箱停止后沒有明顯晃動。提高了產(chǎn)品合格率。

2.4 砂處理系統(tǒng)

灰鐵澆注溫度為1500℃以上，鋁合金為760℃，澆注溫度的巨大差異，出件處砂溫隨之降低，由原來的300℃降低至小于200℃。原砂處理能力過剩，不僅能耗大，且砂溫過低，不符合工藝要求的溫度范圍，造成廢品。通過重新計算后優(yōu)化拆除2臺沸騰冷卻器。

消失模鋁合金工藝相比消失?；诣F無抽真空系統(tǒng)，澆注溫度低，EPS殘留物較多，主要靠造型砂吸附。砂表面油性附著物會影響砂流動性，對振動造型產(chǎn)生不利。并且影響砂粒間隙，使吸附空間縮小，出現(xiàn)反噴等工藝問題。新增一臺間歇式在線砂焙燒爐，安裝與砂處理冷卻器前端，保證高溫砂子直接進入焙燒爐，節(jié)約能源；焙燒爐靠天然氣直接加熱，達到600℃時，砂子表面大部分附著物隨煙氣排走，砂顏色明顯由黑變白。砂處理系統(tǒng)處理能力為30噸/小時，根據(jù)多次試驗，砂焙燒量設計為3t/小時即砂處理總量的10%，即可滿足工藝要求。如焙燒量過大，能源消耗增加，成本高。

2.5 其他設備

工藝改變后，產(chǎn)生的煙塵中含有大量未充分燃燒的EPS殘留物，粘度較高，不宜使用布袋式除塵器，本次改造選用3級濕法除塵。原公司進口生產(chǎn)線濕法除塵設備管路使用碳鋼材質(zhì)，運行半年后管路全部腐蝕，1年后，噴淋塔外殼腐蝕，設備無法運行。所以本次改造管路以及噴淋塔采用304不銹鋼材質(zhì)，循環(huán)水泵選用耐腐蝕尼龍泵。

3 結論

公司在多家比對后，選用東大三建制造的熔化效率2噸/小時，保溫4噸的熔化保溫爐，派羅特克制造的鋁液凈化系統(tǒng)，北京天哲消失模技術有限公司設計制造的推箱環(huán)線及砂焙燒爐，改進后的生產(chǎn)線效率達到25箱/小時，全線操作人員7人，設備開機率85%以上，重型變速箱殼體的成品率穩(wěn)定在98%以上。

參考文獻：

[1]洪美.熔煉鋁合金中頻無芯感應電爐爐體結構的改進[J].鑄造，2012，61（07）：786-789.

[2]劉濤.用于消失模鑄造的幾種典型自動化設備[G].山西省第二十五次鑄造會議論文集，2013.