楊濤林

（中國汽車工業(yè)工程有限公司，天津 300113）

在某鑄造項(xiàng)目車間設(shè)計(jì)過程中，通過采用鐵液自動(dòng)化輸送系統(tǒng)，將電爐、稱重、輸送、球化、挑渣、孕育、傾倒等工序有機(jī)結(jié)合，大大提升了鐵液的輸送效率及生產(chǎn)的安全性，改善了工人操作環(huán)境。本文主要介紹地軌小車鐵液輸送系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。

1 設(shè)計(jì)要求

該鑄造車間主要生產(chǎn)支架類球鐵鑄件，年生產(chǎn)綱領(lǐng)為22000 t。采用1 條垂直擠壓造型線，鑄型尺寸為550 mm×675 mm×（150～405）mm，配套進(jìn)口氣壓保溫澆注爐，采用2 套5 t/h 一拖二中頻感應(yīng)熔化電爐熔化鐵液。

鐵液輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求如下：

（1）熔化電爐與造型線為“一”字形布置，如圖1 所示。

圖1 車間布置圖

（2）實(shí)現(xiàn)從4 臺電爐爐體前到造型線氣壓保溫澆注爐處的鐵液包自動(dòng)輸送。

（3）采用“地軌小車”方式運(yùn)輸鐵液，在線同時(shí)運(yùn)輸2 個(gè)鐵液包，均為球化包，容量1.5 t。

（4）工藝線路：

球化重包：電爐出鐵（4 處）→運(yùn)輸→喂絲球化→挑渣→自動(dòng)加孕育劑（3 種）→運(yùn)輸→倒鐵液到澆注爐。

球化空包：球化重包倒鐵液完成→運(yùn)輸→加SiC→等待出鐵。

（5）每次鐵液運(yùn)輸量1200 kg。

（6）電爐接完鐵液運(yùn)至澆注爐處就位（開始倒包前）時(shí)間不大于4.5 min（含球化和挑渣時(shí)間），鐵液球化完畢后，輸送到倒包處的時(shí)間不大于2 min。

（7）采用喂絲球化處理工藝（非沖入法球化）。

2 擬選用設(shè)備的主要技術(shù)特點(diǎn)

目前，鑄造車間常見的鐵液輸送形式有叉車運(yùn)輸、地面軌道小車運(yùn)輸[1，2]、空中自行葫蘆運(yùn)輸?shù)确绞?。本?xiàng)目擬選用地面軌道小車運(yùn)輸形式，將鐵液的出鐵、稱重、球化、挑渣、孕育等工藝要求串聯(lián)起來，采用轉(zhuǎn)運(yùn)倒包小車進(jìn)行鐵液倒包，實(shí)現(xiàn)鐵液自動(dòng)化輸送。

鐵液輸送系統(tǒng)主要包括：碳化硅加入裝置、鐵液轉(zhuǎn)運(yùn)車、鐵液轉(zhuǎn)運(yùn)車軌道系統(tǒng)、上空包輥道、空包緩存輥道、鐵液轉(zhuǎn)運(yùn)倒包小車、中轉(zhuǎn)包、球化處理站、舉升臺、挑渣平臺、自動(dòng)加孕育劑裝置、安全防護(hù)設(shè)施、電控系統(tǒng)等。

主要技術(shù)特點(diǎn)：碳化硅加入裝置位于電爐平臺上，每臺電爐爐體旁設(shè)置碳化硅手動(dòng)加料斗，斗下方有手動(dòng)閥和溜管，溜管出料端對準(zhǔn)鐵液中轉(zhuǎn)包的包口，可將碳化硅直接加入；鐵液轉(zhuǎn)運(yùn)車行走由減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，車上設(shè)置減速機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)動(dòng)輥道，帶稱重裝置和自動(dòng)蓋包裝置，轉(zhuǎn)運(yùn)車行走采用變頻控制，行走速度：0～45 m/min；輥道采用SEW 減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，運(yùn)行速度約12 m/min；球化處理站采用喂絲球化工藝，設(shè)1 個(gè)電動(dòng)升降門，可根據(jù)交互信號自動(dòng)升降，球化站內(nèi)設(shè)機(jī)動(dòng)輥道，球化處理站為密封式，便于球化過程中煙氣收集治理；自動(dòng)加孕育劑裝置含三個(gè)料倉，帶稱重裝置和輸送加料裝置；鐵液轉(zhuǎn)運(yùn)倒包小車同時(shí)具備鐵液轉(zhuǎn)運(yùn)和傾倒功能。系統(tǒng)具有斷電保護(hù)、緊急停止及故障報(bào)警等功能。設(shè)備有手動(dòng)、自動(dòng)工作模式，實(shí)現(xiàn)與電爐、電爐除塵、球化站、澆注爐等控制的聯(lián)鎖和信號交換。系統(tǒng)設(shè)MES 管理系統(tǒng)接口（RJ45 網(wǎng)口），便于采集設(shè)備數(shù)據(jù)。

3 鐵液輸送系統(tǒng)布局及工藝流程

根據(jù)設(shè)計(jì)要求及地面軌道小車鐵液輸送系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，規(guī)劃的鐵液輸送系統(tǒng)布置方案如圖2 所示。

圖2 鐵液輸送系統(tǒng)布置方案

主要工藝過程為：鐵液轉(zhuǎn)運(yùn)車在爐前就位，人工通過碳化硅加入裝置將碳化硅加入到中轉(zhuǎn)包內(nèi)，電爐開始傾爐、出鐵液，出鐵液完成后，鐵液轉(zhuǎn)運(yùn)車上的自動(dòng)蓋包裝置將中轉(zhuǎn)包蓋上包蓋，然后將中轉(zhuǎn)包運(yùn)至舉升臺輥道對接工位，中轉(zhuǎn)包從鐵液轉(zhuǎn)運(yùn)車運(yùn)行至舉升臺輥道上，通過舉升臺輥道，進(jìn)入喂絲球化處理站球化工位，喂絲球化站包蓋下降，同時(shí)喂絲球化站提升門關(guān)閉，開始喂絲球化，此時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)車運(yùn)行至空包緩存輥道對接工位，接住空包，將空包運(yùn)至電爐出鐵工位等待接鐵液。待喂絲完畢，喂絲球化站包蓋上升，同時(shí)喂絲球化站提升門打開，中轉(zhuǎn)包回到舉升臺上，舉升臺將中轉(zhuǎn)包舉升至鐵液轉(zhuǎn)運(yùn)倒包小車對接高度后，中轉(zhuǎn)包移動(dòng)至鐵液轉(zhuǎn)運(yùn)倒包小車上，然后由鐵液轉(zhuǎn)運(yùn)倒包小車將中轉(zhuǎn)包運(yùn)輸至挑渣工位，定點(diǎn)完成人工挑渣、自動(dòng)加孕育劑，鐵液轉(zhuǎn)運(yùn)倒包小車再將中轉(zhuǎn)包運(yùn)輸至氣壓保溫澆注爐倒包工位，將鐵液傾倒至氣壓保溫澆注爐。倒包完成后，鐵液轉(zhuǎn)運(yùn)倒包小車將空包運(yùn)輸至空包緩存輥道對接工位，空包運(yùn)輸至空包輥道上，然后鐵液轉(zhuǎn)運(yùn)倒包小車（空車）退至等待工位。

以最遠(yuǎn)端的1#爐體為例，計(jì)算鐵液輸送系統(tǒng)運(yùn)行一個(gè)循環(huán)所需時(shí)間，如表1 所示。

表1 鐵液輸送系統(tǒng)工藝流程表

從鐵液輸送系統(tǒng)工藝流程表可知，從最遠(yuǎn)的電爐處接完鐵液到運(yùn)至氣壓保溫澆注爐處就位，總時(shí)間為表中備注“*”及“**”各項(xiàng)數(shù)據(jù)之和，即236.9 s，小于4.5 min（270 s），鐵液球化完畢后，輸送到倒包處的時(shí)間為備注“**”各項(xiàng)數(shù)據(jù)之和，即96.5 s，小于2 min（120 s），滿足工藝要求。

4 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 需要注意各工藝設(shè)備之間的銜接關(guān)系

在爐前接鐵液工位，需要根據(jù)電爐的出鐵液曲線、出鐵口高度、中轉(zhuǎn)包高度，確定鐵液轉(zhuǎn)運(yùn)車輥道頂面高度，減少鐵液飛濺和對中轉(zhuǎn)包的沖擊。

電爐除塵風(fēng)管從除塵罩接至爐前除塵管道地溝，豎向管道貼電爐平臺側(cè)壁敷設(shè)，風(fēng)管及閥門應(yīng)避開鐵液轉(zhuǎn)運(yùn)車的運(yùn)行范圍，有管道的地方，電爐平臺側(cè)壁應(yīng)局部后退，避免干涉，如圖3 所示。

圖3 爐前區(qū)域圖

在喂絲球化處理站工位，需要根據(jù)中轉(zhuǎn)包的高度，合理設(shè)置喂絲球化處理站包蓋的高度。

在挑渣工位，鐵渣斗宜設(shè)置在地面，鐵渣通過溜管從平臺溜到鐵渣斗。

在鐵液倒包工位，需要根據(jù)氣壓保溫澆注爐補(bǔ)鐵液口的平面位置及高度，模擬鐵液倒包位置。氣壓保溫澆注爐補(bǔ)鐵液工位示意圖見圖4，現(xiàn)場倒包照片見圖5。

圖4 氣壓保溫澆注爐補(bǔ)鐵液工位示意圖

圖5 現(xiàn)場倒包照片

4.2 煙氣治理

電爐出鐵時(shí)，容易造成高溫?zé)煔獾耐庖?，必須對高溫?zé)煔膺M(jìn)行收集治理，通過電爐自帶龍卷風(fēng)式吸煙罩，對高溫?zé)煔膺M(jìn)行收集，通過耐高溫袋式除塵器進(jìn)行治理，達(dá)標(biāo)排放。

鐵液轉(zhuǎn)運(yùn)車自帶蓋包蓋裝置，避免輸送過程中煙氣外溢，同時(shí)減少鐵液溫降損失。

在喂絲過程中，喂絲機(jī)包蓋與鐵液包口必須保持密封，無飛濺鐵液和煙氣外溢。在喂絲球化處理工位、挑渣工位、鐵液倒包工位，均設(shè)置集煙罩，對高溫?zé)煔膺M(jìn)行收集，通過耐高溫袋式除塵器進(jìn)行治理，達(dá)標(biāo)排放。

鐵液倒包工位的除塵罩為可旋轉(zhuǎn)式，可避免氣壓保溫澆注爐傾爐出殘液時(shí)相互干涉。除塵系統(tǒng)與鐵液輸送系統(tǒng)信號互通，除塵管道閥門可隨鐵液包的運(yùn)行位置，自動(dòng)打開或關(guān)閉。

5 結(jié)語

該地軌小車鐵液輸送系統(tǒng)投產(chǎn)運(yùn)行以來，設(shè)備運(yùn)行節(jié)拍達(dá)到工藝要求，通過將電爐、球化處理、氣壓保溫澆注爐等有機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)了由電爐到澆注爐的連續(xù)、快速、自動(dòng)輸送鐵液，避免了叉車運(yùn)輸?shù)牟话踩院椭虚g鐵液倒運(yùn)，確保了鐵液輸送效率。