我國砂處理裝備基本情況

劉小龍（機械工業第四設計研究院，河南洛陽市 471039）

我國砂處理裝備基本情況

劉小龍（機械工業第四設計研究院，河南洛陽市 471039）

介紹了砂處理設備的組成、系統基本要求；通過統計數據描述了我國砂處理系統關鍵設備的基本情況；結合我國砂處理裝備制造廠家的特點，分析了砂處理系統總體承包的優缺點，同時提出了作者的建議。

砂處理；皮帶機；斗提機；冷卻器；混砂機；型砂在線檢測

1 概述

在大批量、自動化造型生產鑄件時，因型砂質量問題引起的鑄件廢品約占鑄件廢品總數的一半以上，型砂質量不好可引起粘砂、夾砂、氣孔、脹箱等一系列鑄件缺陷，因此，砂處理系統變得格外重要。通常構成砂處理系統的設備有磁選機、篩砂機、皮帶機、斗提機、螺旋輸送機、冷卻器、混砂機、砂斗、松砂機、壓送設備、型砂控制設備等。

砂處理系統（單元）布置復雜，關聯性強，過去該系統從方案到施工圖設計都由設計院完成，用戶根據設計圖紙進行訂貨（包括電控系統），這樣的結果是：各類設備可能來自不同的廠家，給現場協調增加了一定的工作量。近年來不少用戶為了減少麻煩、節省非標設計費，通常按照設計院的初步方案將砂處理整個系統承包給某一設備供應商，這種做法確實減少了用戶的一些工作量，但由于我國砂處理設備制造廠商和設備的特點，也帶來了其它費用的增加和工期延長等問題。

2 砂處理系統的基本要求

簡單地說砂處理系統的基本要求就是如何穩定、均勻、按需向造型線供應合格的型砂。目前，隨著對鑄件品質要求的提高，對砂處理系統的要求也愈來愈高，通常型砂性能一般要達到：

型砂溫度應不超過環境溫度10℃；

緊實率38%～42%（波動±2%）；

濕壓強度0.17～0.22MPa；

濕抗拉強度0.12～0.25 MPa；

透氣性＞90；

水份2.8%～3.2%；

型砂中＞10mm的砂團量＜5%。

對于舊砂處理，在經破碎、磁選、篩分后進入冷卻裝置，裝置要求測量舊砂入口處的流量、水份、溫度，并自動增濕使出口處的舊砂水份控制在2.3%～2.5%，溫度不超過環境溫度10℃，在冷卻的同時還要鼓風除去灰份。同時要求構成砂處理系統的各個子系統必須穩定可靠，且定量準確。檢測、控制設備必須及時、穩定，實行在線檢測、控制，通常：

砂冷卻器內水份檢測精度要高于0.1%；

混砂機新砂、舊砂秤定量精度：靜態±0.1%，動態±0.5%；

粉料秤定量精度：靜態±0.1%，動態±0.3%；

水定量裝置精度：靜態±0.1%，動態±0.1%。

系統設計中為了保證舊砂性能的穩定（即將不同階段的舊砂摻合到一塊），通常盡可能地多設幾個舊砂斗，舊砂的儲存量要大于2小時循環量，每個舊砂斗中舊砂的加入是階段性的，而出砂是連續性的。

一個合理的砂處理系統，必須保證其構成的各個子系統，如砂準備系統、輔料系統、散落砂系統、落砂系統、舊砂處理輸送系統、混砂系統、型砂輸送系統、廢砂排放系統、電控系統、除塵系統等合理有效。

3 國內砂處理關鍵設備基本情況

實際上構成砂處理系統的每臺設備都是關鍵設備，包括帶式輸送機、斗式提升機，但多數人認為砂處理系統的關鍵設備是混砂機、冷卻器、多角篩和在線檢測裝置。下面就這4種設備的基本情況談談個人的看法。

3.1 混砂機

混砂機的發展趨勢是碾輪式混砂機逐漸被高效轉子混砂機取代，系統中由多臺混砂機變為單臺混砂機。目前，50t/h以下混砂機國外品牌國內制造產品已基本過關，自主研發的國產品牌混砂機，性能普遍不如國外品牌，可靠性也低于國外品牌，50t/h以上混砂機由于國產元器件不過關，最好選用全進口國外品牌，如果受資金限制，必須在國內采購時，建議選擇成熟機型的國外品牌國內制造產品。表1是國內某混砂機生產廠生產混砂機的技術參數。表2是某國外品牌國內混砂機生產廠家生產混砂機的技術參數。表3是國外某混砂機生產廠家生產混砂機的幾種技術參數。

表1 國內某廠生產混砂機技術參數

表2 某國外品牌國內生產混砂機的技術參數

表3 國外某混砂機生產廠家生產混砂機的幾種技術參數

由以上表格可以看出，國外混砂機的能耗一般高于國內混砂機，實際應用中，國外混砂機的實際生產率一般能達到標稱的80%～90%，而國內混砂機的實際生產率一般是標稱的50%～60%。國外混砂機轉子的線速度一般為18m/s，國產混砂機轉子的線速度一般要小于該值，國外混砂機的混制質量略好于國內。

3.2 砂冷卻器

砂冷卻器的形式有雙盤冷卻機和沸騰冷卻床兩種形式。雙盤冷卻機對舊砂具有預混作用，且結構緊湊，運動噪聲小。沸騰冷卻床具有冷卻效果好、電力安裝容量小的優勢，但其體積龐大，占地面積大，且為振動設備，運動噪聲大，內部加水時底部魚鱗網孔易堵塞，大規格沸騰冷卻床生產有困難，可靠性差。表4是國外某企業生產沸騰冷卻床的技術參數。表5是國內某企業生產的沸騰冷卻床技術參數。

表4 國外某企業生產沸騰冷卻床技術參數

目前，國產小通過率的沸騰冷卻床已經過關，大通過率的沸騰冷卻床還有一定問題，如缺少可靠的震動電機、床體本身焊接容易裂縫等；而國產雙盤冷卻機冷卻效果較差，可靠性低，進口雙盤冷卻機可以滿足生產要求。因此，目前國內砂處理能力小于80t/h時使用國產沸騰冷卻床的較多，砂處理能力大于80t/h時使用進口雙盤冷卻器的較多。表6是幾家用戶使用情況的統計。

表5 某企業生產沸騰冷卻床技術參數

3.3 多角篩

我國目前生產的多角篩都來自國外技術，轉速在16～24r/min之間，基本能滿足生產要求，已經能夠替代進口，但通過量在120t/h以上的多角篩，國內生產還不過關，主要是主軸易斷、篩網固定不合理等。因此，對于通過量大的砂處理系統，往往選取兩級篩或兩臺篩并聯的形式。表7是我國某企業生產多角篩的技術規格。

表6 混砂機、砂冷卻器使用情況統計表

表7 我國某企業生產多角篩技術規格

3.4 型砂在線檢測

近年來，隨著鑄造生產自動化程度的提高，型砂質量控制的發展方向是在線檢測，在檢測項目上，從單一的指標發展為以緊實率為主的幾個性能參數的綜合指標。該裝置有的安裝在混砂機上，有的安裝在混砂機出砂口皮帶機上。國內多所大學和鑄造設備制造廠都可生產型砂在線檢測儀，緊實率檢測精度可達±0.1%，水份檢測精度可達±0.1%，濕壓強度檢測精度可達±0.2%，從性能上和可靠性來講，普遍不如國外設備，但價格遠遠低于國外。在控制上，往往是將混好的型砂不斷取樣檢測，然后反饋控制下一批砂的加水量，真正意義上的實時檢測，即在混制當批料中取樣，控制當批料的加水量等，直至合格后再放砂的形式，由于對混砂機的生產率影響較大，使用較少。

4 國內砂處理設備制造廠家基本情況

國內砂處理設備制造廠家很多，多數機加工設備少，而鉚焊設備比較齊全，這一點與國外類似。由于沒有高精度的加工裝備，對大生產率的關鍵設備制造困難，研發能力薄弱，很少對整個系統進行研究。這些企業以民營企業居多，且以生產連續運輸設備為主，沒有拳頭產品，規模小、人員少。由于受價格和生產條件限制，制造工藝相對簡單，比如：焊接時該坡口的不坡口，該熱處理的沒熱處理，表面該拋丸的沒拋，設備制造多以拼焊為主，整機裝配現場進行，所有配套件外購，因此，導致設備質量難以保證，特別是外購配套件，由于我國基礎件本身質量與國外相比就有一定的差距，再加上為了降低成本，購買時不買正規廠家產品，使很多外購件在使用中出現問題。現場經常出現這樣的情況：設備剛剛使用幾個月，就出現故障了，維修時發現軸承是三無產品，油漆也開始一篇一篇地掉落。因此，普遍認為我國的砂處理設備可靠性、耐用性較差。表8是我國主要砂處理設備生產廠家的基本情況。

5 砂處理系統總體承包優缺點分析

表8 我國主要砂處理設備生產廠家基本情況

目前，我國砂處理系統在實施中多以總體承包形式進行或部分單臺關鍵設備進口、其余打包外委。這種形式確實減少了使用單位一些管理工作，用戶不用一臺設備一臺設備地訂貨，在建設過程中，也不必花大力氣去協調各方面的關系，同時，還為用戶減少了部分非標設計費。

這種做法的優點顯而易見，但隨之也帶來一些問題，如建設周期加長、設計容易漏項、系統設計不一定很合理等等。下面進行一下簡單分析。

本來砂處理系統總體承包可以縮短工期，但事實上往往延長了工期，其原因是多數砂處理設備制造廠家技術力量相對薄弱，方案設計、提出土建公用資料等需要較長的時間，個別合同簽訂后，2～3個月才能拿出初步土建資料，影響廠房土建設計，對整個項目進度影響很大。

砂處理設備制造廠家往往只設計工藝圖和機械化圖，動力、照明等一般都不設計，但工程設計人員往往認為既然是總包，就應該是全部工種，因此，工程設計中照明系統等就不設計了（由于砂處理工部照明系統與設備關系密切，對設備不了解時，也很難設計），這樣，就容易造成設計漏項。

正如世間萬物，各種事物有其長處必有其短處，對每個砂處理設備制造廠家來說，有一兩樣優秀產品就不錯了，不可能全是最好的，但為了總體承包，其立足點是全選自己的設備，因此，在工藝布置上就有可能存在不合理的地方，在使用過程中存在短板效應。近年來砂處理系統總體承包的項目，由于某一設備卡殼，而影響整個系統運轉的現象時有發生。

另外，某些砂處理設備制造廠為了獲得更大利潤，將設備型號減小的現象也時有發生，給將來使用帶來了很大的隱患。

6 幾點建議

（1）砂處理系統至關重要，應合理設計。方案設計時要盡量從系統上保證型砂能夠穩定、均勻供給造型線，方案設計要多次評審，設備選型要最優化。

（2）關鍵設備選型很重要，要結合我國砂處理設備的特點和實際使用中的效率來選擇關鍵設備，大型進口造型線盡量選用進口混砂機。

（3）我國砂處理設備廠家生產關鍵設備的能力還有待提高。國內生產小規格的砂處理設備已經成熟，但在大型砂處理設備制造方面，從生產率、可靠性等方面，與國外相比還有一定的差距，建議重點突破，盡快趕上。

（4）為減少投資，在建設周期允許的情況下，砂處理的各層平臺最好與廠房柱子發生關系，而不是單獨立柱。同時建設周期要合理、科學，盡量避免為了形象而不顧成本的所謂“形象工程”。

（5）為縮短建設周期，砂處理工部設計最好由工藝設計單位進行統一設計，然后按圖招標，避免方案不同評標困難和提供工程設計資料不及時影響整個土建設計進度。

Basic Situation of Chinese Sand Preparation Plant

LIU XiaoLong

（Scivic Engineering Corporation，Luoyang 266400，Henan China）

The component and system basic requirement of sand preparation plant are introduced in this paper.Basic situation of key equipment for Chinese sand treatment is described by statistics. According to the specialty of Chinese sand preparation plant manufactory，the merits and drawbacks of sand treatment overall contract are analysed.Simultaneity，author's advice is proposed.

Sand treatment；Belt conveyer；Skip hoist；Cooler；Sand mixer；Green sand property on-line test

TG331.2;

A；

1006－9658（2010）03－5

2009-12-23

2009-169

劉小龍（1964-），男，教授級高工，機械工業第四設計研究院鑄造所所長，主要從事鑄造工程設計和鑄造非標設備設計