澆注機自動澆注鑄件澆不足的控制研究

黎小春，李新民，蔡俊濤（廣西玉柴機器股份有限公司，廣西 玉林 537005）

玉柴鑄造中心一車間于2010年3月份建成投產，從制芯的機器人自動取芯、組芯及機器人浸涂、機器人下芯，到造型的KW靜壓造型線，再到熔化的ABP電爐熔煉等，大量引進國外設備，大大提高了鑄造中心一車間的機械化程度，其中澆注采用澆注機全自動澆注，引進的是德國全自動澆注機，但是在生產實踐中發現，由于澆注機程序的原因，在澆注過程中，容易產生鑄件澆不足的情況，經過技術人員及崗位操作人員的共同努力，該問題得到了有效的控制。

1 澆注機概況

圖1為澆注機圖，澆注機主要由澆包轉臺、澆注機及澆注機控制室構成，在澆注過程中，首先由叉車把裝有鐵水的澆包掛上澆包轉臺，澆注機控制室接收信號后轉動澆包轉臺把澆包掛上澆注機并升到一定角度，待澆注砂箱到達澆注位后根據程序已設定的澆注重量、澆注速度（即鐵水流量）等參數自動進行澆注。

2 澆不足原因分析

圖1 澆注機

一包鐵水因生產機型的不同，一般可澆注7～12箱不等，澆不足情況按澆注箱次可分為：首箱澆不足、末箱澆不足及中箱澆不足（即一包鐵水澆注的鑄型除首箱和末箱以外的鑄型），其中末箱占60%，首箱占30%，其余占10%。

2.1 首箱澆不足原因

2.1.1 澆包內鐵水過滿

由于澆注機程序根據各種機型澆注速度的工藝要求設定了相應的澆注速度，在澆注過程中，澆注機根據已澆注的鐵水量及紅外線探測鐵水是否溢出澆口杯來判斷每一箱是否完成澆注，只要滿足其中一個條件，澆注機即停止澆注，并把澆包退回澆注前的角度。而一般在澆注第一箱時，往往會因為鐵水流量過大而突然間鋪滿澆口杯，這時候澆注機接收到信號后，即報警已澆滿，把澆包退回澆注前的角度，而實際上此時鑄型并未澆滿，因此產生澆不足。

2.1.2 澆包嘴修成U形

一般澆包嘴的形狀是要修筑成V形的，如果修成U形的話，在澆注時流量變大，也會發生澆不足的情況。

2.2 中箱澆不足

2.2.1 擋渣口燒損

鑄造中心一車間由于澆包數量有限，因此澆包一般重復使用20次左右才更換進行修包，所以澆包在使用過程中，越到后期燒損越嚴重，而由于擋渣口燒損嚴重（如圖2所示，擋渣口間隙為20mm），在澆注過程中，會發生鐵水流量突然變大鋪滿澆口杯的情況，導致澆不足。

圖2 擋渣口

2.2.2 撈渣不干凈

在澆注過程中，如果有撈不干凈的渣堵在澆包嘴使流量變小，澆注機根據澆注程序設定的鐵水流量抬高澆包的角度以獲得更大流量，而當鐵水把渣沖掉后，鐵水流量突然變大鋪滿澆口杯，這時也會發生澆不足。

2.3 末箱澆不足

2.3.1 澆注程序的局限性

根據不同機型的重量不同，在澆注不同的機型時澆注機即調用相應的澆注鐵水重量參數，而一般在澆注最后一箱時，因為澆注機只能把澆包抬到54°角度方位，所以澆注到最后時澆包內殘余一定量的鐵水是澆不出來的（甚至達到100kg左右），因此當澆注機根據澆包內鐵水重量識別為可澆注時，實際上鐵水是不夠的，因此產生澆不足。

2.3.2 澆包燒損

因為澆包的燒損，燒損的位置增加了澆包的鐵水容量，而當該位置是在靠近澆注側的包壁時（如圖3藍色線框區域），這部分鐵水是澆不出來的，因此澆注機因鐵水重量誤判而產生澆不足。

圖3 澆注側包壁燒損

3 方案實施

根據澆不足產生的不同原因，制定了以下措施：

1）出鐵量控制在 2.4 t～2.8 t左右，以稍微沒過擋渣口為宜。當出鐵過滿時，稍微倒少一點后再掛上澆注機進行澆注。

2）購買澆包增加澆包的使用量，減短每一個澆包的使用時間，同一個澆包重復使用15次后進行修包，同時對修包崗位進行重新培訓，提高修包質量，降低澆包在使用過程中的燒損程度，修包時澆包嘴須修成V形，而不能修成U形（如圖4所示），防止澆注時鐵水流量突然變大，在澆注過程中出現異常時及時反饋并檢查澆包情況，確認正常后方可繼續使用，若澆包已出現嚴重燒損須更換澆包。

圖4 U形澆包嘴

3）對撈渣崗位進行重新培訓，提高鐵水撈渣質量，并由叉車工進行監控，如鐵水撈渣不干凈，及時反饋待撈渣干凈后方可掛上澆注機進行澆注。

4）修改澆注機參數，原來的澆注程序里設定出現鋪滿澆口杯時1 s后進行報警停止澆注，并把澆包退回澆注前的角度。通過修改程序把時間參數延長到3 s后再報警，這樣如果出現鐵水鋪滿澆口杯時，停止澆注，但不報警，也不把澆包退回澆注前的角度，當澆口杯液面下降后繼續進行澆注。

5）要求對澆注過程的實時監控，當澆到最后一箱時，如果澆包內鐵水量剛好足夠澆注一箱（澆包內鐵水量減去澆注一箱所需鐵水量后不足100kg），而澆包的角度已經超過46°時，把澆注機轉為手動狀態，停止澆注，并把剩余鐵水回爐處理。

4 效果

通過采取一系列的措施，鑄件澆不足的控制取得了顯著效果，經過生產實踐驗證，從2010年11月16日制定方案并實施之后，各種機型澆不足廢品一共只有1臺，澆不足概率與10月和11月相比降低了90%，而前期從5月份使用澆注機開始由于程序故障等方面原因，澆不足概率達到2%，澆注機程序10月份調試正常，因此10月之前的澆不足數據不納入統計分析。從10月開始統計澆不足情況如表1。

表1 澆不足統計

5 結 論

1）控制出鐵量精確，確保澆包嘴形狀修成V形，可以有效減少首箱澆不足的情況。

2）提高澆包的質量，確保澆包在使用過程中無燒損或燒損量少，同時提高撈渣質量，減少鐵水中的殘渣，可以有效控制中箱澆不足的情況。

3）修改澆注機參數，完善澆注機澆注過程，同時對澆注過程進行實時監控，出現異常時及時處理，可以有效避免末箱澆不足的情況。