鑄造車間鐵液自動化輸送探討

李東明，劉宏亮（中國汽車工業工程有限公司，天津 300113）

鑄造車間鐵液自動化輸送探討

李東明，劉宏亮
（中國汽車工業工程有限公司，天津 300113）

結合工程項目案例，探討了關于鑄造車間鐵液的自動化輸送形式，對自行葫蘆輸送系統與地軌小車輸送系統兩種方式進行了比較分析。兩種輸送方式均能適應工藝生產需求，且都實現了鐵液的自動化輸送。相對來說，地軌小車的輸送方式更接近傳統熔煉操作方式，易于被車間使用人員接受，安全性也更高。

車間設計；自行葫蘆輸送系統；地軌小車輸送系統

隨著我國制造強國戰略的實施和《中國制造2025》行動綱領的發布，國內制造業將告別傳統規模經濟的發展模式，向自動化、數字化、信息化、智能化、互聯網化方向發展、轉型。鑄造行業是制造業的基礎行業，社會和經濟的發展必然要求鑄造技術不斷的進步，逐漸改進傳統鑄造生產模式，向智能制造、信息化、“綠色鑄造”模式轉型，這對鑄造企業信息化水平和自動化生產程度提出了相當高的要求。

近年來我國鑄造企業的自動化水平得到了大幅提升，尤其新建的項目大量應用自動化設備，如自動化的制芯中心、砂芯儲存及輸送系統、鑄件自動清理生產線等。但仍有一些生產環節仍采用傳統的生產模式、自動化水平不高，如熔煉工部的鐵液轉運，仍大量采用傳統的人工操作行車、叉車進行搬運，存在車間環境差、效率低、安全程度低、生產成本高、工人勞動量大等問題[1]。

受某公司的委托，我公司承擔其新建鑄造車間的設計工作，針對如何實現熔煉鐵液的自動輸送問題，就不同實施方案進行了探討、分析，本文重點對自行葫蘆輸送方案與地軌小車輸送方案進行了詳細的介紹和比較，以供同行設計參考。

1 設計要求

本項目設計熔煉工部與造型工部為縱橫跨布置，見圖1所示。

圖1 車間布置圖

熔煉工部配置3套6 t/h中頻無芯感應熔煉電爐（雙爐體），造型線為雙主機靜壓造型，設計生產率為240整型/h，由于生產率較高，配置了兩臺傾轉澆注機交替進行定點澆注，兩臺澆注機澆注位置間隔5個砂箱，平均澆注重量為52 kg/箱，澆注機澆注時間9 s/箱，擬采用澆包規格為1 t，采用喂絲球化處理工藝。

2 自行葫蘆輸送方案

2.1 自行葫蘆輸送系統介紹

自行葫蘆輸送系統在汽車及物流輸送行業應用已經十分廣泛，在鑄造車間的使用還比較少。該系統自行葫蘆使用冶金專用電動葫蘆，在閉式或開式軌道上同時布置多臺葫蘆，可實現鐵液輸送的自動化。系統主要由自行小車組、冶金環鏈葫蘆、電子稱重系統、滑觸線供電系統、電控系統、平移機構、維修道岔、安全防護系統等組成。

輸送過程中澆包可用保溫蓋保溫，保溫蓋有多種形式，可實現手動、自動加蓋和開蓋動作，根據需要還可以選擇帶導流槽的保溫蓋，便于接鐵液。輸送系統采用PLC集中控制，配有中央控制臺、控制柜、模擬屏等，可根據不同使用要求，選擇控制方式及控制模式，可以實現自動控制、半自動控制、手動控制，具有各工位聯鎖、互鎖功能，并帶有故障診斷、報警功能以及聯網功能，可對現場運行狀態進行動態實時監控，及與其他控制系統實現聯網進行信息交換。

2.2 自行葫蘆輸送方案及流程

根據本項目車間布置及工藝要求，規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的6#爐體與澆注機B為例，分析輸送系統的運行流程及相關數據如表1所示。

根據表1中數據分析，該系統鐵液包在線輸送周期為590.5 s，則單臺鐵液包小時可輸送鐵液噸位為（3600÷590.5）×1t=6.1(t)，3套6 t/h熔煉電爐需要該系統同時在線輸送鐵液包數量為（3×6）÷6.1≈3個；澆注機的鐵液補充周期為（590.5÷3+30+20）=246（s），小于澆注機澆注一包鐵液的時間285 s，即配置3個鐵液包的輸送能力可以滿足澆注機鐵液需求，輸送系統可再設1個鐵液包作為備用。

表1 自行葫蘆輸送方案流程表

采用該系統具有以下優缺點：

優點方面：①生產率自動化程度高、效率高，實現了鐵液的連續自動化運輸；②可多臺自行葫蘆同時在環軌上運行，根據澆注工藝需求進行配置；③可在線完成出鐵、孕育、扒渣、球化、測溫的生產工藝要求；④降低了車間人員的強度，改善了車間環境。

缺點方面：①鐵液在空中進行輸送，對設備的可靠性、安全性要求很高；②對設備維修保養方面的要求較高；③設備控制系統相對復雜，達到滿足實際使用要求的調試周期較長，且對工廠相關技術人員的素質要求高。

3 地軌小車輸送系統

3.1 地軌小車輸送系統介紹

地軌小車輸送系統由接鐵液轉運車、過跨轉運車配合過渡輥道使用，分工完成鐵液的出鐵、球化和澆包的輸送等工序，可以實現鑄造車間鐵液的全自動輸送。一般該系統的組成為接鐵液轉運車、過渡輥道、傾倒裝置（負責倒包）、進包輥道、傾倒殘液機構、過跨轉運車、稱重系統、電控系統、軌道系統及安全防護設施等。接鐵液轉運車輥道可小幅度的升降和水平調整位置，可以在爐前調整鐵液包位置以便于電爐出鐵，同過跨轉運車一樣都可配有自動保溫蓋，在轉運過程中減少溫度損失。

鐵液包從過渡輥道至過跨轉運車的操作，根據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程中進行初次的孕育處理，不倒包則可以全程使用與澆注機通用的澆包。該系統也采用PLC集中控制，可實現全程各工序環節的實時監控，并可以聯網。

3.2 地軌小車輸送方案平面布置

根據本項目車間布置及工藝要求，規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的6#爐體為例，分析該輸送系統的運行流程及相關數據如表2所示。

根據表2中數據分析，該系統接鐵液轉運車運行周期、過渡輥道周轉周期、過跨小車運行周期均小于澆注機的澆注周期，只要在接鐵液轉運車、過渡輥道、過跨轉運車、澆注機上同時有1個鐵液包運行，即可實現鐵液輸送的連續自動運行，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

采用該系統具有以下優缺點：

優點方面：①自動化程度高、效率高，實現了鐵液的連續自動化運輸；②系統均在地面上運輸，系統安全性高；③控制系統相對簡單，調試周期短；④可滿足熔煉工部的出鐵、孕育、扒渣、球化、測溫的生產要求；⑤降低了車間人員的強度，改善了車間環境。

缺點方面：①過跨輸送小車在地面軌道上運行，橫跨車間通道，對車間內物料通行有所影響；②對設備維修保養的要求較高；③設備一次性投資大。

4 結論

根據上述分析，兩種自動化輸送方式均能適應本項目的工藝生產需求，且都實現了鐵液的自動化輸送；相對來說，地軌小車的輸送方式，更接近傳統熔煉操作方式，易于被車間使用人員接受，安全性也更高，本項目最終選擇了該輸送方案。

鐵液自動化搬運系統，徹底改變了傳統電爐熔煉爐前操作組織形式，可以說是對傳統熔煉爐前操作的一場革命。提高鑄造生產車間的自動化水平，推廣鐵液自動化輸送系統的應用，是鑄造行業向智能化、數字化方向發展的趨勢。。

[1] 汪海峰．熔煉自動化技術在生產中的應用和趨勢[J]．金屬加工（熱加工），2015（11）：9-12.

[2] 陳放平， 焦振功， 彭宏泉， 等.QH550型遙控車在鐵液轉運中的應用[J].中國鑄造裝備與技術,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:1605-1384

李東明（1984—），男，碩士,工程師，主要從事鑄造車間工程設計.