V法鑄造工藝鑄鋼件的自動化生產與管理

朱曉霞，張志強，宋仲榮

（青島盛美機械有限公司，山東青島 266400）

隨著國家推行兩化融合以及工業4.0的發展，鑄造行業對鑄造設備的要求也越來越高。而V法鑄造作為最綠色環保、國內發展最快的一種鑄造工藝，受其工藝特點的影響，實現工業自動化尤為重要。我公司一直致力于V法鑄造工藝設備的研發和生產，早在2014年就開始積極尋求工業自動化生產跟自動化管理相結合的辦法。到現在為止生產帶機械手生產線不下十五條。

下面就介紹近兩年我公司在V法鑄造工藝鑄鋼件自動化生產與自動化管理相融合的兩個典型實例。

1 案例一

我公司為浙江一家公司提供了一條V法鑄造工藝生產礦山機械耐磨件的自動化生產線，該生產線主要生產的產品為高錳鋼、合金鋼錘頭以及適合砂型尺寸的高錳鋼齒板及護板。這條生產線在工業自動化生產上實現造型、澆注、冷卻、轉運、打箱、取鑄件自動化，如圖1所示。

1.1 生產綱領

（1）產品：高錳鋼、合金鋼破碎機錘頭、小型鄂板等；

（2）產量：8000t～10000t/年；

（3）熔煉能力：3t中頻爐（一拖二）；

（4）工作班制：單班制；

（5）廠房：14.5m×55m/19.5m×55m聯跨車間。

1.2 造型生產線技術參數

（1）造型效率：4～6整箱/h；

（2）砂處理能力：20t/h；

（3）真空泵抽氣能力：74m3/min×3；

（4）砂箱內腔尺寸：2000 mm×1600 mm×400/300mm。

1.3 設備設計新理念

（1）鑄件產品設置唯一標識碼，實現鑄件生產流程的可控性及有效數據采集的便捷性。

（2）生產過程與ERP管理系統的數據互通性。ERP將生產任務下達到生產控制系統，生產控制系統將數據傳輸到熔煉工部、模具存取工部、造型工部、澆注工部、鑄件循環工部。實現有效數據的采集，并反饋到ERP管理系統，從而實現鑄件產品的最優化。

（3）熔煉工部采用自動上料系統、熔煉控制機器人等。自動上料系統可根據生產計劃實現每爐鋼液的精確計量。熔煉機器人實現扒渣、成份檢測、添加脫氧劑、測溫等功能，減少熔煉工部人為因素對鋼液的影響，同時降低工人的勞動強度，為后續提供可靠的質量保證。

圖1 某公司自動化生產線方案圖

圖2 數據采集流程圖

（4）造型工部包括移動式振實臺（上帶機動輥道）、橋式覆膜器、獨立涂料烘干機、機動負壓小車、噴涂機器人、扣空箱機械手、自動刮砂覆背膜機構、翻合箱機械手、散落料回收系統等。

從設備配置上來說，造型工部實現了覆膜、噴涂、扣箱、加砂振實、覆背膜、起模翻箱、合箱完全自動化。從控制上來說配有EMA集成系統，模具和砂箱都帶有系統自動識別條碼，在造型過程中多處有自動識別系統對造型過程中的模具、砂箱進行自動識別、配號，并記錄到數據庫，為后續的澆注、打箱、鑄件確認做基礎。

（5）澆注工部包括負壓砂型轉運車、機動輥道、移動真空梁、固定真空梁、定位裝置、自動澆注機等。負壓砂型轉運車將待澆砂型轉運到澆注輥道線位置，通過移動真空梁、固定真空梁的真空閥的無縫真空轉換，保證砂型在轉運過程中一直處在抽負壓狀態。自動澆注機可根據ERP生產任務，自動識別需要澆注的砂型（澆注機的澆注包帶有保溫功能，保證鋼液溫度的恒定性）。

（6）砂型內鑄件冷卻工部包括轉運車、澆注托板、機動輥道、定位裝置等。在鑄件的冷卻過程中會出現砂型的轉運，控制系統通過自動識別系統可實現在不同冷卻輥道間自動轉運，可根據鑄件的材質、需要冷卻時間自動排序，保證鑄件能達到冷卻的效果，還能區分鑄件的材質等情況。另外，還能保證打箱后鑄件的緩冷、去除冒口、打磨、加工的信息唯一性。

圖3 自動化生產線

（7）打箱工部包括轉運車、打箱機械手、澆注托板刮砂裝置、回空箱輥道、抓件機械手等。轉運車將需要開箱的砂型轉運到解箱機械手位置，抓走砂箱，空砂箱進入回空箱輥道，進入循環。轉運車行走到抓件機械手位置，抓走鑄件，鑄件進入緩冷區，轉運車走到托板刮砂位，刮砂清理托板，托板進入循環。

這條生產線人員參與的工序少，降低了因人為因素產生的操作誤差，基本實現了生產自動化和管理自動化的初步結合。

在這種生產管理模式下我們又將設備管理納入其中，該生產線運行以后，我們又為該生產線配備了設備點檢(設備重點檢測部分)維護系統，實現了設備運行維護的管理自動化。

2 案例二

以該生產線為基點我們公司又將該類生產線應用到其他行業鑄鋼件的生產中。今年又投入生產了一條鑄鋼車橋的V法自動化生產線，如圖3。

該生產線著重考慮的是鑄鋼車橋的鑄造工藝特性：下芯問題、澆注、保壓的壓力問題、冷卻時間問題。鑄鋼車橋采用V法鑄造時，澆注和保壓時的壓力問題是生產出合格鑄件的關鍵，在實際操作時根據實際情況要適當減小真空壓力，根據我們的經驗將原來人工操作改為自動化控制，減小了人為因素造成的鑄件質量不穩定。下芯采用機械手下芯，減少人工參與的不確定因素。實現了造型、澆注鑄件的工業自動化生產和管理自動化的結合，也實現了設備的自動化管理。在此將不再一一贅述。

3 結束語

總的來說，隨著網絡的發展，工業生產自動化和企業管理自動化相結合是未來發展的必然趨勢，我們作為為鑄造廠家提供設備服務的技術性企業，須順應潮流發展趨勢。作為一家以技術為主導的企業更應該走在服務對象需求的前面。我公司還將為鑄造企業提供更適合其發展和需求的設備，服務于鑄造企業，更希望引導鑄造企業走適合自己的路。