高效節能自動化V法造型線在耐熱鋼領域的應用實踐

張志強，朱曉霞，宋仲榮

（1.青島盛美機械有限公司，山東青島 266400；2.海爾卡奧斯物聯生態科技有限公司，山東青島 266400）

1 V法工藝簡介

V法鑄造也就是真空密封造型法，也稱負壓造型法或減壓造型法，起源于日本。國外取真空英文單詞VACUUM的頭一個字母，而簡稱為V法。它是利用塑料薄膜抽真空使干砂成型，所以譽為第三代造型法，即物理造型法[1]。V法鑄造的原理是：在特制的砂箱內，填入無任何粘結劑的干砂，利用塑料薄膜密封砂箱，采用真空泵抽出型內空氣，在鑄型內外形成壓力差，使干砂緊實，形成所需型腔的一種物理造型方法。

V法鑄造與其他鑄造技術相比具有以下優點:

（1）鑄件表面光潔,輪廓清晰，尺寸精度高，鑄件表面質量好；

（2）不加粘結劑和附加物，不用混砂設備，減少運行和維修費用，減少環境污染；

（3）舊砂回用可達95%以上，解決了廢砂處理問題；

（4）V法鑄造金屬流動性好，充填能力強，金屬利用率高，工藝出品率高，加工余量少[2]；

（5）模具花費及維護費用減少，模具和砂箱使用壽命長；

（6）需要拋丸清理量減少，與其他工藝生產的鑄件相比，V法鑄件所需的拋丸時間減少了50%；

（7）沒有難聞的氣味和煙。

2 生產線簡介

該生產線（圖1）主要生產高附加值的耐熱鋼鑄件（圖2），部分產品替代了精鑄（蠟模）工藝，解決了精鑄工藝做中大件的弊端。該生產線為高效節能環保的V法自動化生產線。目前已投入正常使用四年，效果良好。扣空砂箱、起模、翻箱、合箱均采用機械手完成，造型區工作時解放了行車。

該生產線主要參數：造型效率：10整型/h（雙造型工位）；砂處理生產能力：20t/h；舊砂回用率≥95%；系統用水量：80m3/h；供氣壓力≥0.5MPa；砂型型腔表面硬度≥90g/mm2。

3 生產線四大特點

該生產線四大特點：效率高，自動化程度高，節能，環保。

圖1 自動化V法生產線

圖2 耐熱鋼鑄件

3.1 效率高

鑄鋼件單造型工部造型效率最高達6箱/h。國內大多數此類鑄鋼V法線造型在2～4箱/h。

烤膜覆膜慢和涂料烘干時間長是影響V法造型效率的重要因素，本條生產線打破常規，上下箱分別采用獨立的覆膜器和涂料烘干設備，加熱采用高效加熱管。涂料烘干利用加熱管烤膜后的余熱，軸流風機送熱風，涂料烘干罩上下移動，確保熱量損耗最低。烤膜覆膜在1min之內，涂料烘干2min之內。

3.2 自動化程度高

造型區工作時不采用行車，扣空砂箱、起模、翻箱、合箱均采用機械手（圖3）完成。A線目前正常生產效率為6箱/h，造型區僅需要3人即可輕松完成。國內大多數廠家扣空砂箱多采用行車，效率低，不安全，且需要多人合作才能完成。大多數廠家采用頂桿起模，翻箱機翻箱，行車合箱，自動化程度低。

圖3 機械手

3.3 節能

（1）每個機械手均采用獨立的液壓站控制，電機變頻控制。動作時開，不動作時關，比采用一個大液壓站節能百分之五十。

（2）考慮到此類產品比較小，冷卻時間短，開箱砂溫比較低，采用立式砂溫調節器代替冷卻床，節電37kW/h。

（3）烤膜和涂料烘干是本線的重要能耗，通過流程圖，根據生產節拍優化，將上下箱的覆膜器不同時使用，避開最大用電峰值。如：所有設備總功率為425kW，但通過PLC優化生產節拍，避開大功率設備同時開啟，實現最大峰值功率不到350kW,可以實現節能百分之二十。

（4）真空泵采用變頻節能控制，用壓力傳感器將使用需要的真空度反饋到PLC，通過變頻器調節真空系統的壓力。造型時只開一臺泵，澆注時根據PLC的控制再根據需要自動開啟另一臺泵。單線生產時也是如此，節能百分之三十以上。

3.4 環保

采用世界上先進的旁插脈沖扁袋除塵器，除塵效果好，排放遠小于國家標準。除塵管道連接處密封性好，在各個主要除塵點布置電動閥門，除塵風機變頻控制，結合除塵點電動閥門的開啟情況自動調整風機轉速，更加節約能源，節能25%以上。良好的除塵系統可以達地面無砂，空中無塵的效果，粉塵排放≤20mg/m3。

4 總結

近年來，V法鑄造在簡單的鑄鐵件上的應用相對成熟，如叉車配重、石油機械平衡塊等，產品質量穩定，相關企業紛紛產生了較好的效益。但是，產品質量要求較高的高檔鑄鋼件，由于工藝設計不合理、生產過程控制不嚴，設備粗制濫造等原因導致產品缺陷較多，不能達到客戶及使用要求。因此我公司開發的高效節能自動化V法造型線在高檔耐熱鋼領域的成功使用有著重要的現實意義。設備是為工藝服務的，設備可實現的功能要考慮其過程中會不會對工藝造成影響。V法造型是一種特殊的鑄造工藝，不同于砂型鑄造，要充分發揮其工藝優越性，必須有好的設備來實現。