地軌小車鐵液輸送系統方案設計

楊濤林

（中國汽車工業工程有限公司，天津 300113）

在某鑄造項目車間設計過程中，通過采用鐵液自動化輸送系統，將電爐、稱重、輸送、球化、挑渣、孕育、傾倒等工序有機結合，大大提升了鐵液的輸送效率及生產的安全性，改善了工人操作環境。本文主要介紹地軌小車鐵液輸送系統方案設計。

1 設計要求

該鑄造車間主要生產支架類球鐵鑄件，年生產綱領為22000 t。采用1 條垂直擠壓造型線，鑄型尺寸為550 mm×675 mm×（150～405）mm，配套進口氣壓保溫澆注爐，采用2 套5 t/h 一拖二中頻感應熔化電爐熔化鐵液。

鐵液輸送系統設計要求如下：

（1）熔化電爐與造型線為“一”字形布置，如圖1 所示。

圖1 車間布置圖

（2）實現從4 臺電爐爐體前到造型線氣壓保溫澆注爐處的鐵液包自動輸送。

（3）采用“地軌小車”方式運輸鐵液，在線同時運輸2 個鐵液包，均為球化包，容量1.5 t。

（4）工藝線路：

球化重包：電爐出鐵（4 處）→運輸→喂絲球化→挑渣→自動加孕育劑（3 種）→運輸→倒鐵液到澆注爐。

球化空包：球化重包倒鐵液完成→運輸→加SiC→等待出鐵。

（5）每次鐵液運輸量1200 kg。

（6）電爐接完鐵液運至澆注爐處就位（開始倒包前）時間不大于4.5 min（含球化和挑渣時間），鐵液球化完畢后，輸送到倒包處的時間不大于2 min。

（7）采用喂絲球化處理工藝（非沖入法球化）。

2 擬選用設備的主要技術特點

目前，鑄造車間常見的鐵液輸送形式有叉車運輸、地面軌道小車運輸[1，2]、空中自行葫蘆運輸等方式。本項目擬選用地面軌道小車運輸形式，將鐵液的出鐵、稱重、球化、挑渣、孕育等工藝要求串聯起來，采用轉運倒包小車進行鐵液倒包，實現鐵液自動化輸送。

鐵液輸送系統主要包括：碳化硅加入裝置、鐵液轉運車、鐵液轉運車軌道系統、上空包輥道、空包緩存輥道、鐵液轉運倒包小車、中轉包、球化處理站、舉升臺、挑渣平臺、自動加孕育劑裝置、安全防護設施、電控系統等。

主要技術特點：碳化硅加入裝置位于電爐平臺上，每臺電爐爐體旁設置碳化硅手動加料斗，斗下方有手動閥和溜管，溜管出料端對準鐵液中轉包的包口，可將碳化硅直接加入；鐵液轉運車行走由減速機驅動，車上設置減速機驅動的機動輥道，帶稱重裝置和自動蓋包裝置，轉運車行走采用變頻控制，行走速度：0～45 m/min；輥道采用SEW 減速機驅動，運行速度約12 m/min；球化處理站采用喂絲球化工藝，設1 個電動升降門，可根據交互信號自動升降，球化站內設機動輥道，球化處理站為密封式，便于球化過程中煙氣收集治理；自動加孕育劑裝置含三個料倉，帶稱重裝置和輸送加料裝置；鐵液轉運倒包小車同時具備鐵液轉運和傾倒功能。系統具有斷電保護、緊急停止及故障報警等功能。設備有手動、自動工作模式，實現與電爐、電爐除塵、球化站、澆注爐等控制的聯鎖和信號交換。系統設MES 管理系統接口（RJ45 網口），便于采集設備數據。

3 鐵液輸送系統布局及工藝流程

根據設計要求及地面軌道小車鐵液輸送系統的技術特點，規劃的鐵液輸送系統布置方案如圖2 所示。

圖2 鐵液輸送系統布置方案

主要工藝過程為：鐵液轉運車在爐前就位，人工通過碳化硅加入裝置將碳化硅加入到中轉包內，電爐開始傾爐、出鐵液，出鐵液完成后，鐵液轉運車上的自動蓋包裝置將中轉包蓋上包蓋，然后將中轉包運至舉升臺輥道對接工位，中轉包從鐵液轉運車運行至舉升臺輥道上，通過舉升臺輥道，進入喂絲球化處理站球化工位，喂絲球化站包蓋下降，同時喂絲球化站提升門關閉，開始喂絲球化，此時轉運車運行至空包緩存輥道對接工位，接住空包，將空包運至電爐出鐵工位等待接鐵液。待喂絲完畢，喂絲球化站包蓋上升，同時喂絲球化站提升門打開，中轉包回到舉升臺上，舉升臺將中轉包舉升至鐵液轉運倒包小車對接高度后，中轉包移動至鐵液轉運倒包小車上，然后由鐵液轉運倒包小車將中轉包運輸至挑渣工位，定點完成人工挑渣、自動加孕育劑，鐵液轉運倒包小車再將中轉包運輸至氣壓保溫澆注爐倒包工位，將鐵液傾倒至氣壓保溫澆注爐。倒包完成后，鐵液轉運倒包小車將空包運輸至空包緩存輥道對接工位，空包運輸至空包輥道上，然后鐵液轉運倒包小車（空車）退至等待工位。

以最遠端的1#爐體為例，計算鐵液輸送系統運行一個循環所需時間，如表1 所示。

表1 鐵液輸送系統工藝流程表

從鐵液輸送系統工藝流程表可知，從最遠的電爐處接完鐵液到運至氣壓保溫澆注爐處就位，總時間為表中備注“*”及“**”各項數據之和，即236.9 s，小于4.5 min（270 s），鐵液球化完畢后，輸送到倒包處的時間為備注“**”各項數據之和，即96.5 s，小于2 min（120 s），滿足工藝要求。

4 設計要點

4.1 需要注意各工藝設備之間的銜接關系

在爐前接鐵液工位，需要根據電爐的出鐵液曲線、出鐵口高度、中轉包高度，確定鐵液轉運車輥道頂面高度，減少鐵液飛濺和對中轉包的沖擊。

電爐除塵風管從除塵罩接至爐前除塵管道地溝，豎向管道貼電爐平臺側壁敷設，風管及閥門應避開鐵液轉運車的運行范圍，有管道的地方，電爐平臺側壁應局部后退，避免干涉，如圖3 所示。

圖3 爐前區域圖

在喂絲球化處理站工位，需要根據中轉包的高度，合理設置喂絲球化處理站包蓋的高度。

在挑渣工位，鐵渣斗宜設置在地面，鐵渣通過溜管從平臺溜到鐵渣斗。

在鐵液倒包工位，需要根據氣壓保溫澆注爐補鐵液口的平面位置及高度，模擬鐵液倒包位置。氣壓保溫澆注爐補鐵液工位示意圖見圖4，現場倒包照片見圖5。

圖4 氣壓保溫澆注爐補鐵液工位示意圖

圖5 現場倒包照片

4.2 煙氣治理

電爐出鐵時，容易造成高溫煙氣的外溢，必須對高溫煙氣進行收集治理，通過電爐自帶龍卷風式吸煙罩，對高溫煙氣進行收集，通過耐高溫袋式除塵器進行治理，達標排放。

鐵液轉運車自帶蓋包蓋裝置，避免輸送過程中煙氣外溢，同時減少鐵液溫降損失。

在喂絲過程中，喂絲機包蓋與鐵液包口必須保持密封，無飛濺鐵液和煙氣外溢。在喂絲球化處理工位、挑渣工位、鐵液倒包工位，均設置集煙罩，對高溫煙氣進行收集，通過耐高溫袋式除塵器進行治理，達標排放。

鐵液倒包工位的除塵罩為可旋轉式，可避免氣壓保溫澆注爐傾爐出殘液時相互干涉。除塵系統與鐵液輸送系統信號互通，除塵管道閥門可隨鐵液包的運行位置，自動打開或關閉。

5 結語

該地軌小車鐵液輸送系統投產運行以來，設備運行節拍達到工藝要求，通過將電爐、球化處理、氣壓保溫澆注爐等有機連接，實現了由電爐到澆注爐的連續、快速、自動輸送鐵液，避免了叉車運輸的不安全性和中間鐵液倒運，確保了鐵液輸送效率。