年产3000t非定型产品消失模铸造车间设计原则及方案

华远善，华 炜

（南阳华兴达特钢铸造有限公司，河南 南阳 473000）

铸造行业准入制和“十二五”发展规划的拟定和实施，是国家经济转型和持续发展及使我国成为世界铸造强国的重要战略和行动纲领。目前，对新上和扩建铸造项目已经实行了严格的控制，今后将更加严格的淘汰落后产能，实现产品优质、节能显著、环境达标的铸造行业新局面。

在消失模铸造技术日益成熟的今天，为适应国家的宏观战略，不少中小型砂铸企业纷纷转向消失模铸造方法，但在实施过程中，均存在这样那样的缺点和不足。

大多数中小型铸造企业均无大批量定形产品。其特点是：产品种类繁杂、钢种涉及面宽、制造难度较大、生产效率不高。在管理方面特别是小型企业，资金有限，意识不强，技术水平不高，新上或扩建项目设计不尽合理，整体水平不高。

笔者根据多年的消失模铸造生产经验及调研资料，紧扣质量、节能、环保、效益四大主题，提出以下设计原则及方案，以便交流。

1 设计原则

1.1 质量原则

1.1.1 质量意识

质量是企业的生命，人人认可。但真正重视质量，也就未必，特别是小型企业。因为质量与投入在短期利益上是成反比的，但从长远利益上说是正比关系。因为花香蜂自来，优质必优价。

1.1.2 技能水平

技能是质量保证的根本。消失模生产的每一个细小环节都影响着产品质量。从白区、黄区、黑区到热处理的每一点都必须搞懂、搞通，我们称之谓软件。

1.1.3 质量控制

质量检测及质量控制是保证质量的必要手段。而质量检测及质量控制是要有人力和装备投入的。适度规模的企业应配备专职的技术、质检及质控人员、购置必要的检测仪器及设备。

1.2 节能原则

1.2.1 节能设备的选择

1）熔炼应采用新型的串联逆变电炉，可节省熔化电能10%以上。

2）砂处理系统的冷却环节采用立式冷却塔或水冷滚筒，筛分采用有水冷功能的设备，可使该系统的能耗降低40%～50%.

3）铸件退火及高锰钢热处理，采用煤气发生炉，可达到显著的节能环保效果。

1.2.2 节能技术应用

1）采用冒口加热技术，出品率达95%以上，可节省熔化电能30%，（该技术已申请国家专利）。

2）电炉热水利用，既达到了节能效果又大大减少了冷却设备的投入。

3）烘房太阳能利用。

1.3 环保原则

1.3.1 宏观环保

节能是宏观环保的重要环节。包括节能设备的选择，节能材料、节能技术及太阳能的应用，废弃物的回收与再生。

1.3.2 车间环保

车间环境直接关系到员工的身心健康。任何负责任的企业主都要将良好的车间环境设计纳入总体设计规划中。确保车间噪音、粉尘、烟雾达标。

1.4 效益原则

1.4.1 质量效益

前面讲到了“花香蜂自来”、“优质必优价”，这里不再多说。

1.4.2 节能效益

节能对社会来说达到了低碳和环保的效果。对企业来说是最大的经济效益。我们所设计的3000t新厂，从设备到工艺处处都从节能角度考虑，它与传统的设计相比，能耗将降低30%以上，每吨铸造可净增利润300元～350元。

1.4.3 规模效益

非定型产品消失模铸造的规模究竟多大为好，不易准确定论。太大，业务量要受限制，白区也不易配套，对小企业来说资金也难满足；太小，既不符合国家产业政策，也无法保证检测设备及专业人员配置。我们认为实际产量在2000t～3000t较为合适。

1.4.4 劳动生产率效益

提高劳动生产率是提高效益的重要环节。过度的劳动强度及过高的自动化水平，对员工对中小型企业都是不可取不可行的。而合理的生产流程，可靠的设备配置，适度的劳动强度和心情愉快的员工是生产率效益的所在。

2 设计方案

消失模铸造企业大都着重于黑区特别是砂处理系统的建设，这是十分不全面的。白区、黄区、黑区包括热处理是一个完整的严密的配合系统，缺一不可。该方案可使能源节约30%以上，效益提高30%.

2.1 熔炼设备

熔炼设备的选型，一般都没引起大家的重视。这是节约能源效益挖潜的大头。我们选用800kW的串联逆变电源，为减少一次投入过大，暂选用1t的铝壳电炉2台，500kg的铝壳电炉2台，这一配置灵活性较大。当生产小件铸件时，使用500kg的炉子快速熔炼，当生产特大铸件时，使用2台1t电炉熔化，若再配以其他的钢水、铁水保温措施，铸件单重可达 3 t～4 t。

配置：

1）1200kVA变压器1台，（同时满足全厂其他用电）；

2）800kW一拖二串联逆变电炉1套（1台电源柜、2只1t电炉、1只500kg电炉）；

3）闭式冷却塔1台；

4）烤包炉1台；

5）3 t钢包 1只，2t钢包 2 只、1t钢包 2只；

6）冒口加热装置1套。

安装：变压器、电源、电容、电炉之间的距离要越短越好、导线截面要足够。

2.2 砂处理设备

设备制造企业的水平有低有高，质量有好有坏，价格有多有少；配置有的不尽合理，软件服务不尽全面。铸造企业在选型上必须慎之又慎。较好的设备组装技巧是最有效的办法。

配置：

1）翻箱机构及落砂斗1套（自制）；

2）水冷式筛分输送筛1台（购置）；

3）风选磁选机1台（购置）；

4）立式砂冷却塔（或水冷滚筒）1台（购置）；

5）提升机3台（自制）；

6）砂库1座（自制）；

7）除尘器1套（购置）。装箱加砂采用布袋柔性加砂，以适用不同高度的砂箱操作。

安装：本系统为二冷三提，占地面积小，运行流程短，节能效果好。

2.3 砂箱及运转

对非定型产品，砂箱设计必然多样化，但为使生产连续化，砂箱外形尺寸均为1300mm×1300mm×100mm及1500mm×1500mm×100mm，五面抽气，部分砂箱在内部一分为二，或根据工件临时加高。地轨运转、人力推动，转盘转向。为保证特殊铸件生产，设计地坑箱二座，能自动卸砂和装箱。可满足长度3000mm，直径3000mm或高度为2000mm的铸件生产。

配置：

1）砂箱：20只，其中5只加内隔（自制）；

2）地箱2座（自建）；

3）地轨（自建）；

4）转盘6台（购置）。

安装：地轨在同一平台。

2.4 装砂及浇注

为保证3000t生产能力，设计为2路装箱加砂工位，5个浇注工位，其中2个振动浇注工位。

配置：

1）砂库1座（2位共用）（自制）；

2）带有夹持可升降振实台2台（购置）；

3）振动浇注台2台（自制）；

4）冒口加热装置1套（自制）。

2.5 真空系统

为满足3～5箱同时浇注，真空系统选择抽气量为30m3左右，功率45 kW～55 kW的规格，抽气接口6个。

2.6 黄区设备

黄区往往是不被重视的工段，但这里恰恰严重影响着产量、质量和能耗。

配置：

1）涂料搅拌缸1台（200kg容量）（自制）；

2）具有太阳能、电能、热水多种能源的烘房1座（150m2）；

3）固定烘架和活动烘架若干。

安装：太阳能烘房以后专题介绍，其他根据实际工件，制作。

2.7 白区设备

因产量不大，品种繁杂，投资发泡设备在投资、人力、环保及管理上都不合算。个别产品的模具发泡及泡沫块均为外协。白区设备7台电热切割床及7个修整工位。

2.8 热处理

为满足高锰钢及其它钢种的生产，配置以下设备：

1）15 m3冷却水池1座（自建）；

2）煤气发生炉1台（购置）；

3）退火炉1台（自建）；

4）热处理炉1台（自建）。

2.9 检测设备

为确保产品质量，无论企业大小都必须建立相应的化验检测室，购置必要的仪器及设备。

1）炉温测试仪；

2）成分分析仪（化学、光谱）；

3）物理检测仪（金相、抗力等）；

4）常规计量器具。2.10 定员

1）白区 15人；2）黄区 3人；3）装箱运转 4人；4）熔炼浇注4人；5）后整理4人；全员30人。

3 新建或改建企业应注意的问题

新建或改建企业应注意以下几方面的问题：

1）统筹规划，不论是一次建成或分期建设，必须有一个完整的统筹计划，避免建着拆着，拆着建着，这一现象实不少见。

2）合理布局，工序之间、工段之间，要合理布局，尽量缩短流转距离，提高生产效率。

3）设备选择，厂房建设要留有余块，以便扩大改造。

4）软件更重要，有成套系统，能运转，但不能生产的企业大有。对工艺不通，技术不精，信息不畅的企业上消失模铸造，应硬件软件并重，否则是要走弯路的。