铸造车间铁液自动化输送探讨

李东明，刘宏亮（中国汽车工业工程有限公司，天津 300113）

铸造车间铁液自动化输送探讨

李东明，刘宏亮
（中国汽车工业工程有限公司，天津 300113）

结合工程项目案例，探讨了关于铸造车间铁液的自动化输送形式，对自行葫芦输送系统与地轨小车输送系统两种方式进行了比较分析。两种输送方式均能适应工艺生产需求，且都实现了铁液的自动化输送。相对来说，地轨小车的输送方式更接近传统熔炼操作方式，易于被车间使用人员接受，安全性也更高。

车间设计；自行葫芦输送系统；地轨小车输送系统

随着我国制造强国战略的实施和《中国制造2025》行动纲领的发布，国内制造业将告别传统规模经济的发展模式，向自动化、数字化、信息化、智能化、互联网化方向发展、转型。铸造行业是制造业的基础行业，社会和经济的发展必然要求铸造技术不断的进步，逐渐改进传统铸造生产模式，向智能制造、信息化、“绿色铸造”模式转型，这对铸造企业信息化水平和自动化生产程度提出了相当高的要求。

近年来我国铸造企业的自动化水平得到了大幅提升，尤其新建的项目大量应用自动化设备，如自动化的制芯中心、砂芯储存及输送系统、铸件自动清理生产线等。但仍有一些生产环节仍采用传统的生产模式、自动化水平不高，如熔炼工部的铁液转运，仍大量采用传统的人工操作行车、叉车进行搬运，存在车间环境差、效率低、安全程度低、生产成本高、工人劳动量大等问题[1]。

受某公司的委托，我公司承担其新建铸造车间的设计工作，针对如何实现熔炼铁液的自动输送问题，就不同实施方案进行了探讨、分析，本文重点对自行葫芦输送方案与地轨小车输送方案进行了详细的介绍和比较，以供同行设计参考。

1 设计要求

本项目设计熔炼工部与造型工部为纵横跨布置，见图1所示。

图1 车间布置图

熔炼工部配置3套6 t/h中频无芯感应熔炼电炉（双炉体），造型线为双主机静压造型，设计生产率为240整型/h，由于生产率较高，配置了两台倾转浇注机交替进行定点浇注，两台浇注机浇注位置间隔5个砂箱，平均浇注重量为52 kg/箱，浇注机浇注时间9 s/箱，拟采用浇包规格为1 t，采用喂丝球化处理工艺。

2 自行葫芦输送方案

2.1 自行葫芦输送系统介绍

自行葫芦输送系统在汽车及物流输送行业应用已经十分广泛，在铸造车间的使用还比较少。该系统自行葫芦使用冶金专用电动葫芦，在闭式或开式轨道上同时布置多台葫芦，可实现铁液输送的自动化。系统主要由自行小车组、冶金环链葫芦、电子称重系统、滑触线供电系统、电控系统、平移机构、维修道岔、安全防护系统等组成。

输送过程中浇包可用保温盖保温，保温盖有多种形式，可实现手动、自动加盖和开盖动作，根据需要还可以选择带导流槽的保温盖，便于接铁液。输送系统采用PLC集中控制，配有中央控制台、控制柜、模拟屏等，可根据不同使用要求，选择控制方式及控制模式，可以实现自动控制、半自动控制、手动控制，具有各工位联锁、互锁功能，并带有故障诊断、报警功能以及联网功能，可对现场运行状态进行动态实时监控，及与其他控制系统实现联网进行信息交换。

2.2 自行葫芦输送方案及流程

根据本项目车间布置及工艺要求，规划的自行葫芦铁液输送方案平面布置图如图2所示。

图2 自行葫芦铁液输送方案平面布置图

以出铁距离浇注最远的6#炉体与浇注机B为例，分析输送系统的运行流程及相关数据如表1所示。

根据表1中数据分析，该系统铁液包在线输送周期为590.5 s，则单台铁液包小时可输送铁液吨位为（3600÷590.5）×1t=6.1(t)，3套6 t/h熔炼电炉需要该系统同时在线输送铁液包数量为（3×6）÷6.1≈3个；浇注机的铁液补充周期为（590.5÷3+30+20）=246（s），小于浇注机浇注一包铁液的时间285 s，即配置3个铁液包的输送能力可以满足浇注机铁液需求，输送系统可再设1个铁液包作为备用。

表1 自行葫芦输送方案流程表

采用该系统具有以下优缺点：

优点方面：①生产率自动化程度高、效率高，实现了铁液的连续自动化运输；②可多台自行葫芦同时在环轨上运行，根据浇注工艺需求进行配置；③可在线完成出铁、孕育、扒渣、球化、测温的生产工艺要求；④降低了车间人员的强度，改善了车间环境。

缺点方面：①铁液在空中进行输送，对设备的可靠性、安全性要求很高；②对设备维修保养方面的要求较高；③设备控制系统相对复杂，达到满足实际使用要求的调试周期较长，且对工厂相关技术人员的素质要求高。

3 地轨小车输送系统

3.1 地轨小车输送系统介绍

地轨小车输送系统由接铁液转运车、过跨转运车配合过渡辊道使用，分工完成铁液的出铁、球化和浇包的输送等工序，可以实现铸造车间铁液的全自动输送。一般该系统的组成为接铁液转运车、过渡辊道、倾倒装置（负责倒包）、进包辊道、倾倒残液机构、过跨转运车、称重系统、电控系统、轨道系统及安全防护设施等。接铁液转运车辊道可小幅度的升降和水平调整位置，可以在炉前调整铁液包位置以便于电炉出铁，同过跨转运车一样都可配有自动保温盖，在转运过程中减少温度损失。

铁液包从过渡辊道至过跨转运车的操作，根据工艺要求可选择倒包或者不倒包操作，倒包操作可以在倒包过程中进行初次的孕育处理，不倒包则可以全程使用与浇注机通用的浇包。该系统也采用PLC集中控制，可实现全程各工序环节的实时监控，并可以联网。

3.2 地轨小车输送方案平面布置

根据本项目车间布置及工艺要求，规划的地轨小车铁液输送方案平面布置图如图3所示。

图3 地轨小车铁液输送方案平面布置图

同样以出铁距离浇注最远的6#炉体为例，分析该输送系统的运行流程及相关数据如表2所示。

根据表2中数据分析，该系统接铁液转运车运行周期、过渡辊道周转周期、过跨小车运行周期均小于浇注机的浇注周期，只要在接铁液转运车、过渡辊道、过跨转运车、浇注机上同时有1个铁液包运行，即可实现铁液输送的连续自动运行，并可满足造型线浇注的铁液需求。

表2 地轨小车输送方案流程表

采用该系统具有以下优缺点：

优点方面：①自动化程度高、效率高，实现了铁液的连续自动化运输；②系统均在地面上运输，系统安全性高；③控制系统相对简单，调试周期短；④可满足熔炼工部的出铁、孕育、扒渣、球化、测温的生产要求；⑤降低了车间人员的强度，改善了车间环境。

缺点方面：①过跨输送小车在地面轨道上运行，横跨车间通道，对车间内物料通行有所影响；②对设备维修保养的要求较高；③设备一次性投资大。

4 结论

根据上述分析，两种自动化输送方式均能适应本项目的工艺生产需求，且都实现了铁液的自动化输送；相对来说，地轨小车的输送方式，更接近传统熔炼操作方式，易于被车间使用人员接受，安全性也更高，本项目最终选择了该输送方案。

铁液自动化搬运系统，彻底改变了传统电炉熔炼炉前操作组织形式，可以说是对传统熔炼炉前操作的一场革命。提高铸造生产车间的自动化水平，推广铁液自动化输送系统的应用，是铸造行业向智能化、数字化方向发展的趋势。。

[1] 汪海峰．熔炼自动化技术在生产中的应用和趋势[J]．金属加工（热加工），2015（11）：9-12.

[2] 陈放平， 焦振功， 彭宏泉， 等.QH550型遥控车在铁液转运中的应用[J].中国铸造装备与技术,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

稿件编号:1605-1384

李东明（1984—），男，硕士,工程师，主要从事铸造车间工程设计.