年产10000t消失模铸造生产线
谢一华 李 伟 谢 田
江阴华澳机电设计研究所有限公司 江阴华天科技开发有限公司
安徽合力股份有限公司消失模小线生产线是由机械工业第四设计院总体设计，江阴华天科技开发有限公司承担黑区砂处理工部成套设备及造型电控系统的设计、制造、安装、调试交钥匙工程。该项目于2012年初开始实施，2012年10月进行试生产，从2013年元月起实行三班制连续生产，基本达到了设计要求。
1. 工艺要求及工作条件
1.1 工艺要求
1)生产铸件材质：HT200、HT250、QT400-18、QT450-10、QT500-7
2)造型用砂：硅砂 目数：30-40目
3)白膜材质：铸件本体，共聚物或EPS
浇注系统：EPS
4)铸件壁厚：≥4mm
5)铸件尺寸精度：不低于CT8级
6)浇注重量：max500kg
7)浇注温度：1350～1480℃
1.2 主要技术参数
1)生产拍节：20箱/h
2)砂箱内腔净尺寸：Φ850×1000mm
3)抽真空方式：底抽
4)砂处理量：25t/h
1.2 环境条件
1)三相五线制交流电：380V±10%，50Hz
2)环境温度：-5～42℃
3)相对湿度：61%～81%
4)压缩空气：0.50Mpa～0.65Mpa
5)工业用水：市政自来水，供水水压0.2Mpa以上
6)工业制度：两班工作制，全年工作日为251天。
2. 生产线的布置及特点
本生产线是一种闭式流水线，刚性连接，强制拍节，平行工作，如图1所示。这种布置的优点是布置紧凑，流水线占地面积小，生产效率高，减少操作人员，减轻劳动强度等。
造型生产线：两条平行的砂箱输送轨道、在轨道的两端设有转运车和液压推箱系统，组成了砂箱循环的工作模式。
造型工位分：加底砂、震实、放白膜、加砂震实、铺盖膜、加盖砂、放浇口杯等程序。造好的铸型通过液压推进机步移式的移动至浇注段，接上真空管道进行浇注，浇注后的铸型通过转运车进入保温冷却段，然后由翻箱机将铸型翻箱倒入落砂格子板上，铸件取出，旧砂经砂处理后回用。
造型工部的三维震实台和雨淋加砂开关均采购美国GK公司产品。
3. 生产节拍计算
年生产钢领为10000t合格铸件，全年工作日为251天，每班8小时生产铸件10000t /251d=39.84t/d。按铸件合格率95%，铁水收得率85%计算，则每天消化铁水40t/ 95% /85%=49.5t，每小时消耗铁水49.5/ 8=6.2t。
本线砂箱内尺寸Φ850×1000mm，铸件最大重量500kg，以平均每箱300kg计算，每小时进行造型、浇注、出件6200kg/300=20.6箱，取20箱。
每小时的用砂量：0.8×0.852m3/箱×2t/m3×20箱/h=23.12t/h，按25t/h设计(每箱砂子重量1.16t)
4. 砂处理工部
砂处理工部如图2所示
砂处理工部的工艺流程：
1) 冷却后的铸型经翻箱机将铸件及型砂一起倒入格子板上，旧砂落入砂斗中;
2) 旧砂经振动筛分机过筛后去除旧砂中的杂物;
3) 板链斗式提升机后的旧砂经三通气动阀分流：1路旧砂落入1#过渡斗，进入1#立式流化床进行一级冷却。另一路旧砂经1#螺旋输送机落入2#过渡斗进入2#立式流化床，进行一级冷却。而1#立式流化床冷却后的旧砂又经三通气动阀分流;1路旧砂经2#板链斗式提升机落入2#立式流化床，进行二级冷却，经3#带式斗式提升机入储砂斗。另1路落入2#螺旋输送机进入3#带式斗式提升机入储砂斗，这种流程形式可根据季节和落砂温度来选择采用1级或两级冷却方式，总之，冷却后的旧砂温度应控制在50℃以下。
4) 储砂斗的旧砂采用密相气力输送装置送至2个造型砂斗中。
5. 砂处理主要设备介绍
5.1 振动筛分机
该机的主要作用是对落砂后的高温旧砂进行初步冷却，并通过筛网将大块的旧砂中烧结的涂料碎片、铁屑等杂物分离出来。同时还可以设计两层筛网，即粗筛网和细筛网，分两个口排除。筛网的目数可根据消失模工艺需求更换。粗筛网过筛大的块状杂物，细筛网可过筛灰粉和烧灼后破碎不可用的微细砂。该筛具有体积小，重量轻，安装高度低的特点。江阴华天科技开发有限公司生产的振动筛分机产品系列为10～100t/h，可满足不同规格的消失模生产线的需求。
该振动筛分机的主要技术参数：
1) 规格：B=800,l=6200mm
2) 生产能力：25t/h
3) 振幅：2～3mm
4) 频率：1500次/min
5) 振动电机功率：4×2=8kw
5.2 立式流化床
该机是一种新型水冷却式流化床冷却设备，具有独特的结构特点。它是由风箱、进风调节阀、流化板、热交换水冷装置、进出料口、除尘器、罗茨风机及水冷却循环系统等组成。底部是风箱，进风量可调，风箱上为抽屉式的流化板分别由孔板及筛网组成。流化床体分隔为左右两部分。当热砂从左床体上的进料口进入后，砂向下流动与多束水管充分地热交换后，经床体底部的通道反向，砂由下向上流动又与多束水管进行第2次热交换至床体上部出料口排出。
江阴华天科技开发有限公司经过反复试验，不断地改进和提高已生产数台，在国内消失模生产线上使用，已获得实用专利(专利号2012.20287177.0)，它具有热交换充分、冷却效果好、占地面积小、设备运行可靠等优点。
该立式流化床的主要技术参数：
1)生产能力：25t/h
2)进口砂温：110～150℃
3)出口砂温：≤50℃
4)风机风量：5000m3/h
5)风机功率：45kw
6)冷却水量：40m3/h
7)进水温度：≤25℃
8)进水压力：0.15Mpa
5.3 密相气力输送装置
气力输送是在管道内利用气体作为承载介质，将物料从一处输送至另一处的运输设备。所谓密相气力输送是指固气质量流量比m≥25以上时为密相气力输送，它具有很多优点：如物料在管道内输送速度较低，物料不易破碎、管道磨损小、布置灵活、占空间面积小，由于密封输送，粉尘飞扬逸出少，环境卫生较好，易实现自动控制等。所以在消失模生产线上得到应用，但可能由于气力输送系统的参数和结构设计不合理也可能出现管道磨损严重、管道堵塞和输送能力低，满足不了生产需求，达不到原设计的输送能力。
该气力输送主要采用德国FAT公司的技术而设计的。要求输送能力大于25t/h，因此要实现高生产能力的气力输送必须在结构上和管道的布置上采用特殊的结构和有效的措施，保证气力输送正常运行。
该气力输送装置的主要技术参数：
1) 输送能力：>25t/h
2) 发送罐型号、容积：Y93C-20，V=20m3
3) 输送距离：水平～30m，提升～12m，球形三通弯头1只，球形二通弯头1只
4) 耗气量：～25Nm3/t料
6. 生产中出现的问题及改进意见
该生产线在四院、合力叉车的领导和相关人员通力合作、积极配合下，顺利地完成安装调试并投入试生产。从2013年元旦起，由于产量提高，由原两班工作制改为三班连续生产，对整个生产线提出了更高的要求。为了保证正常生产，搞好售后服务，江阴华天科技开发有限公司本着对用户负责的精神不断完善改进和提高，保证了生产线的正常运转。该线自投产以来存在的问题：1.大量的铁屑和粉灰进入立式流化床内，将流化板上的帆布堵死，造成流化床风机额定电流过载，生产能力降低。如果在砂处理系统中，采用了二级过筛或选用风选磁选机可能就不会出现上述问题。
2.气力输送装置出现了管道磨损的问题,从试生产到现在的三班连续生产不到半年时间,卸料点处的输送管道与球形三通连接处开始磨破,并越来越严重，经检分析可能是在安装时，输料管与球形二通及球形三通不同心，有一定偏角砂子将球形弯头进口处磨破。另外发送罐的输送压力为0.4Mpa,输送压力偏高,应在保证正常输送的情况下,尽可能降低输送压力,现将输送压力由0.4Mpa改为0.28Mpa,管道的磨损将会有所好转。
