熔模鑄造生產(chǎn)線技術(shù)改造

熔模鑄造生產(chǎn)線技術(shù)改造

1因公利用砂箱鑄造的企業(yè)河南中原精密鑄造有限公司的現(xiàn)有鑄造模生產(chǎn)能力由三通道三通式氣壓爐、鑄造裝置、砂箱、風動砂箱等組成。(1）生產(chǎn)能力低，年產(chǎn)量不足1300t。主要是爐溫低，熱效率低所致。(2）耐熱鋼耗量大。砂箱和爐內(nèi)導(dǎo)軌均用耐熱鋼制成。按年產(chǎn)1300t計，每年需耗約69t耐熱鋼，價值百萬元。(3）動能消耗大。原線三臺煤氣爐，全年煤氣耗量達13170000m3,10臺電機總耗用功率達96.4kW。(4）鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定、廢品率高。由于模殼裝于砂箱內(nèi)，并填入砂子，造成殼溫冷卻不均，上下溫差較大，不能滿足澆注工藝要求，經(jīng)常出現(xiàn)裂紋、冷隔、澆不足、鐵豆等鑄造缺陷。另外，由于砂箱在爐內(nèi)運行不穩(wěn)、模殼互相摩擦碰撞破裂，經(jīng)常引起跑火。(5）勞動強度大、溫度高、粉塵大，工人作業(yè)條件差。為解決以上問題，對原生產(chǎn)線進行了徹底地技術(shù)改造，成功設(shè)計并建成了一條新型熔模澆注生產(chǎn)線。2新型鑄造工藝的介紹和特點2.1取代耐熱鋼砂箱的焙燒小品圖1為新生產(chǎn)線示意圖。它由貫穿全線的鑄工輸送器，一臺長15.6m貫通側(cè)燃式新型工業(yè)用爐———焙燒爐，擋車機構(gòu)，磁盤落件機，加砂斗，焙燒小車等主要機構(gòu)組成。新生產(chǎn)線的工藝流程：鑄工輸送器在驅(qū)動站驅(qū)動下，以速度4m/min順時針斷續(xù)運行。在其小車臺面板上置有焙燒小車。當焙燒小車運行至加砂斗下方時，向焙燒小車的托盤上加砂→把模殼放在焙燒小車托盤上→進爐焙燒→澆注→冷卻→磁盤落件，完成一次循環(huán)。2.2新生產(chǎn)線特點如圖2所示，取代耐熱鋼砂箱的焙燒小車，其外形尺寸長、寬、高為1080mm×600mm×720mm。車上部的焙燒框由高溫鑄鐵制成的托盤，四周砌上標準耐火磚組成。在托盤和四周耐火磚構(gòu)成的長方形槽中，底部鋪一層輕質(zhì)耐火磚，再覆蓋60～80mm厚的1號石英砂，其上可裝25組模殼。焙燒框代替了砂箱，這種設(shè)計取消了耐熱鋼。此外，小車臺板前端設(shè)計成長條圓形凸塊、后端為長條圓形凹槽。當焙燒小車進入爐內(nèi)，相鄰小車應(yīng)首尾相接，此設(shè)計可保證車與車之間在臺板處不出現(xiàn)縫隙，防止火焰竄入車子下部燒壞軸承等部件。焙燒小車的運行由鑄工輸送器拖動。在鑄工輸送器小車臺面板上設(shè)計有軌道，焙燒小車輪子位于此軌道上，一般隨鑄工輸送器一同運行。當焙燒小車需在指定位置停止時，由擋車機構(gòu)擋住小車，使焙燒小車停止運行。此時，鑄工輸送器與焙燒小車輪子產(chǎn)生相對運動。焙燒爐為能使焙燒小車穿爐通過，由原來封底式設(shè)計成敞底式（圖3）。它具有爐膛緊湊、橫截面小、無耐熱鋼、爐溫高（可達1030℃）、燃燒充分、火焰均勻、直接噴燒、熱效率高、焙燒質(zhì)量高、周期短（80～120min）等特點。滿足了中、小熔模鑄件和高殼溫澆注鑄件的工藝要求。特別是能做到澆注時殼溫不低于650℃，模殼上下溫差不超過100℃的熔模鑄造工藝條件。提高了模殼尺寸穩(wěn)定性和生產(chǎn)薄壁鑄件的可能性。磁盤落件機取代落砂，效果良好。此外，全線機械動作通過控制室集中控制，也可各工序單獨操作，機械化和自動化程度較高。3新生產(chǎn)線的機械工程設(shè)計3.1牽引鏈條小時長輸送器馱載焙燒小車如圖4所示。鑄工輸送器采用雙輪閉式鑄工輸送器，全線展開長度151.2m，兩端轉(zhuǎn)彎半徑2.3m，轉(zhuǎn)彎角度180°，運行速度v=4m/min，每小時小車節(jié)數(shù)=200。全線共有126節(jié)輸送小車。小車臺面寬度B=520mm，臺面長度A（=節(jié)距T）=1200mm，牽引鏈條節(jié)距t=1200mm，牽引鏈條最大許用拉力F=2500kg。車輪軌道為11#號輕軌，軌距b=400mm。3.1.1涉和焙燒小品設(shè)計由于焙燒小車位于輸送小車臺面板上，且需具有相對運動，故在輸送小車臺面板上需安裝軌道，如圖5所示。為防止轉(zhuǎn)彎時相鄰兩軌道互相干涉和減輕焙燒小車運行到軌道對接處時的振動，使其運行平穩(wěn)，相鄰兩軌道處設(shè)計成30°傾斜角，并留有2～4mm的間隙。焙燒小車轉(zhuǎn)彎時，為防止翻車，每臺焙燒小車必須位于一節(jié)輸送小車臺面板上，間隔運行，而不能跨在兩節(jié)輸送小車臺面板上。因此，在輸送軌道進入轉(zhuǎn)彎處，利用輸送小車行走輪觸及擋車機構(gòu)信號開關(guān)，使擋車機構(gòu)動作，將焙燒小車分隔在每一節(jié)輸送小車臺面板上，形成一個自動定位系統(tǒng)。3.1.2鑄工輸送器最不利工作條件調(diào)查設(shè)計采用加大阻力系數(shù)的方法計入焙燒小車產(chǎn)生的摩擦阻力和慣性沖擊力的影響。圖6為生產(chǎn)線張力計算簡圖。圖中：l1=20m,l2=23.4m,l3=68.4m,l4=5m,l5=18m,l6=2m，彎道長lW=7.2m。設(shè)：鑄工輸送器單節(jié)小車重G0=250kg，焙燒小車單車重G1=350kg，單車模殼重G2=80kg，單車鑄件組重G3=150kg，轉(zhuǎn)彎段鑄工輸送器導(dǎo)輪阻力系數(shù)K=1.15，轉(zhuǎn)彎段運動阻力系數(shù)f′=0.2，直線段運動阻力系數(shù)f=0.02。鑄工輸送器最不利工作條件為：全線按40輛焙燒小車計，分布情況取7—0段n0=1,0—1段n1=8,1—2段n2=10,3—4段n3=18,5—6段n5=2,6—7段n6=1。除7—0段外，其余各段焙燒小車與輸送小車臺面板上導(dǎo)軌均有相對運動。0點張力S0=G0l6f/T+2G1f=22.3kg1點張力S1=S0+G0l1f/T+2n1(G1+G2)f=243.3kg2點張力S2=S1+G0l2f/T+2n2(G1+G2)f=512.8kg3點張力S3=S2K+G0lWf′/T=889.7kg4點張力S4=S3+G0l3f/T+2n3(G1+G2+G3)f=1592.3kg5點張力S5=S4K+G0lWf′/T=2131.2kg6點張力S6=S5+G0l4f/T+2n5(G1+G2+G3)f=2198.4kg7點張力S7=S6+G0l5f/T+2n6G1f=2280.4kg（即4行鏈條張力）傳動裝置牽引力F=S7=2280.4kg（<牽引鏈條最大許用拉力F=2500kg)電動機功率N=FVK/（60×102η）=2.56kW，取N=3kW。式中：鑄工輸送器運行速度v=4m/min，安全系數(shù)K=1.2，傳動裝置效率η=0.7。3.2支撐系統(tǒng)3.2.1擋車機構(gòu)分隔擋車機構(gòu)由回轉(zhuǎn)氣缸、擋頭和支架等組成（圖7）。其作用是控制焙燒小車停止或隨鑄工輸送器一同運行。當氣缸上腔無壓力空氣時，在彈簧力的作用下，擋頭向下阻擋焙燒小車運行。此時，焙燒小車車輪與鑄工輸送器輸送小車臺面板上導(dǎo)軌相對轉(zhuǎn)動。當控制電磁氣閥使氣缸上腔進入壓力空氣時，氣缸活塞向下運動，使擋頭抬起，焙燒小車隨鑄工輸送器一同運行。全線共設(shè)八個擋車點，如圖1所示，即爐子前后面兩點、澆臺三點、冷卻段末端轉(zhuǎn)彎處一點、磁盤落件和加砂處各—點。其中，處于轉(zhuǎn)彎處的2#和6#點擋車機構(gòu)兼有分隔焙燒小車的作用，將焙燒小車分隔在每一節(jié)輸送小車臺面板上，保證焙燒小車正常轉(zhuǎn)彎。2#和6#點擋車機構(gòu)分隔焙燒小車時，利用輸送小車行走輪觸及信號開關(guān)，自動控制擋車機構(gòu)進行分隔動作。分隔過程如下。(1）在擋車機構(gòu)阻擋有焙燒小車的情況下，當輸送小車行走輪觸及信號開關(guān)時，電磁氣閥控制氣缸上腔進入壓力空氣，擋車機構(gòu)的擋頭抬起，第一臺焙燒小車放行。(2）行走輪離開信號開關(guān)時，氣缸上腔泄氣，在彈簧的作用下，擋頭壓在焙燒小車臺面上。(3）隨著輸送機和焙燒小車的運動，當擋頭進入兩臺焙燒小車間的分隔槽時，擋頭又自動阻止第二臺小車運行，兩車被分隔。當輸送小車行走輪再一次觸及信號開關(guān)時，重復(fù)第（1）步。3.2.2加速度a計算按一次擋住n=15輛焙燒小車計算。擋車力F由車輪與軌道運動阻力F1和焙燒小車慣性力F2疊加而成。運動阻力F1=n(G1+G2+G3)f=174kg慣性力F2=n(G1+G2+G3)a/g=59.4kg擋車力F=F1+F2=233.4kg式中：小車加速度a=0.07m/s2（按車速在1s內(nèi)從v=4m/min降為v=0計算）。注意，擋車力F主要用來計算擋車機構(gòu)中各個部件的機械強度，氣缸的載荷主要是彈簧的作用力，而并非擋車力F。3.3磁異常輸送接件小品磁盤落件機利用鋼鑄件具有磁性的原理，采用電磁吸盤進行落件，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的落砂設(shè)備，效果良好。如圖8所示。磁盤落件機主要由油缸、磁盤、接件小車、斜坡軌道、氣缸及油泵站等組成。油泵站驅(qū)動油缸1使磁盤2作上下垂直運動，氣缸5驅(qū)動接件小車作水平往復(fù)運動。磁盤下降高度由可調(diào)支承8調(diào)整，使鑄件組頂端與磁盤之間具有15～35mm的間距。磁盤落件機由四根立柱橫跨在鑄工輸送器上。當鑄工輸送器馱載焙燒小車運行至磁盤下方時，被7#點擋車機構(gòu)擋住，磁盤通電充磁吸住全部鑄件→磁盤上升→接件小車被氣缸推至磁盤下方→磁盤斷電去磁、全部鑄件落入接件小車內(nèi)→接件小車返回。接件小車返回原位時，其活動底板沿斜坡軌道自動打開→全部鑄件落入吊件框內(nèi)被送至清理車間→開啟擋車機構(gòu)、空車隨輸送小車繼續(xù)運行至加砂斗下方，全部工序完成。一次落件過程，時間不超過30s。4生產(chǎn)線經(jīng)濟效益(1）年產(chǎn)量由1300t增加到1600t生產(chǎn)能力提高23%。(2）新生產(chǎn)線不用耐熱鋼，煤氣單耗量由10131m3/t降為5590m3/t，按年產(chǎn)1600t計，加上電能等節(jié)約價值，全年共節(jié)約150萬元左右，是投資30萬元的5倍。(3）與產(chǎn)量相