V法鑄造工藝鑄鋼件的自動化生產(chǎn)與管理

朱曉霞，張志強(qiáng)，宋仲榮

（青島盛美機(jī)械有限公司，山東青島 266400）

隨著國家推行兩化融合以及工業(yè)4.0的發(fā)展，鑄造行業(yè)對鑄造設(shè)備的要求也越來越高。而V法鑄造作為最綠色環(huán)保、國內(nèi)發(fā)展最快的一種鑄造工藝，受其工藝特點(diǎn)的影響，實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動化尤為重要。我公司一直致力于V法鑄造工藝設(shè)備的研發(fā)和生產(chǎn)，早在2014年就開始積極尋求工業(yè)自動化生產(chǎn)跟自動化管理相結(jié)合的辦法。到現(xiàn)在為止生產(chǎn)帶機(jī)械手生產(chǎn)線不下十五條。

下面就介紹近兩年我公司在V法鑄造工藝鑄鋼件自動化生產(chǎn)與自動化管理相融合的兩個(gè)典型實(shí)例。

1 案例一

我公司為浙江一家公司提供了一條V法鑄造工藝生產(chǎn)礦山機(jī)械耐磨件的自動化生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線主要生產(chǎn)的產(chǎn)品為高錳鋼、合金鋼錘頭以及適合砂型尺寸的高錳鋼齒板及護(hù)板。這條生產(chǎn)線在工業(yè)自動化生產(chǎn)上實(shí)現(xiàn)造型、澆注、冷卻、轉(zhuǎn)運(yùn)、打箱、取鑄件自動化，如圖1所示。

1.1 生產(chǎn)綱領(lǐng)

（1）產(chǎn)品：高錳鋼、合金鋼破碎機(jī)錘頭、小型鄂板等；

（2）產(chǎn)量：8000t～10000t/年；

（3）熔煉能力：3t中頻爐（一拖二）；

（4）工作班制：單班制；

（5）廠房：14.5m×55m/19.5m×55m聯(lián)跨車間。

1.2 造型生產(chǎn)線技術(shù)參數(shù)

（1）造型效率：4～6整箱/h；

（2）砂處理能力：20t/h；

（3）真空泵抽氣能力：74m3/min×3；

（4）砂箱內(nèi)腔尺寸：2000 mm×1600 mm×400/300mm。

1.3 設(shè)備設(shè)計(jì)新理念

（1）鑄件產(chǎn)品設(shè)置唯一標(biāo)識碼，實(shí)現(xiàn)鑄件生產(chǎn)流程的可控性及有效數(shù)據(jù)采集的便捷性。

（2）生產(chǎn)過程與ERP管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)互通性。ERP將生產(chǎn)任務(wù)下達(dá)到生產(chǎn)控制系統(tǒng)，生產(chǎn)控制系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)饺蹮捁げ俊⒛＞叽嫒」げ?、造型工部、澆注工部、鑄件循環(huán)工部。實(shí)現(xiàn)有效數(shù)據(jù)的采集，并反饋到ERP管理系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)鑄件產(chǎn)品的最優(yōu)化。

（3）熔煉工部采用自動上料系統(tǒng)、熔煉控制機(jī)器人等。自動上料系統(tǒng)可根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃實(shí)現(xiàn)每爐鋼液的精確計(jì)量。熔煉機(jī)器人實(shí)現(xiàn)扒渣、成份檢測、添加脫氧劑、測溫等功能，減少熔煉工部人為因素對鋼液的影響，同時(shí)降低工人的勞動強(qiáng)度，為后續(xù)提供可靠的質(zhì)量保證。

圖1 某公司自動化生產(chǎn)線方案圖

圖2 數(shù)據(jù)采集流程圖

（4）造型工部包括移動式振實(shí)臺（上帶機(jī)動輥道）、橋式覆膜器、獨(dú)立涂料烘干機(jī)、機(jī)動負(fù)壓小車、噴涂機(jī)器人、扣空箱機(jī)械手、自動刮砂覆背膜機(jī)構(gòu)、翻合箱機(jī)械手、散落料回收系統(tǒng)等。

從設(shè)備配置上來說，造型工部實(shí)現(xiàn)了覆膜、噴涂、扣箱、加砂振實(shí)、覆背膜、起模翻箱、合箱完全自動化。從控制上來說配有EMA集成系統(tǒng)，模具和砂箱都帶有系統(tǒng)自動識別條碼，在造型過程中多處有自動識別系統(tǒng)對造型過程中的模具、砂箱進(jìn)行自動識別、配號，并記錄到數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)的澆注、打箱、鑄件確認(rèn)做基礎(chǔ)。

（5）澆注工部包括負(fù)壓砂型轉(zhuǎn)運(yùn)車、機(jī)動輥道、移動真空梁、固定真空梁、定位裝置、自動澆注機(jī)等。負(fù)壓砂型轉(zhuǎn)運(yùn)車將待澆砂型轉(zhuǎn)運(yùn)到澆注輥道線位置，通過移動真空梁、固定真空梁的真空閥的無縫真空轉(zhuǎn)換，保證砂型在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中一直處在抽負(fù)壓狀態(tài)。自動澆注機(jī)可根據(jù)ERP生產(chǎn)任務(wù)，自動識別需要澆注的砂型（澆注機(jī)的澆注包帶有保溫功能，保證鋼液溫度的恒定性）。

（6）砂型內(nèi)鑄件冷卻工部包括轉(zhuǎn)運(yùn)車、澆注托板、機(jī)動輥道、定位裝置等。在鑄件的冷卻過程中會出現(xiàn)砂型的轉(zhuǎn)運(yùn)，控制系統(tǒng)通過自動識別系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在不同冷卻輥道間自動轉(zhuǎn)運(yùn)，可根據(jù)鑄件的材質(zhì)、需要冷卻時(shí)間自動排序，保證鑄件能達(dá)到冷卻的效果，還能區(qū)分鑄件的材質(zhì)等情況。另外，還能保證打箱后鑄件的緩冷、去除冒口、打磨、加工的信息唯一性。

圖3 自動化生產(chǎn)線

（7）打箱工部包括轉(zhuǎn)運(yùn)車、打箱機(jī)械手、澆注托板刮砂裝置、回空箱輥道、抓件機(jī)械手等。轉(zhuǎn)運(yùn)車將需要開箱的砂型轉(zhuǎn)運(yùn)到解箱機(jī)械手位置，抓走砂箱，空砂箱進(jìn)入回空箱輥道，進(jìn)入循環(huán)。轉(zhuǎn)運(yùn)車行走到抓件機(jī)械手位置，抓走鑄件，鑄件進(jìn)入緩冷區(qū)，轉(zhuǎn)運(yùn)車走到托板刮砂位，刮砂清理托板，托板進(jìn)入循環(huán)。

這條生產(chǎn)線人員參與的工序少，降低了因人為因素產(chǎn)生的操作誤差，基本實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)自動化和管理自動化的初步結(jié)合。

在這種生產(chǎn)管理模式下我們又將設(shè)備管理納入其中，該生產(chǎn)線運(yùn)行以后，我們又為該生產(chǎn)線配備了設(shè)備點(diǎn)檢(設(shè)備重點(diǎn)檢測部分)維護(hù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備運(yùn)行維護(hù)的管理自動化。

2 案例二

以該生產(chǎn)線為基點(diǎn)我們公司又將該類生產(chǎn)線應(yīng)用到其他行業(yè)鑄鋼件的生產(chǎn)中。今年又投入生產(chǎn)了一條鑄鋼車橋的V法自動化生產(chǎn)線，如圖3。

該生產(chǎn)線著重考慮的是鑄鋼車橋的鑄造工藝特性：下芯問題、澆注、保壓的壓力問題、冷卻時(shí)間問題。鑄鋼車橋采用V法鑄造時(shí)，澆注和保壓時(shí)的壓力問題是生產(chǎn)出合格鑄件的關(guān)鍵，在實(shí)際操作時(shí)根據(jù)實(shí)際情況要適當(dāng)減小真空壓力，根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)將原來人工操作改為自動化控制，減小了人為因素造成的鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定。下芯采用機(jī)械手下芯，減少人工參與的不確定因素。實(shí)現(xiàn)了造型、澆注鑄件的工業(yè)自動化生產(chǎn)和管理自動化的結(jié)合，也實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的自動化管理。在此將不再一一贅述。

3 結(jié)束語

總的來說，隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)自動化和企業(yè)管理自動化相結(jié)合是未來發(fā)展的必然趨勢，我們作為為鑄造廠家提供設(shè)備服務(wù)的技術(shù)性企業(yè)，須順應(yīng)潮流發(fā)展趨勢。作為一家以技術(shù)為主導(dǎo)的企業(yè)更應(yīng)該走在服務(wù)對象需求的前面。我公司還將為鑄造企業(yè)提供更適合其發(fā)展和需求的設(shè)備，服務(wù)于鑄造企業(yè)，更希望引導(dǎo)鑄造企業(yè)走適合自己的路。