呋喃树脂砂铸铁车间设计

呋喃树脂砂铸铁车间设计

装备制造是我国经济的战略产业，是各行业结构调整、优化、更新、可持续发展的基本手段。加快应用制造业的发展已成为中国的一项重要发展战略。铸件是机械装备的基础部件,制造业对铸件的需求量逐年上升,我国的铸件需求量每年都有增加,铸造企业目前朝着产业集群化、专业化和规模化方向发展。2000年以前铸铁车间发展以原址技术改造为主,生产纲领规模在万吨以上的屈指可数;2000年以后随着我国经济快速发展和城市的发展大量原在市区的企业外迁改造,新建铸铁车间生产纲领规模在万吨以下的几乎没有,单个铸铁车间规模越做越大,生产纲领5万吨以上的经常出现,甚至个别达到10万吨。下面就新建一个生产纲领3万吨的呋喃树脂砂铸铁车间设计进行介绍。1大型机床铸件与风力发电机集成系统该车间主要生产大规格数控机床、风力发电机等大型铸铁件,采用呋喃树脂砂工艺,设计生产纲领为30000t/a,其中风力发电机铸件10000t/a,大型机床铸件20000t/a。这类铸件属于单件、多品种、小批量生产性质,生产的最大铸件为机床床身,重量30t,材质HT250,风电铸件材质为球墨铸铁。2优化设计条件,减少对形、形形形个人的影响,改善车间结构车间厂房的建筑形式和工艺布置涉及到工艺路线的顺畅、生产组织是否方便、运输路线的远近、车间占地面积的大小、劳动安全卫生条件的好坏、车间建筑费用的高低及今后的扩展等,所以必须全面考虑,合理选择。传统的铸铁车间厂房建筑形式基本可分为长方形、П形或Ш形。长方形厂房的优点是建筑简便、运输线路短、布置紧凑、动力管道短,占地面积小,但这种厂房内的粉尘、噪音和热量较集中,相应增加大量的通风除尘、降噪降温等方面的投资。П形或Ш形厂房自然通风和采光条件好,不同工部之间产生的粉尘噪音相互影响小,但工部布置分散,内部运输路线长。长方形厂房虽然具有许多优点,用于大型铸铁车间时要么厂房长度较长,要么跨度数较多。厂房长度长时同跨内部运输路线长,容易引起起重机等相互干涉;跨度多时厂房内部通风采光条件差,工人劳动环境较差。随着社会的发展,人们对环保、劳动安全卫生要求越来越高。П形厂房自然通风和采光条件好,可将噪声、粉尘较大的清理、砂处理与其它工部分隔开单独布置,减少对造型制芯工部的影响;另外П形厂房周围空地多,便于除尘设备的布置和将来对环保要求进一步提高时方便技术改造。此次设计厂房除满足功能需求外,把改善车间环境特别是造型制芯工序环境作为核心点,追求占车间面积最大的造型制芯工部工作环境的最优化,设计的厂房布置见图1。把落砂工序布置在垂直于造型制芯跨的单独跨厂房内,用露天跨与清理工部隔开,与П形厂房相似,更类似于“亓”(qí)字,可称为亓字形厂房。它具有П形厂房的特点,解决了落砂、熔化、砂处理工序产生的噪声、粉尘、震动对造型制芯工部的污染。3铸造车间的跨跨设计厂房由六个横跨和四个竖跨组成。横跨从上到下分别为砂处理熔化跨、大件造型跨、中间造型跨、露天跨、小件造型跨、制芯跨;竖跨从右至左分别为落砂跨、露天跨、清理跨。砂处理工部布置在厂房的最北跨左侧,四周和其它工部分隔开。砂处理工部设备较密集,震动破碎机等设备运行时噪声较大,是铸造车间的主要噪声源之一,把它与其它工部用墙体隔开大大减少了噪声的外传,几乎对其它工部没有影响。熔化工部布置在厂房的最北跨右侧,用隔墙和下边厂房分隔开。这样布置主要考虑熔化工部开炉时温度高,在夏季开炉时会增加造型制芯工部的温度。同时车间生产球铁产品较多,球化处理和烤浇包时烟尘大,难以完全治理,会破坏造型制芯工部的工作环境。造型制芯工部共四跨厂房,四跨中间设置露天跨。露天跨的设置增加了造型制芯工部的采光,通风效果好。由于与砂处理、熔化、落砂这些产生粉尘、烟尘、震动、噪声的工序分隔开,造型制芯工部的环境得到极大改善,成为车间中环境条件最好的工部。落砂是大型铸铁车间影响车间环境的重要环节。大型铸铁件生产一般采用地坑或地面砂箱造型,在落砂机附近开箱,铸件不上落砂机。开箱时产生大量粉尘,粉尘会迅速扬起弥漫至四周,由于开箱地点无法安排在一个固定位置,所以难以进行集中除尘。此方案专门设置一个横跨用于落砂,把落砂工序与其它工序分隔开。浇注后的砂箱通过平车运入落砂跨,在落砂跨开箱、落砂、去除芯砂和飞边毛刺、初次抛丸,铸造生产中劳动条件最差的工序在此跨进行。因为落砂跨单独布置,面积相对较小,对其它工序人员基本无影响,此处工人通过佩戴鼻式呼吸过滤器、耳塞进行防护。为改善劳动环境可通过换气措施改善厂房空气质量,环保投入相对较低。在落砂跨和清理之间设置露天跨,把抛丸清理机、热处理炉、除尘器放在露天跨里,工艺流程顺畅,车间外围整齐。由于铸件在落砂跨进行了除芯、初步抛丸,清理的环境也相对得到改善。4流线路的设计原则铸铁车间由砂处理、熔化、造型、制芯、清理五个工部组成,设计按生产工艺流程合理及物流线路最短的原则进行工艺平面布置,充分考虑砂处理、造型制芯、熔化、浇注、落砂、清理等各工序的特点及相互关系,减少对其它工序的影响;车间跨内、跨间运输采用起重机与电动平车完成,同时加强各起重、工艺等设备间的平衡协调能力,提高生产灵活性及设备利用率。4.1砂体质量控制落砂后的旧砂,经过磁选、振动破碎、再生、风选、调温后通过气力输送送至造型、制芯区使用。旧砂再生根据实际情况拟采用2套20t/h再生系统。所用新砂均经过新增三回程烘干滚筒烘干,其水分及粉尘含量控制在工艺允许的范围内。砂处理工艺流程如下:落砂机→振动输送机→带式输送机→磁选带式输送机+悬挂磁选机→板链斗式提升机→砂斗→振动给料机→振动破碎机→气力输送装置→撞击再生装置→砂斗→机械再生装置→气力输送装置→砂斗→风选分级、砂温调节器→气力输送装置→再生砂+新砂斗→比例定量→气力输送装置→各造型、制芯点。砂再生采用2套20t/h再生设备,合计生产率为40t/h,每吨合格铸件需砂4t。二班制生产,设备年时基数3820h,不平衡系数1.1,则设备负荷率:η=30000×4×1.1/(3820×40)=86.4%新砂烘干设计采用1套5t/h三回程滚筒烘干装置,二班制生产,设备年时基数3820h,不平衡系数1.1,新砂加入量为10%,则设备负荷率:η=30000×4×1.1×10%/(3820×5)=69.1%4.2炉前电导率测试由于我国进入工业化时代,废钢供应丰富且价格比生铁便宜,加上焦炭价格上涨,用电炉熔炼原料成本低,并且电炉除尘成本远低于冲天炉,所以选用中频电炉熔化铁液。熔化考虑尽量利用低价的谷电降低成本,大部分时间在三班进行。为更有效控制铁液质量,炉前设置一台直读光谱分析仪。采用2套10t和1套5t中频感应电炉,每天每套电炉熔化7炉,综合工艺出品率为75%,全年工作日按照251计算。则中频感应电炉设备负荷率为:η=30000/[(2×10+5)×7×251×0.75]=91.1%4.3桥式起重机箱、型、芯造型、制芯采用成熟的呋喃树脂砂生产工艺,混砂机全部采用移动式,由地坑组芯造型和地面砂箱造型(芯)相结合进行生产。下芯、合箱采用半龙门吊与桥式起重机相结合的方式,以提高起重机工作效率。型、芯全部采用醇基涂料。设置混砂机5台,生产率分别为3台25t/h、1台20t/h、1台10t/h,总混砂能力105t/h,每吨合格铸件平均耗砂量4t,二班制生产,设备年时基数3820h,总废品率2%,不平衡系数1.2,则设备负荷率:η=30000×4×1.02×1.2/(105×3820)=36.