PDF《熔模铸造生产线技术改造》

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1 原熔模铸造生产线存在的问题 河南中原精密铸造有限公司原熔模铸造生产线由 三台双排贯通式煤气焙烧炉、铸工输送器,砂箱、风 动送砂等组成,存在以下主要问题.

(

1 ) 生产能力低,年产量不足1

300 t.主要是炉 温低,热效率低所致. (

2 ) 耐热钢耗量大.砂箱和炉内导轨均用耐热钢 制成.按年产1

300 t计,每年需耗约69 t耐热钢,价值 百万元. (

3 ) 动能消耗大.原线三台煤气炉,全年煤气耗 量达13

170 000 m3 ,10台电机总耗用功率达96.4 kW. (

4 ) 铸件质量不稳定、废品率高.由于模壳装于 砂箱内,并填入砂子,造成壳温冷却不均,上下温差 较大,不能满足浇注工艺要求,经常出现裂纹、冷隔、 浇不足、铁豆等铸造缺陷.另外,由于砂箱在炉内运 行不稳、模壳互相摩擦碰撞破裂,经常引起跑火. (

5 ) 劳动强度大、温度高、粉尘大,工人作业条 件差. 为解决以上问题,对原生产线进行了彻底地技术 改造,成功设计并建成了一条新型熔模浇注生产线.

2 新型熔模铸造生产线简介及特点 2.1 新生产线简介 图1为新生产线示意图.它由贯穿全线的铸工输送 器,一台长15.6 m贯通侧燃式新型工业用炉―― ―焙烧 炉,挡车机构,磁盘落件机,加砂斗,焙烧小车等主 要机构组成. 新生产线的工艺流程:铸工输送器在驱动站驱动 下,以速度4 m/min顺时针断续运行.在其小车台面板 上置有焙烧小车.当焙烧小车运行至加砂斗下方时,向 焙烧小车的托盘上加砂→把模壳放在焙烧小车托盘上→ 进炉焙烧→浇注→冷却→磁盘落件,完成一次循环[1] . 收稿日期:2007- 12- 12收到初稿,2008- 02- 03收到修订稿. 作者简介:丑幸荣 ( 1955-) ,男,湖南长沙人,副教授,研究方向为机械学、机电一体化.E-mail:chouxr@yahoo.com.cn 丑幸荣 ( 广东白云学院,广东广州

510450 ) 摘要:指出了河南中原精密铸造有限公司原熔模铸造生产线能耗高、产品质量低、工人劳动强度大的缺点;

介绍了该 生产线技术改造的方法,重点论述了铸工输送器、焙烧小车、挡车机构、落件机等主要设备的工作原理和设计计算;

阐明了生产线改造后的技术经济效益. 关键词:熔模铸造;

技术改造;

挡车机构 中图分类号:TH122;

TG249.5 文献标识码:A 文章编号:1001-

4977 (

2008 ) 06- 0585-

04 CHOU Xing-rong ( Guangdong Baiyun Institute, Guangzhou 510450, Guangdong, China) Abstract:Due to low quality of products, high labor intensity and high energy consumption existing in the old investment casting production line in He'nan Zhongyuan Investment Casting Co., Ltd., the technical renovation was performed. The methods of renovating the facilities on the line, especially the casting-conveyer, roasting wheelbarrow, roasting kiln and electromagnetic workpiece-drop machine, etc., are presented in the paper and the economic benefits of the new production line are also expounded. Key words :investment casting;

technical transformation;

stop-mechanism 熔模铸造生产线技术改造 Technical Renovation of Investment Casting Production Line !!!!!" !" !!!!!" !" 熔模铸造 1. 铸工输送器 2. 焙烧炉 3. 挡车机构 4. 焙烧小车 5. 驱动站 6. 加砂斗 7. 磁盘落件机 图1 新型熔模浇注生产线 Fig.

1 New investment casting production line Jun.

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585 ・ ・ 2.2 新生产线特点 如图2所示,取代耐热钢砂箱的焙烧小车,其外 形尺寸长、宽、高为1

080 mm*

600 mm*

720 mm.车 上部的焙烧框由高温铸铁制成的托盘,四周砌上标准 耐火砖组成.在托盘和四周耐火砖构成的长方形槽中, 底部铺一层轻质耐火砖,再覆盖60~80 mm厚的1号石 英砂,其上可装25组模壳.焙烧框代替了砂箱,这种 设计取消了耐热钢.此外,小车台板前端设计成长条 圆形凸块、后端为长条圆形凹槽.当焙烧小车进入炉 内,相邻小车应首尾相接,此设计可保证车与车之间 在台板处不出现缝隙,防止火焰窜入车子下部烧坏轴 承等部件. 焙烧小车的运行由铸工输送器拖动.在铸工输送 器小车台面板上设计有轨道,焙烧小车轮子位于此轨 道上,一般随铸工输送器一同运行.当焙烧小车需在 指定位置停止时,由挡车机构挡住小车,使焙烧小车 停止运行.此时,铸工输送器与焙烧小车轮子产生相 对运动. 焙烧炉为能使焙烧小车穿炉通过[2] ,由原来封底式 设计成敞底式 ( 图3 ) .它具有炉膛紧凑、横截面小、 无耐热钢、炉温高 ( 可达1

030 ℃ ) 、燃烧充分、火焰 均匀、直接喷烧、热效率高、焙烧质量高、周期短 ( 80~120 min ) 等特点.满足了中、小熔模铸件和高壳 温浇注铸件的工艺要求.特别是能做到浇注时壳温不 低于650 ℃,模壳上下温差不超过100 ℃的熔模铸造工 艺条件.提高了模壳尺寸稳定性和生产薄壁铸件的可 能性[3] . 磁盘落件机取代落砂,效果良好. 此外,全线机械动作通过控制室集中控制,也可 各工序单独操作,机械化和自动化程度较高.

3 新生产线机械设计 3.1 铸工输送器及驮载焙烧小车 输送器驮载焙烧小车如图4所示.铸工输送器采用 双轮闭式铸工输送器,全线展开长度151.2 m,两端转 弯半径2.3 m,转弯角度180° ,运行速度v=4 m/min,每 小时小车节数=200. 全线共有126节输送小车.小车台面宽度B=520 mm, 台面长度A(=节距T) =1

200 mm,牵引链条节距t=

1 200 mm,牵引链条最大许用拉力F=2

500 kg. 车轮轨道为11# 号轻轨,轨距b=400 mm. 3.1.1 小车台面板的设计 由于焙烧小车位于输送小车台面板上,且需具有 相对运动,故在输送小车台面板上需安装轨道,如图5 所示.为防止转弯时相邻两轨道互相干涉和减轻焙烧 小车运行到轨道对接处时的振动,使其运行平稳,相 邻两轨道处设计成30° 倾斜角,并留有2~4 mm的间隙. 焙烧小车转弯时,为防止翻车,每台焙烧小车必 须位于一节输送小车台面板上,间隔运行,而不能跨 在两节输送小车台面板上.因此,在输送轨道进入转 弯处,利用输送小车行走轮触及挡车机构信号开关, 使挡车机构动作,将焙烧小车分隔在每一节输送小车 台面板上,形成一个自动定位系统. 3.1.2 传动装置牵引力的计算 采用加大阻力系数的方法计入焙烧小车产生的摩 1. 烟囱 2. 炉衫 3. 直焰烧咀 4. 焙烧小车 5. 输送器 图3 焙烧炉 Fig.

3 Roasting kiln 1. 耐火砖 2. 托盘 3. 联接架 4. 小车台板 5. 车轮 图2 焙烧小车 Fig.

2 Roasting wheelbarrow 1. 小车台面板 2. 导轮 3. 小车走轮 4. 牵引链 5. 导轨 6. 焙烧小车 图4 输送器驮载焙烧小车 Fig.

4 Casting-conveyer carrying the roasting-wheelbarrow 1. 小车台面板 2. 导轨 图5 小车台面上导轨设计 Fig.

5 Design of rail on casting-conveyer FOUNDRY Jun.

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586 ・ ・ 擦阻力和惯性冲击力的影响. 图6为生产线张力计算 简图.图中:l1=20 m, l2=23.4 m,l3=68.4 m,l4=5 m,l5=18 m,l6=2 m,弯道 长lW=7.2 m. 设:铸工输送器单节小车重G0=250 kg,焙烧小车 单车重G1=350 kg,单车模壳重G2=80 kg,单车铸件组重 G3=150 kg,转弯段铸工输送器导轮阻力系数 K=1.15, 转弯段运动阻力系数f′ =0.2,直线段运动阻力系数f=0.02. 铸工输送器最不利工作条件为:全线按40辆焙烧 小车计,分布情况取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,其余各段焙烧小车与输送小车台面板上导轨均 有相对运动. 0点张力S0=G0 l6 f/T+2G1 f=22.3 kg 1点张力S1=S0+G0 l1 f/T+2n1 (G1+G2 ) f=243.3 kg 2点张力S2=S1+G0 l2 f/T+2n2 (G1+G2 ) f=512.8 kg 3点张力S3=S2K+G0 lW f′ /T=889.7 kg 4点张力S4=S3+G0 l3 f/T+2n3 (G1+G2+G3 ) f=1 592.3 kg 5点张力S5=S4K+G0 lW f′ /T=2 131.2 kg 6点张力S6=S5+G0 l4 f/T+2n5 (G1+G2+G3 ) f=2 198.4 kg 7点张力S7=S6+G0 l5 f/T+2n6 G1 f=2 280.4 kg ( 即4行链 条张力 ) 传动装置牵引力F=S7=2 280.4 kg (