【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 采用可編程序控制器（PLC）電爐機(jī)械系統(tǒng)采用全液壓控制。電極噴淋冷卻鑄造工藝 概述為了充分發(fā)揮吉木薩爾的地理和資源優(yōu)勢(shì)，根據(jù)國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，改變企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小、產(chǎn)品單一的局面，根據(jù)新疆三川科技集團(tuán)有限公司已有鑄造產(chǎn)品方案，50萬(wàn)噸鑄件工藝方案采用電爐─精煉爐雙聯(lián)消失模鑄造工藝。高爐鐵水直接熱裝入電爐，通過(guò)電爐加熱，吹氧脫碳、脫磷（每噸鋼水需耗電300KWH），到精煉爐，調(diào)節(jié)鋼水成份及溫度到鑄件要求的高溫優(yōu)質(zhì)鋼水，實(shí)現(xiàn)鋼水高溫出爐，低溫澆鑄。與國(guó)內(nèi)外許多鑄造企業(yè)均采用沖天爐、中頻爐雙聯(lián)鑄造工藝相比較，可節(jié)約能源，提高產(chǎn)品的成品率。消失模鑄造是一項(xiàng)創(chuàng)新的鑄造工藝方法，可用于生產(chǎn)有色及黑色金屬動(dòng)力系統(tǒng)的零件。消失模鑄造技術(shù)是將與鑄件尺寸形狀相似的發(fā)泡塑料模型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火涂層并烘干后，埋在干石英砂中振動(dòng)造型，在一定條件下澆注液體金屬，使模型氣化并占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成所需鑄件的方法。對(duì)于消失模鑄造，有多種不同的叫法。國(guó)內(nèi)主要的叫法有“干砂實(shí)型鑄造”、“ 負(fù)壓實(shí)型鑄造”，簡(jiǎn)稱EPC鑄造。 與傳統(tǒng)的鑄造技術(shù)相比，消失模鑄造技術(shù)具有與無(wú)倫比的優(yōu)勢(shì)，因此被國(guó)內(nèi)外鑄造界譽(yù)為“二十一世紀(jì)的鑄造技術(shù)”和“鑄造工業(yè)的綠色革命”。消失模鑄造工藝的優(yōu)點(diǎn) 1）模型設(shè)計(jì)的自由度增大，新工藝能進(jìn)行造型設(shè)計(jì)，并完全可以從第一階段就能在模型上增加一些附加功能。2）免除了鑄件生產(chǎn)中使用的砂芯。 3）很多鑄件可以不要冒口補(bǔ)縮。 4）提高鑄件精度，可獲得形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重復(fù)生產(chǎn)高精度鑄件，－+。 5）在模型接合面不產(chǎn)生飛邊。 6）具有減輕鑄件重量約1/3的優(yōu)勢(shì)。 7）可以減小機(jī)加工余量，對(duì)某些零件甚至可以不加工。大大減少了機(jī)加工和投資。8）與傳統(tǒng)空腔鑄造方法相比，模具投資下降。9）完全消除了傳統(tǒng)的落砂和出芯工序。 建設(shè)規(guī)模和產(chǎn)品方案 擬建規(guī)模為年產(chǎn)各類石油化工、冶金建材整機(jī)裝備及零部件60萬(wàn)噸。各種鑄件50萬(wàn)噸，各類零配件4萬(wàn)噸，精鑄件2萬(wàn)噸，石油、建材、化工、冶金設(shè)備2000臺(tái)套4萬(wàn)噸。產(chǎn)品方案：石油、建材、化工、冶金設(shè)備，電梯、油田配重件，機(jī)械輪船壓艙配重件、電廠、礦山、耐磨件、機(jī)床配件、汽車、工程車中檔鑄件。 原輔料供應(yīng)鑄造所需原料為高爐鐵水及廢鋼，由周圍的地區(qū)各小高爐廠家供給。生產(chǎn)鑄件原料是必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格挑選符合化學(xué)成分要求的廢鋼或鐵水（本計(jì)劃為合格高爐鐵水），并準(zhǔn)確地調(diào)整碳、硅等化學(xué)成分和嚴(yán)格控制鐵水中硫含量及溫度。電爐經(jīng)過(guò)升溫、成分調(diào)整后而得到合格的低磷的鋼水，然后澆注鑄件。1：高爐鐵水： 217000噸/年2：廢鋼 306000噸/年3：孕育劑 3000噸/年4：聚苯乙烯塑料 1200噸/年5：耐火材料 2000噸/年6：砂 148000噸/年7：廢鐵 20000噸/年 生產(chǎn)工藝和主要設(shè)備 生產(chǎn)工藝流程生產(chǎn)工藝流程： 工藝流程簡(jiǎn)述 鑄造的主要原料為鐵水、廢鋼，鐵水通過(guò)鐵水罐車運(yùn)往鑄鋼水生產(chǎn)車間。由鐵水罐進(jìn)入電爐調(diào)整鐵水成分、提高溫度注入消失模進(jìn)行澆注。消失模鑄造的工藝流程如下： 1）預(yù)發(fā)泡 模型生產(chǎn)是消失模鑄造工藝的第一道工序，復(fù)雜鑄件需要數(shù)塊泡沫模型分別制作，然后再膠合成一個(gè)整體模型。模型的成型工藝分為兩步，第一步是將聚苯乙烯珠粒預(yù)發(fā)到適當(dāng)密度，一般通過(guò)蒸汽快速加熱來(lái)進(jìn)行，此階段稱為預(yù)發(fā)泡。2）模型成型 經(jīng)過(guò)預(yù)發(fā)泡的珠粒先進(jìn)行穩(wěn)定化處理，然后再送到成型機(jī)的料斗中，通過(guò)加料孔進(jìn)行加料，模具型腔充滿預(yù)發(fā)的珠粒后，開始通入蒸汽，使珠粒軟化、膨脹，擠滿所有空隙并且粘合成一體，這樣就完成了泡沫模型的制造過(guò)程，此階段稱為蒸壓成型。 成型后，在模具的水冷腔內(nèi)通過(guò)大流量水流對(duì)模型進(jìn)行冷卻，然后打開模具取出模型，此時(shí)模型溫度高且強(qiáng)度較低，所以在脫模和儲(chǔ)存期間必須謹(jǐn)慎操作，防止變形及損壞。 3）模型簇組合 模型在使用之前，必須存放適當(dāng)時(shí)間使其熟化穩(wěn)定，典型的模型存放周期多達(dá)30天，而對(duì)于用設(shè)計(jì)獨(dú)特的模具所成型的模型僅需存放2個(gè)小時(shí)，模型熟化穩(wěn)定后，可對(duì)分塊模型進(jìn)行膠粘結(jié)合。分塊模型膠合使用熱熔膠在自動(dòng)膠合機(jī)上進(jìn)行。膠合面接縫處應(yīng)密封牢固，以減少產(chǎn)生鑄造缺陷的可能性。4）模型簇浸涂 為了使每一箱在澆注生產(chǎn)更多的鑄件，將許多模型膠接成簇，把模型簇浸入耐火涂料中，然后在大約30～60C（86140F）的空氣循環(huán)烘爐中干燥2～3個(gè)小時(shí)，干燥之后，將模型簇放入砂箱，填入干砂振動(dòng)緊實(shí)，必須使所有模型簇內(nèi)部孔腔和外圍的干砂都得到緊實(shí)和支撐。5）澆注 模型簇在砂箱內(nèi)通過(guò)干砂振動(dòng)充填堅(jiān)實(shí)后，鑄型就可澆注，鐵水澆入鑄型后（約在1425C/2600F），模型氣化被金屬所取代形成鑄件。 在消失模鑄造工藝中，澆注速度比傳統(tǒng)空型鑄造更為關(guān)鍵。如果澆注過(guò)程中斷，砂型就可能塌陷造成廢品。因此為減少每次澆注的差別，本次設(shè)計(jì)使用自動(dòng)澆注機(jī)。 6）落砂清理澆注之后，鑄件在砂箱中凝固和冷卻，然后落砂。鑄件落砂相當(dāng)簡(jiǎn)單，傾翻砂箱鑄件就從松散的干砂中掉出。隨后將鑄件進(jìn)行自動(dòng)分離、清理、檢查并放到鑄件箱中運(yùn)走。 干砂冷卻后可重新使用，金屬?gòu)U料可在生產(chǎn)中重熔使用。7) 熔煉保溫設(shè)備為了確保鐵水的質(zhì)量，熔煉設(shè)備選用電爐與精煉爐雙聯(lián)工藝。根據(jù)鑄造的鋼水需要量,工程選擇四座10噸中頻爐、二座5噸中頻爐。 消失模鑄造的主要優(yōu)點(diǎn)鑄件尺寸形狀精確，重復(fù)性好，具有精密鑄造的特點(diǎn)；鑄件的表面光潔度高；取消了砂芯和制芯工部，根除了由于制芯、下芯造成的鑄造缺陷和廢品； 　　不合箱、不取模，大大簡(jiǎn)化了造型工藝，消除了因取模、合箱引起的鑄造缺陷和廢品?！　〔捎脽o(wú)粘結(jié)劑、無(wú)水分、無(wú)任何添加物的干砂造型，根除了由于水分、添加物和粘結(jié)劑引起的各種鑄造缺陷和廢品；　　大大簡(jiǎn)化了砂處理系統(tǒng)，型砂可全部重復(fù)使用，取消了型砂制備工部和廢砂處理工部；　　落砂極其容易，大大降低了落砂的工作量和勞動(dòng)強(qiáng)度；　　鑄件無(wú)飛邊毛刺，使清理打磨工作量減少50%以上；　　可在理想位置設(shè)置合理形狀的澆冒口，不受分型、取模等傳統(tǒng)因素的制約，減少了鑄件的內(nèi)部缺陷；　　負(fù)壓澆注，更有利于液體金屬的充型和補(bǔ)縮，提高了鑄件的組織致密度；　　1組合澆注，一箱多件，大大提高了鑄件的工藝出品率和生產(chǎn)效率；　　1減少了加工余量，降低了機(jī)加工成本；　　1易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)流水線生產(chǎn)，生產(chǎn)線彈性大，可在一條生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)不同合金、不同形狀、大小不同鑄件的生產(chǎn)；　　1可以取消拔模斜度；　　1使用的金屬模具壽命可達(dá)10萬(wàn)次以上，降低了模具的維護(hù)費(fèi)用；　　1減少了粉塵、煙塵和噪音污染，大大改善了鑄造工人的勞動(dòng)環(huán)境，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，以男工為主的行業(yè)可以變成以女工為主的行業(yè)；1簡(jiǎn)化了工藝操作，對(duì)工人的技術(shù)熟練程度要求大大降低；　　1零件的形狀不受傳統(tǒng)的鑄造工藝的限制，解放了機(jī)械設(shè)計(jì)工作者，使其根據(jù)零件的使用性能，可以自由地設(shè)計(jì)最理想的鑄件形狀；1可減輕鑄件重量；　　降低了生產(chǎn)成本；　　2簡(jiǎn)化了工廠設(shè)計(jì)，固定資產(chǎn)投資可減少3040%，占地面積和建筑面積可減少3050%，動(dòng)力消耗可減少1020%；　　2消失模鑄造工藝應(yīng)用廣泛，不僅適用于鑄鋼、鑄鐵，更適用于鑄銅、鑄鋁等；　　2消失模鑄造工藝不僅適用于幾何形狀簡(jiǎn)單的鑄件，更適合于普通鑄造難以下手的多開邊、多芯子、幾何形狀復(fù)雜的鑄件；　　2消失模鑄造工藝可以實(shí)現(xiàn)微震狀態(tài)下澆注，促進(jìn)特殊要求的金相組織的形成，有利于提高鑄件的內(nèi)在質(zhì)量；　　2在干砂中組合澆注，脫砂容易，溫度同步，因此可以利用余熱進(jìn)行熱處理。特別是高錳鋼鑄件的水刃處理和耐熱鑄鋼件的固溶處理，效果非常理想，能夠節(jié)約大量能源，縮短了加工周期；　　2利用消失模鑄造工藝，可以根據(jù)熔化能力，完成任意大小的鑄件。傳統(tǒng)粘土砂型鑄造與消失模鑄造工藝特點(diǎn)的比較項(xiàng) 目傳統(tǒng)砂型鑄造消失模鑄造模型工藝1．開邊必須分型開邊，便于造型無(wú)須開邊2．拔模斜度必須有一定的拔模斜度基本沒(méi)有或很小的拔模斜度3．組成有外型芯合組成單一模型4．應(yīng)用次數(shù)一個(gè)模型多次使用一型一次5．材質(zhì)金屬或木材泡沫塑料造造型工藝1．型砂有粘結(jié)劑、水、附加物經(jīng)過(guò)混制的型芯砂無(wú)粘結(jié)劑、任何附加物和水的干砂2．填砂方式機(jī)械力填砂自重微振填砂3．緊實(shí)方式機(jī)械力緊實(shí)物理（自重、微振、真空）作用緊實(shí)4．砂箱特點(diǎn)根據(jù)每個(gè)零件特點(diǎn)制備專用砂箱簡(jiǎn)單的通用砂箱5．鑄型型腔由型芯裝配組成空腔實(shí)型6．涂料層大部分無(wú)需涂層必須有涂層澆注工藝1．充型特點(diǎn)只是填充空腔金屬與模型發(fā)生物理化學(xué)作用2．影響充型速度的主要因素澆注系統(tǒng)與澆注溫度主要受型內(nèi)氣體壓力狀態(tài)，澆注系統(tǒng)，澆注溫度的影響落砂清理1．落砂需強(qiáng)力振動(dòng)打擊翻箱或吊出鑄件，鑄件與砂自動(dòng)分離2．清理需打磨飛邊毛刺及內(nèi)澆口只需打磨內(nèi)澆口，無(wú)飛邊毛刺 生產(chǎn)工藝特點(diǎn) 用鐵水直接熱裝入電爐內(nèi)，經(jīng)升溫、調(diào)質(zhì)、合金化，獲得優(yōu)質(zhì)鐵水，實(shí)現(xiàn)爐前鑄造。為一種獨(dú)具特色的新工藝，它與傳統(tǒng)的鑄造工藝比較，具有明顯的特點(diǎn)：能耗低。為單獨(dú)用電爐爐化固體生鐵電耗的20～30%，為單獨(dú)用化鐵爐化鐵能耗的50%。質(zhì)量高。電爐—精煉爐雙聯(lián)工藝易于控制爐溫，易于調(diào)整鐵水成分，不會(huì)出現(xiàn)化鐵爐化鐵時(shí)增碳、增磷的現(xiàn)象，因而鑄件質(zhì)量高。效益好。雙聯(lián)工藝熱效率高，產(chǎn)量比單一用中頻爐熔化固體生鐵高3～4倍，由于鐵水成分可調(diào)穩(wěn)定，從而大大提高了鑄件的成品率，加之耗電低，爐襯壽命長(zhǎng)，經(jīng)營(yíng)費(fèi)用明顯低于其它熔煉鑄造工藝，所以鑄件產(chǎn)品總成本要比單獨(dú)采用中頻爐低20%左右，比化鐵爐低10%左右。 消失模鑄造生產(chǎn)線 根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)模以及現(xiàn)代化企業(yè)要求，本次消失模鑄造生產(chǎn)線為機(jī)械化全自動(dòng)流水生產(chǎn)線，連續(xù)作業(yè)，適合大批量、大規(guī)模生產(chǎn)。機(jī)械化全自動(dòng)生產(chǎn)線采用開放式布局，每個(gè)車間由三條鑄型輸送線組成，包括一條造型線，兩條澆鑄冷卻線。在造型線上完成翻箱、預(yù)加砂、放泡沫塑料模、振實(shí)，在澆鑄線上完成覆膜、抽真空、澆鑄、冷卻，兩條澆鑄冷卻線交替運(yùn)行。造型時(shí)每四箱為一組，第一組4箱依次由運(yùn)箱小車送入1＃澆鑄線，經(jīng)覆膜、抽真空、澆鑄；第二組4箱同樣依次進(jìn)入2＃澆鑄冷卻線，完成與1＃澆鑄冷卻線相同的操作；第三組4箱再次被送入1＃澆鑄冷卻線進(jìn)行覆膜、抽真空、澆鑄，同時(shí)將第一組4箱依次推到冷卻工位進(jìn)行冷卻。依次類推，直到砂箱被推出澆鑄冷卻線，由運(yùn)箱小車送回造型線上，進(jìn)入翻箱機(jī)翻箱。鑄件和砂子經(jīng)過(guò)落砂機(jī)落砂，鑄件由上面滑出，砂子經(jīng)篩分、磁選、冷卻后回用。翻箱后的空箱經(jīng)預(yù)加砂、放模、振實(shí)后完成造型，然后重新由運(yùn)箱小車運(yùn)到澆鑄冷卻線進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。 消失模鑄造需要的專用設(shè)備 消失模鑄造與其他鑄造方法的主要區(qū)別是它所特有的黑區(qū)和白區(qū)部分。白區(qū)指制模工部和模型組合及涂料烘干工部，黑區(qū)指造型澆注工部。 消失模鑄造的專用設(shè)備有： 白區(qū)： 制模工部：預(yù)發(fā)機(jī)、蒸缸、成型機(jī)、模型干燥室等。 模型組合及涂料烘干工部：涂料研磨機(jī)、涂料混制滾筒、模型烘干設(shè)備等。 黑區(qū)： 造型澆注工部：造型振實(shí)臺(tái)、真空系統(tǒng)、砂處理系統(tǒng)、砂箱、雨淋加砂裝置、砂箱運(yùn)輸系統(tǒng)等。 車間組成鑄造車間主要由以下車間組成：熔化工部；制模工部；模型組合及涂層烘干工部；造型澆注工部；落砂清理工部。公用及輔助設(shè)施 總圖運(yùn)輸 建廠條件廠址地理位置新疆三川科技集團(tuán)有限公司擴(kuò)建50萬(wàn)噸鑄造及電爐爐前連鑄項(xiàng)目廠址位于新疆吉木薩爾北三臺(tái)鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)。工程地質(zhì)、地貌、地震烈度、水文地質(zhì)情況，位于準(zhǔn)噶爾盆地東南邊緣，東徑88176。30′89176。30′，北緯43176。30′45176。30′，距烏魯木齊170公里，東臨奇臺(tái)，西連阜康，南以博格達(dá)峰分水嶺與吐魯番和烏魯木齊為界，北越卡拉麥嶺山與富蘊(yùn)縣交界，東西寬約60公里，南北長(zhǎng)約240公里，總面積為12744平方公里。境內(nèi)地勢(shì)由南向北傾斜，大的地貌單元可分為山區(qū)、平原區(qū)和沙漠區(qū)。，屬中溫帶大陸性干旱氣候，其特點(diǎn)是：冬季嚴(yán)寒、夏季酷熱、干旱少雨、日照充足，熱量豐富，晝夜溫差大，春秋季多風(fēng)，全縣降水量從南到北差異很大，高中山區(qū)年降水量為500600毫米左右，山間盆地年降水量為350毫米左右，北部沙漠地區(qū)降水量?jī)H為120140毫米。吉木薩爾縣地表水源主要發(fā)源于高、中山區(qū)的河流，低山區(qū)的洪溝及泉水、南部天山山脈中蘊(yùn)藏著豐富的冰雪資源，充沛的降水和冰雪消融，為本縣河流源源不斷的提供了水源，發(fā)源于天山、高、中山區(qū)的十條河流自西向東分布在九個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其中發(fā)源于高山區(qū)的河流有七條，以冰雪消融為主要補(bǔ)給來(lái)源，由西向東排列是二工河、西大龍口河、新地溝河、渭戶溝河、東大龍口河、吾塘溝河和白楊河。，，2007年泉水總涌水量1054萬(wàn)立方米，巖性主要為礫石、砂礫石、粗、中、細(xì)砂，并由南向北顆粒逐漸變細(xì)，富水性逐漸變?nèi)?，地下水逕流速度遲緩，南部富水帶單井涌水量1000500立方米/日，北部弱水帶單井涌水量在1001000平方米/日，潛水含水層底板埋深150100米，滲透系數(shù)550米/日。下部（北部）為承壓含水層，巖性主要為礫砂、中細(xì)砂，單井涌水量10001500立方米/日，在300米以內(nèi)公布有三個(gè)承壓含水層。第一層承壓含水層頂板埋深在50100米之間，第二層承壓含水層頂板埋深在70140米之間；第三層承壓含水層頂板在110220米，滲透系數(shù)513米/日根據(jù)國(guó)家地震局發(fā)（1992）160號(hào)地震烈度為Ⅶ度。氣象資料吉木薩爾縣位于新疆維吾爾自治區(qū)東北部，準(zhǔn)噶爾盆地東南緣，地理坐標(biāo)為東經(jīng)88176。30′89176。30′，北緯43176。30′