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商丘市嘉義精密鑄造有限公司大型鑄鋼耐壓件消失模工藝技術(shù)改造項(xiàng)目

1. 概述

鑄造是裝備技術(shù)業(yè)的基礎(chǔ)，各行各業(yè)的發(fā)展都離不開(kāi)鑄造。從采礦、冶金、工程機(jī)械，到航天、航空、國(guó)防工業(yè)乃至建筑五金、家用生活器具等行業(yè)，都需要大量的鑄件。我國(guó)是世界上鑄件產(chǎn)量最大的國(guó)家，自2002年起我國(guó)各類(lèi)鑄件總產(chǎn)量已連續(xù)十多年穩(wěn)居世界第一，相當(dāng)于美、日、德等多個(gè)工業(yè)鑄件大國(guó)的總和。

已有幾千年發(fā)展歷史的鑄造業(yè)，盡管發(fā)展到現(xiàn)在也出現(xiàn)了許多新的工藝方法，但是目前生產(chǎn)上應(yīng)用最普遍的仍然是發(fā)展較早的砂型鑄造。手工砂型鑄造通常又被稱(chēng)之為翻砂，它必須借助于鑄模（用木材或金屬制成），才能將型砂制成所需的鑄型。但是這類(lèi)木材或金屬制成的模樣，必須在澆注前從鑄型中取出，否則就無(wú)法澆注。因此，傳統(tǒng)砂型鑄造工序多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、成本高，而且鑄件精度不夠理想，表面粗糙，加工余量大。特別是，對(duì)某些復(fù)雜的零件更無(wú)法活塊整體鑄造，這就造成了砂型鑄造的致命弱點(diǎn)。

為了改善砂型鑄造的狀況，人們做了不少努力，近代高速粘土濕砂射壓造型和靜壓造型的應(yīng)用、呋喃樹(shù)脂自硬砂，有機(jī)脂硬化和微波加熱水玻璃砂的應(yīng)用，達(dá)到砂型鑄造的先進(jìn)水平。但是對(duì)于那些單件小批量、形狀較為復(fù)雜的大中型鑄件、大批量生產(chǎn)的復(fù)雜鑄件如何實(shí)現(xiàn)“高效、優(yōu)質(zhì)、清潔、低成本、高精度”的生產(chǎn)要求，成了鑄造工作者急需解決的重大問(wèn)題。在消失模鑄造法出現(xiàn)以后，這個(gè)問(wèn)題得到了解決。

所謂消失模鑄造，就是模樣采用聚苯乙烯(EPS)等泡沫塑料加工制成，造型后泡沫塑料模樣不必起出，而是在澆入液態(tài)金屬后聚苯乙烯在高溫下裂解而讓出空間充滿金屬液，凝固后形成鑄件的一種鑄造工藝。

消失模鑄造與傳統(tǒng)的粘土砂型鑄造的主要工藝流程比較如下：

消失模鑄造與傳統(tǒng)的粘土砂型鑄造相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、鑄件精度高

消失模鑄造是一種近無(wú)余量、精確成型的新工藝,該工藝無(wú)需取模、無(wú)分型面、無(wú)砂芯,因而鑄件沒(méi)有飛邊、毛刺和拔模斜度,并減少了由于型芯組合而造成的尺寸誤差。鑄件表面粗糙度可達(dá)Ra3.2至12.5μm;鑄件尺寸精度可達(dá)CT7至9;加工余量最多為1.5至2mm，可大大減少機(jī)械加工的費(fèi)用，和傳統(tǒng)砂型鑄造方法相比，可以減少40%至50%的機(jī)械加工時(shí)間。

2、設(shè)計(jì)靈活

為鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了充分的自由度。可以通過(guò)泡沫塑料模片組合鑄造出高度復(fù)雜的鑄件。

3、無(wú)傳統(tǒng)鑄造中的砂芯

因此不會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)砂型鑄造中因砂芯尺寸不準(zhǔn)或下芯位置不準(zhǔn)確造成鑄件壁厚不均。

4、清潔生產(chǎn)

型砂中無(wú)化學(xué)粘結(jié)劑,低溫下泡沫塑料對(duì)環(huán)境無(wú)害,舊砂回收率95%以上。

5、降低投資和生產(chǎn)成本

總之，消失模鑄造是一種近凈成型鑄造工藝，與普通砂型鑄造相比，消失模鑄造提高了鑄件質(zhì)量、節(jié)約了材料、降低了能耗，是值得大力推廣的半精密鑄造工藝。

二、項(xiàng)目實(shí)施單位基本情況

商丘市嘉義精密鑄造有限公司現(xiàn)有員工106人，具有大專(zhuān)以上人員57 人，初級(jí)以上專(zhuān)業(yè)技術(shù)職稱(chēng)人員48人，其中高級(jí)技術(shù)職稱(chēng)者3人。公司高層管理人員平均年齡不到45歲，全部本科以上學(xué)歷，大部分具有高級(jí)職稱(chēng)，而且所學(xué)專(zhuān)業(yè)之間互補(bǔ)性較強(qiáng)；公司中層管理人員80%年齡在40歲以下且全部具有大專(zhuān)以上學(xué)歷。公司擁有一支技術(shù)素質(zhì)高、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的干部職工隊(duì)伍。

商丘市嘉義精密鑄造有限公司的前身為成立于60年代河南省最大的農(nóng)用犁大型生產(chǎn)企業(yè)——商丘機(jī)引農(nóng)具廠的鑄造車(chē)間。不僅各類(lèi)生產(chǎn)加工設(shè)備完備，而且公司現(xiàn)擁有無(wú)損檢測(cè)、超聲檢測(cè)、萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、沖擊試驗(yàn)機(jī)等一批專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備。組建了專(zhuān)門(mén)的物理檢測(cè)和理化實(shí)驗(yàn)室，具有完備的質(zhì)量檢測(cè)手段和完整的質(zhì)量檢測(cè)體系，這為公司實(shí)施新項(xiàng)目、開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。 

商丘市嘉義精密鑄造有限公司在鑄造設(shè)備、技術(shù)、人才等方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

三、項(xiàng)目實(shí)施的必要性和意義

我國(guó)雖是鑄造大國(guó)，但從綜合質(zhì)量、材質(zhì)結(jié)構(gòu)、成本、能耗、效益和清潔生產(chǎn)等方面來(lái)看遠(yuǎn)非鑄造強(qiáng)國(guó)。有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，全國(guó)鑄造企業(yè)約有20000家，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比企業(yè)多，專(zhuān)業(yè)化程度低，集約化程度低，勞動(dòng)生產(chǎn)率也較低。我國(guó)平均每年每人產(chǎn)出10噸，個(gè)別勞動(dòng)生產(chǎn)率高為30噸，而美國(guó)、德國(guó)則為46噸到60噸，日本為60噸到85噸，差距是明顯的。我國(guó)平均每廠年產(chǎn)鑄件500多噸，而日本則為4700噸，德國(guó)為4300噸，美國(guó)為4280噸。并且國(guó)內(nèi)有80%廠家以生產(chǎn)中、低檔普通鑄件為主，存在技術(shù)落后、設(shè)備陳舊、能耗和原材料消耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重以及工人作業(yè)環(huán)境惡劣等問(wèn)題。

我國(guó)鑄造業(yè)正處在從鑄造大國(guó)向鑄造強(qiáng)國(guó)起步的新階段。我國(guó)中小鑄造企業(yè)必須加強(qiáng)對(duì)鑄造新工藝、新材料、 新設(shè)備的研究與實(shí)施，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率，節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。求得生存與發(fā)展是現(xiàn)代鑄造企業(yè)的迫切要求。

目前，鑄造業(yè)的發(fā)展呈兩大發(fā)展趨勢(shì)：一是發(fā)達(dá)國(guó)家由于勞動(dòng)力、原材料、能源、環(huán)保成本的提高，逐年在縮減產(chǎn)量；二是國(guó)內(nèi)長(zhǎng)三角和珠三角發(fā)達(dá)地區(qū)也面臨同樣問(wèn)題，鑄造業(yè)開(kāi)始梯度向中西部轉(zhuǎn)移。經(jīng)國(guó)家規(guī)劃批準(zhǔn)，2012年河南省政府印發(fā)了《商丘市建設(shè)中原經(jīng)濟(jì)區(qū)承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移示范市總體方案》（豫政 〔2012〕72號(hào)文）。商丘市地處河南省與山東、江蘇、安徽四省結(jié)合部，農(nóng)業(yè)優(yōu)勢(shì)突出，資源稟賦較好，交通區(qū)位重要，發(fā)展前景廣闊，是國(guó)家促進(jìn)中部崛起規(guī)劃“兩橫兩縱”經(jīng)濟(jì)帶中沿隴海、沿京九經(jīng)濟(jì)帶的交匯城市，是中原經(jīng)濟(jì)區(qū)東向?qū)�接沿海發(fā)達(dá)地區(qū)的橋頭堡，在中原經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)中具有重要的戰(zhàn)略地位。商丘市建設(shè)中原經(jīng)濟(jì)區(qū)承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移示范市，有利于創(chuàng)新體制機(jī)制，探索承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的新模式，為中原經(jīng)濟(jì)區(qū)科學(xué)承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移提供示范；商丘市嘉義精密鑄造有限公司充分利用區(qū)位優(yōu)勢(shì)，主動(dòng)承接?xùn)|南發(fā)達(dá)地區(qū)轉(zhuǎn)移的鑄造產(chǎn)能，積極實(shí)施技術(shù)改造，這不僅有利于企業(yè)發(fā)展，對(duì)于商丘“產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移示范市”的建設(shè)也具有積極地促進(jìn)作用

在當(dāng)今國(guó)家強(qiáng)調(diào)節(jié)能減排、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式、發(fā)展綠色環(huán)保經(jīng)濟(jì)的形勢(shì)下，采用消失模鑄造新技術(shù)、新工藝嫁接和提升傳統(tǒng)鑄造業(yè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

四、項(xiàng)目實(shí)施方案

（一）項(xiàng)目的內(nèi)容與技術(shù)路線

本項(xiàng)目重點(diǎn)內(nèi)容：一是充分利用原有手工砂型鑄造的廠房設(shè)備，在南、北兩車(chē)間各建一條消失模用砂回收處理系統(tǒng)；二是對(duì)于中頻感應(yīng)爐在熔煉過(guò)程中、消失模鑄型燒殼時(shí)、拋丸機(jī)清理鑄件時(shí)以及砂回收處理時(shí)產(chǎn)生的煙塵、粉塵進(jìn)行治理，滿足清潔生產(chǎn)的要求；三是填補(bǔ)國(guó)內(nèi)大型鑄鋼耐壓件消失模鑄件技術(shù)空白，形成年產(chǎn)10000噸消失模鑄件生產(chǎn)能力。

1、消失模循環(huán)用砂的回收處理

消失模鑄造工藝的特點(diǎn)是采用了無(wú)粘結(jié)劑的干砂造型。澆注后經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的冷卻，即翻箱落砂，熾熱鑄件和散砂在振動(dòng)輸送落砂機(jī)或柵格上實(shí)現(xiàn)分離，帶有干涂料成分等雜質(zhì)熱砂穿過(guò)落砂柵格進(jìn)入砂處理及回收系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)除塵、磁選分離、篩分、冷卻等去除舊砂中的雜質(zhì)、鐵豆、粉塵，并使砂的溫度降至50度以下，再輸送至砂倉(cāng)內(nèi)儲(chǔ)存待用。

砂回收處理工藝流程見(jiàn)下圖：

     南車(chē)間新增或改造的設(shè)備主要包括：落砂系統(tǒng)1臺(tái)（套）、斗式提升機(jī)2臺(tái)、振動(dòng)篩2臺(tái)、水冷庫(kù)1臺(tái)（套）、裝箱砂庫(kù)1個(gè)、除塵系統(tǒng)1套、振實(shí)臺(tái)2臺(tái)等。

北車(chē)間新增或改造的設(shè)備主要包括：斗式提升機(jī)3臺(tái)、沸騰振動(dòng)篩1臺(tái)、水風(fēng)冷卻床1臺(tái)、磁選機(jī)1臺(tái)、中間砂庫(kù)1個(gè)、裝箱砂庫(kù)1個(gè)、落砂裝置1個(gè)、旋風(fēng)除塵系統(tǒng)1套、振實(shí)臺(tái)2臺(tái)。

2、消失模鑄造廢氣的治理

消失模鑄造生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣主要有以下幾個(gè)方面：

（1）中頻感應(yīng)爐在熔煉過(guò)程中由于加料及出鐵水產(chǎn)生的含金屬氧化物的煙塵；

（2）消失模鑄型燒殼時(shí)泡沫塑料燃燒產(chǎn)生的煙塵；

（3）鑄造用砂回收處理階段產(chǎn)生的粉塵；

（4）拋丸機(jī)清理鑄件時(shí)產(chǎn)生的粉塵。

中頻感應(yīng)爐在熔煉過(guò)程中由于加料及出鐵水產(chǎn)生的煙塵（粉塵）可通過(guò)以下環(huán)保設(shè)施處理：在中頻感應(yīng)爐上方安裝集氣罩，經(jīng)集氣罩收集煙塵后，采用布袋除塵器（除塵效率99%以上）除塵。除塵后的煙氣經(jīng)15m高的排氣筒達(dá)標(biāo)排放（排放濃度經(jīng)檢測(cè)滿足《工業(yè)爐窯大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》中金屬熔化爐二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，下同）。

消失模鑄造燒殼時(shí)泡沫塑料燃燒產(chǎn)生的煙氣：在消失模真空穩(wěn)壓系統(tǒng)上連接消失模尾氣凈化裝置，其凈化原理是：尾氣凈化裝置與真空穩(wěn)壓系統(tǒng)的水分分離罐連接，收集真空穩(wěn)壓系統(tǒng)排出的全部消失模尾氣，送入水循環(huán)真空泵進(jìn)行預(yù)處理；預(yù)處理后的進(jìn)行水氣分離，進(jìn)一步清除水分以后將尾氣引入凈化濃縮裝置進(jìn)行凈化；另外在消失模鑄區(qū)上方安裝集氣罩，經(jīng)集氣罩收集煙塵后，采用布袋除塵器進(jìn)行除塵，除塵器處理后的煙氣經(jīng)15m高的排氣筒達(dá)標(biāo)排放。

鑄造用砂回收處理系統(tǒng)產(chǎn)生的粉塵：產(chǎn)生粉塵的砂處理設(shè)備包括振動(dòng)篩、磁選機(jī)、風(fēng)冷機(jī)、提升機(jī)等運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的粉塵經(jīng)管道引出后送入旋風(fēng)分離器進(jìn)行除塵。

拋丸機(jī)清理鑄件時(shí)產(chǎn)生的粉塵：每臺(tái)拋丸機(jī)分別配置了一臺(tái)布袋除塵器，粉塵經(jīng)處理后其尾氣經(jīng)15米高的排氣筒達(dá)標(biāo)排放。

粉塵和煙塵治理分別需新建或改造4套治理系統(tǒng)，設(shè)備包括旋風(fēng)除塵器、布袋除塵器、洗氣塔、集氣罩、汽水分離器、排氣筒等。

（二）項(xiàng)目組織實(shí)施方案

本項(xiàng)目由商丘市嘉義精密鑄造有限公司承擔(dān)，負(fù)責(zé)項(xiàng)目的領(lǐng)導(dǎo)、組織和實(shí)施。為加強(qiáng)項(xiàng)目的組織管理，確保項(xiàng)目順利有效地進(jìn)行，商丘市嘉義精密鑄造有限公司成立消失模工藝技術(shù)改造項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)小組，負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的實(shí)施和監(jiān)督。          

成員如下：

組  長(zhǎng)：***

副組長(zhǎng)：***  ***

成  員：***  ***  

本項(xiàng)目將依據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程，按照ISO9001國(guó)際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系的要求進(jìn)行實(shí)施，精心策劃，認(rèn)真實(shí)施、嚴(yán)格評(píng)審與考核，實(shí)行過(guò)程控制，確保項(xiàng)目圓滿完成。

（三）投資預(yù)算與資金籌措

該項(xiàng)目共需建設(shè)資金800萬(wàn)元，公司已籌集350萬(wàn)元用于設(shè)備購(gòu)買(mǎi)、改造以及工廠批量試生產(chǎn)等，不足部分?jǐn)M申請(qǐng)財(cái)政支持資金450萬(wàn)元。

設(shè)備及建設(shè)投資詳見(jiàn)下表：

（四）項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃進(jìn)度

項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃和進(jìn)度如下：

方案設(shè)計(jì)、審查         2014年10～12月

圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、設(shè)備選型     2015年01～02月

廠房、改造、施工       2015年03～07月

設(shè)備改造、安裝         2015年08～12月

生產(chǎn)試運(yùn)行與改進(jìn)       2016年01～03月

項(xiàng)目總結(jié)與驗(yàn)收         2016年04～06月

五、項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)

（一）預(yù)期技術(shù)指標(biāo)

1、砂回收利用率98%；

2、粉塵、廢氣排放達(dá)到《工業(yè)爐窯大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》中金屬熔化爐二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；

3、填補(bǔ)國(guó)內(nèi)大型鑄鋼耐壓件消失模鑄件技術(shù)空白，實(shí)現(xiàn)2.5Mpa、直徑1.8米以下大型鑄鋼耐壓件消失模鑄件合格率95%以上。

（二）經(jīng)濟(jì)效益

消失模鑄造技改完成后，噸鑄件可降低生產(chǎn)成本500-800元，按照年產(chǎn)1萬(wàn)噸計(jì)算，年新增效益500萬(wàn)元以上，經(jīng)濟(jì)效益極為顯著。

（三）社會(huì)效益

1、節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展

能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，也是經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的原則因素。世界能源危機(jī)，使我國(guó)能源的形勢(shì)更加嚴(yán)峻，節(jié)能減排是每個(gè)企業(yè)尤其是鑄造等高耗能企業(yè)的責(zé)任和義務(wù)，消失模鑄造改變了傳統(tǒng)的澆注方法，是鑄造史上的一次革命，產(chǎn)品質(zhì)量更好，單位能耗大幅減低，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。這對(duì)于促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展意義重大。

2、本項(xiàng)目的實(shí)施，不僅大大提高了普通鑄件的質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，而且可以生產(chǎn)大型鑄鋼耐壓件，這對(duì)于促進(jìn)企業(yè)產(chǎn)品升級(jí)、提高自身核心競(jìng)爭(zhēng)力具有巨大的促進(jìn)作用。

3、項(xiàng)目完成后，可以顯著減少固廢的排放量(廢砂量?jī)H1-2%)，煙塵、粉塵等得到深度治理。所以說(shuō)，該項(xiàng)目亦具有顯著的環(huán)保效益。

六、項(xiàng)目三廢治理

該項(xiàng)目生產(chǎn)中主要涉及循環(huán)用水、砂以及廢鋼渣、噪聲、粉塵與煙塵等。

1、水：水的應(yīng)用主要是起冷卻作用。保溫爐的冷卻水使用的是循環(huán)水，水質(zhì)沒(méi)有污染。而且這些水都在管路中運(yùn)動(dòng)不和外界接觸。同時(shí)也不排出，不會(huì)對(duì)環(huán)境形成污染。洗氣塔用水也是循環(huán)利用，不外排，因此不會(huì)對(duì)環(huán)境形成污染。

2、砂：砂的回收利用是本項(xiàng)目主要建設(shè)內(nèi)容之一，回收利用率在98%以上。生產(chǎn)中產(chǎn)生的少量含砂的固廢經(jīng)處理后綜合應(yīng)用于建材生產(chǎn)，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。

3、廢渣：鋼渣熔煉爐和保溫爐過(guò)熱鐵水有少量廢渣，經(jīng)處理后綜合應(yīng)用于建材生產(chǎn)，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。

4、噪聲：在開(kāi)動(dòng)冷卻和除塵設(shè)備時(shí)有一定的響聲，噪聲不大于60分貝。而這些設(shè)備都在地下，隔聲性較好，對(duì)人不構(gòu)成危害。

5、煙塵與粉塵：對(duì)粉塵和煙塵治理是本項(xiàng)目主要建設(shè)內(nèi)容之一，尾氣排放達(dá)到《工業(yè)爐窯大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》中金屬熔化爐二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，滿足環(huán)保要求。

七、結(jié)論

商丘市嘉義精密鑄造有限公司大型鑄鋼耐壓件消失模工藝技術(shù)改造項(xiàng)目，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)保效益顯著，特別是在國(guó)內(nèi)大型鑄鋼耐壓件消失模鑄造技術(shù)應(yīng)用方面，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，值得大力支持。