任永明 （机械工业{dy}设计研究院，安徽 蚌埠233017）

摘  要：本文介绍了一个年产27000吨大型刹车盘专业铸造车间的设计。重点分析该车间的生产物流，主要设备的选择以及总体布局。该车间的投入使用，表明设计是成功的。

主题词： 造型线   砂处理   铸件清理    铸造车间

作者最近承接了一个大型刹车盘专业铸造车间设计任务，在设计过程中，对高生产率的刹车盘铸件生产体系有了较深刻的体会，现整理出来，供大家参考。

1 设计任务

年产刹车盘铸件414.8万片，合计26913吨，三班连续式工作制。该公司产品用于向美国、澳大利亚、欧洲出口，产品质量应能满足国际OE（整车）市场的要求，硬件应能满足下述质量要求：铸件材料HT250，含低合金Cu、Cr、Mo、Ni；外形、精度基本一致；批号间材质基本一致。

2 设计要求

在现有厂区内，组建国内{yl}的刹车盘铸件生产体系，关键生产工艺设备进口并配套完整。新建铸件生产厂房中达到铸件熔化、造型、砂处理、清理、检测等工序的合理匹配，物流通顺。

3 主要工艺设备的选择与计算

3.1 熔化设备

由于地处开发区，对环境要求高，加上原材料使用大量铁屑，因此，采用中频感应电炉是较好的符合条件的熔化方式。根据生产纲领，每小时需要生产毛坯片数792片，按平均毛坯单重 7.16Kg，工艺出品率85%，烧损率4%计算，每小时需要铁水量6949Kg，设计采用3台彼勒公司3吨中频感应熔化电炉（双向供电）。

3.2 造型设备

刹车盘铸件生产属大批量生产方式，采用潮模砂工艺，具有生产效率高，成本低，自动化程度高等优点。有箱造型线和无箱造型线比，无箱造型线结构简单，砂块厚度可调，速度快，更适应本项目的要求。设计采用生产率150箱/h（{zd0}生产率170箱/h），砂块尺寸700*600*180~250/180~250mm的日本新东公司FCMX--Ⅲ造型线3条。

3.3 制芯设备

刹车盘铸件现制芯方式一般为冷芯盒工艺，本项目主要选择兰佩公司双工位冷芯盒射芯机8台。

3.4 清理设备

考虑高生产率造型线每小时生产的铸件量很大，如果清理设备与造型线不匹配，会带来工序间铸件积压和堵塞等一系列问题，因此本设计特为每条造型线配备1条悬挂式抛丸清理机，做到即出即抛。

3.5 砂处理设备

考虑3条造型线均生产同一品种铸件，对型砂要求统一，为降低投资，采用1套处理能力为160t/h的砂处理系统，利用3台高速转子混沙机，并配备旧砂沸腾冷却装置。

4 辅助配套装置的考虑及关键点

4.1 电炉的加配料

包括备料、配料、加料、称量以及数据管理系统。

炉料配制所需物料分别贮存于几个料池中，通过电磁盘从这些料仓中取出所需要的物料及重量，并用电磁盘配料装置正确控制重量，称好后的料直接将料卸到加料车上，料车一次可装4~5吨料。控制系统可储存多种配方，可计算各种炉料重量、自动配料，存储和打印所有炉料数据。一旦炉料配制完毕，炉料加料车在轨道上走向炉体。配料系统可以同时按5种料单配料，满足不同炉体的熔炼要求。可以与管理计算机联机，集中管理配料数据、产品号、加料数据。合金的加入采用人工称量加入方式。电炉熔化时烟尘的处理采用炉内排烟、水冷烟气、布袋过滤。

4.2 造型线

考虑铸件最长冷却时间1小时，但标准FCMX--Ⅲ造型线台车输送辊道仅有2条，每条长34.5m，定盘台车92节，按21秒1箱计算，铸型在台车上冷却时间为27分钟，不能满足铸件冷却要求，为此，在该线台车冷却的末端，增加宽2m的冷却皮带机（可并排放2个铸型），长36m，铸型在皮带机上冷却时间33分，合计冷却时间60分钟，满足使用要求。

4.3 冷芯盒射芯机的尾气处理

8台射芯机设1套尾气处理系统，以节省投资。尾气处理系统由气砂分离器、风机、净化塔、循环液泵、加酸泵、玻璃钢结构、电控等组成。需要注意的是，在制好冷芯的暂存处，应设吸风口，将芯中残留三乙胺去除。

4.4 造型线与清理设备的关系

为做到即出即清，造型线落砂采用单层滚筒，每条造型线从滚筒出口处铸件直接上鳞板输送机，并在其上去除冒口。将连续式抛丸清理机的上件处与鳞板部分重叠，去除冒口后铸件直接悬挂进入清理机。清理后铸件由人工放置在辊道上，进入铣冒口工序。该布置方式，很好的解决了造型线与清理设备的相互关系，做到无落地清理，环境整洁。

4.5 造型线与砂处理系统的关系

新东FCMX--Ⅲ造型线的特点是一头供砂，落砂在尾部，在砂处理布置时，采用直线式，即从落砂机开始，对着造型线造型机方向，依次布置精细六角筛、沸腾冷却床、斗式提升机、中间砂斗、混砂机、给砂皮带等，该布置优点在于落砂地坑短，造价低；型砂输送距离小，型砂质量易于保证。同时，本项目在处理造型线的散落砂处理（通过散落砂皮带、小型斗提机，直接送到造型线冷却皮带，再回到落砂机）和不合格型砂的回收处理（落到造型线散落砂）都具有一定的特色。

5 总体布局工艺布局及生产关键点的考虑

铸造车间由熔化工部、造型工部、制芯工部、清理工部、砂处理工部、成分分析室、型砂试验室、变配电所、空压站、车间办公室、职工休息室、卫生设施等组成，具体位置参见平面布置图—1。

整个布置形式属典型布置，不同之处在于比较紧凑，合理，厂房利用率高，物流体系合理。

造型工部、制芯工部、砂处理工部由4跨并联厂房构成（24m+27m+21m+15m），垂直于熔化工部。在24m+27m的2跨中，布置3条水平分型脱箱造型线；在21m跨中，布置8台冷芯盒射芯机；在15m跨中，布置160t/h的砂处理系统。熔化工部由2跨厂房构成（18m+12m），内布置3台电炉和炉后加配料。清理工部垂直于造型工部、制芯工部、砂处理工部，1个21m跨内布置3台连续式抛丸清理机及9台铣冒口机。

需要强调是电炉采用高架，以利叉车承接铁水。砂处理工部厂房抬高到20m，满足砂处理设备的高度要求；第三，造型线落砂到砂处理的精细六角筛之间的运输，未采用国内常见的斗提机提升方式，而是通过皮带间的转运来完成，避免了粘斗、刮伤、烧坏等一系列问题的出现。

图—1  平面布置

参考文献：

1、铸造车间和工厂设计手册编委会编.铸造车间和工厂设计手册.北京：机械工业出版社，1995.6

2、铸造设备选用手册编委会编.铸造设备选用手册.北京：机械工业出版社，2000.12

作者简介:任永明(1963～) ，男，安徽蚌埠人，高级工程师，项目总设计师，从事工程设计工作。