磨礦介質(zhì)生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)進步與發(fā)展

磨礦介質(zhì)生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)進步與發(fā)展

                        姜慶志

姜慶志

從手工磨球模具到鐵型覆砂自動化鑄球生產(chǎn)線成功研發(fā)，寧國市志誠機械制造有限公司成功實現(xiàn)了磨礦介質(zhì)生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)進步和創(chuàng)新跨越，特別在鐵型覆砂鑄球自動化裝備方面的技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)了磨礦介質(zhì)生產(chǎn)設(shè)備從半機械化到自動化的技術(shù)升級，在鑄球分離分選自動化設(shè)備方面的技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)了磨礦介質(zhì)生產(chǎn)清理工序自動化，使志誠機械成為鑄造行業(yè)技術(shù)領(lǐng)先的裝備制造企業(yè)之一。

一 技術(shù)進步與發(fā)展歷程

寧國志誠機械制造有限公司位于“中國耐磨鑄件之都”寧國市，是一家集鑄造設(shè)備、熱處理設(shè)備、鑄造模具和環(huán)保設(shè)備研究、開發(fā)、制造、銷售于一體的高新技術(shù)企業(yè)。2002年成立之初，主要從事手工鑄球、鑄段模具和簡易鑄造設(shè)備的生產(chǎn)。2009年加入中國鑄造協(xié)會耐磨材料與鑄件分會后，公司加大技術(shù)研發(fā)能力建設(shè)，圍繞磨礦介質(zhì)生產(chǎn)設(shè)備實施技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略，開發(fā)出一系列新產(chǎn)品新技術(shù)，展現(xiàn)出朝氣蓬勃的創(chuàng)新活力，被中國鑄造協(xié)會耐磨材料與鑄件分會**指定為“耐磨鑄件生產(chǎn)設(shè)備研發(fā)基地”。2010年公司加入鋼鐵耐磨材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟。根據(jù)聯(lián)盟制定的”中國鑄造耐磨材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖”要求，公司圍繞鑄球、鑄段生產(chǎn)實現(xiàn)機械化、自動化的目標開展技術(shù)創(chuàng)新活動，建立了產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系，使企業(yè)逐步發(fā)展為行業(yè)技術(shù)領(lǐng)先、創(chuàng)新成果豐碩、成長性良好的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)主體?；仡欉^去16年的艱辛奮斗歷程，公司技術(shù)進步亮點紛呈：

1、成功開發(fā)GKW系列高效節(jié)能型推桿式連續(xù)自動熱處理生產(chǎn)線

為解決鑄球、鑄段熱處理生產(chǎn)自動化的技術(shù)瓶頸，2007年公司開展技術(shù)攻關(guān)，開發(fā)出GKW系列高效節(jié)能型推桿式全自動熱處理生產(chǎn)線。熱處理生產(chǎn)線設(shè)置進料機、液壓推缸、隧道式多級電阻爐、轉(zhuǎn)移機構(gòu)、翻斗機構(gòu)、淬火搖籃、油槽、冷卻設(shè)備、軌吊裝置，自動完成從進料、預(yù)熱、加熱、保溫、出爐到搖籃冷卻、油淬等工序，實現(xiàn)高效節(jié)能、清潔安全、自動化熱處理。該線廣泛應(yīng)用于鑄球、鑄段產(chǎn)品淬火、回火熱處理。

熱處理生產(chǎn)線現(xiàn)場、淬火現(xiàn)場見圖1、圖2

圖1 熱處理生產(chǎn)線現(xiàn)場                   圖2 熱處理生產(chǎn)線淬火現(xiàn)場

其主要創(chuàng)新點：

1）采用隧道式多級分段控溫技術(shù)，滿足用戶根據(jù)熱處理工藝要求進行編程，實現(xiàn)自動控制。

2） 采用三種材料五層結(jié)構(gòu)技術(shù)，實現(xiàn)熱處理設(shè)備節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)成本。

3) 采用懸空爐底結(jié)構(gòu)，提高電熱元件的熱能效率，降低設(shè)備故障率。

4) 采用“一”字形電阻絲排布技術(shù)，實現(xiàn)不停產(chǎn)更換電熱元件，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

項目研發(fā)獲得實用新型5項，通過安徽省高新技術(shù)產(chǎn)品認定，被列為安徽省重點新產(chǎn)品計劃。

2、 自主研發(fā)出生產(chǎn)線鑄造模具

為了滿足鐵型覆砂鑄造機械化生產(chǎn)對工裝的要求，2010年公司開展了生產(chǎn)線鑄造模具的技術(shù)研發(fā)。項目根據(jù)鐵型覆砂工藝，通過模樣、鐵型、澆注系統(tǒng)、射砂系統(tǒng)、定位裝置的技術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)出一種可用于機械化生產(chǎn)線的專用模具。生產(chǎn)線模具圖如圖3、圖4.

圖3   630*630生產(chǎn)線Ф80模具           圖4 840*840生產(chǎn)線Ф60模具

其主要創(chuàng)新點：

一是改變模具澆注系統(tǒng)，滿足不同材質(zhì)產(chǎn)品的冷凝要求，提高了鑄件質(zhì)量，**程度的提高了工藝出品率。

二是改變模具制造工藝，覆砂層精度控制在1.5mm左右，充分發(fā)揮了鐵模覆砂鑄造工藝的優(yōu)越性。

三是定位系統(tǒng)的改進，解決了模具熱膨脹合箱困難，降低了錯箱發(fā)生率，延長了模具使用壽命。

項目研發(fā)獲得實用新型2項，制定安徽省地方標準1項，通過高新技術(shù)產(chǎn)品認定1項。項目的研發(fā)為鐵型覆砂鑄造生產(chǎn)線提供了模具工裝的保證。

3、開展了ZQJX-80-130鑄球半機械化生產(chǎn)線的試制

為解決大徑鑄球手工鑄造勞動強度大，工作環(huán)境惡劣，鑄造生產(chǎn)效率低，鑄球質(zhì)量不穩(wěn)定等技術(shù)難題，2009年我公司研制了首臺ZQJX-80-130半機械化鑄球生產(chǎn)線。該線采用金屬型模具、水玻璃黏土砂、人工定點造型，實現(xiàn)了模具自動循環(huán)運行、自動合箱、自動開箱等，適用于φ80以上大規(guī)格磨球的生產(chǎn)制造。   

鑄球半機械化生產(chǎn)線澆注和打砂現(xiàn)場如圖5、圖6

圖5   生產(chǎn)線吊包澆注現(xiàn)場                    圖6 上下模打砂現(xiàn)場

該線的創(chuàng)新點：

采用水玻璃黏土砂人工在線覆砂造型；

采用邊輥開放式運行方式，實現(xiàn)模具循環(huán)輸送；

利用標高差實現(xiàn)水平換向，保證了生產(chǎn)線運行平穩(wěn)流暢。

項目研發(fā)獲得實用新型3項。該線采用人工覆砂和吊包澆注，屬于半自動化鑄球生產(chǎn)線，但是它在水平換向和運行方式的大膽創(chuàng)新為公司鐵型覆砂鑄造生產(chǎn)線研發(fā)提供了一種全新的設(shè)計思路。

4、開展了ZQJX-40-130F1鐵型覆砂鑄球機械化生產(chǎn)線的研發(fā)

為了滿足40-130mm鑄球鑄造生產(chǎn)的需要，2010年公司在**代生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上進行了第二代生產(chǎn)線創(chuàng)新性改進。該線采用鐵型覆砂鑄造工藝和底注式恒溫澆注機定點澆注的方式，利用PLC實現(xiàn)了模具自動循環(huán)運行、自動開箱、自動合箱、自動脫件、振動清理殘砂、自動吹掃型腔等功能，實現(xiàn)了生產(chǎn)線故障自動診斷。該線不僅發(fā)揮了鐵型覆砂工藝的優(yōu)越性，還提高了鑄造生產(chǎn)效率，提升了鑄造磨球產(chǎn)品質(zhì)量。

該線采用覆膜砂覆砂造型，覆砂層厚度3-5mm，型砂用量140-240kg/噸磨球，運行節(jié)拍60-100秒/次，工藝出品率75%左右，鑄球正品率≧95%，臺時產(chǎn)量1-2噸/h，裝機功率276KW。在線用工4人。

湖南紅宇耐磨材料有限公司鑄球生產(chǎn)線現(xiàn)場見組圖1

       組圖1 湖南紅宇ZQJX-40-130鐵型覆砂鑄球機械化生產(chǎn)線現(xiàn)場

該線的創(chuàng)新點：

采用雙工位造型機覆砂造型，并將覆砂層精度控制在1.5mm，**限度的減少覆膜砂用量,發(fā)揮了鐵型覆砂工藝的優(yōu)越性；

采用自主研發(fā)的漏模造型裝置技術(shù)及自動找正技術(shù)，有效解決了在線造型過程中模具偏移、漏氣和漏砂現(xiàn)象。

采用復(fù)式運行模式，實現(xiàn)了兩種規(guī)格鑄球在線同步造型澆注，有效提高了鑄造生產(chǎn)效率。

實現(xiàn)了生產(chǎn)線故障自動診斷。

采用一次成型澆口杯工藝技術(shù)，去掉了澆口杯操作工工位。

項目研發(fā)獲得發(fā)明1項目，實用新型6項。

5、開展了ZZJX-F多功能鐵型覆砂鑄造生產(chǎn)線的技術(shù)攻關(guān)

在總結(jié)**、第二代鑄球生產(chǎn)線的成功和不足之處之后，2013年公司針對鑄球生產(chǎn)線自動化程度低和應(yīng)用范圍狹窄的技術(shù)瓶頸，開展了第三代生產(chǎn)線的研發(fā)。

ZZJX-F多功能鐵型覆砂鑄造生產(chǎn)線采用剛性 + 柔性輸送 + 多級驅(qū)動的運行模式，實現(xiàn)四工位造型機覆砂造型、自動開箱、自動合箱、自動出件、模腔吹掃、模溫控制、廢砂輸送等功能，同時結(jié)合傾轉(zhuǎn)式澆注機實現(xiàn)精準澆鑄安全生產(chǎn)，再融合網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)實現(xiàn)鑄造生產(chǎn)過程智能化控制。與第二代生產(chǎn)線不同之處：第三代生產(chǎn)線不僅可以滿足∮40-150低鉻、中鉻、高鉻、奧貝、ADI、CADI磨球的鑄造生產(chǎn)，還可以滿足輪轂、制動鼓、水表殼、曲軸、轉(zhuǎn)子、曳引輪、機座、排氣歧管及各種盤件的鑄造生產(chǎn)，適用領(lǐng)域更加廣泛，符合鑄造企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的多層次需要。

風形公司ZZJX-F鐵型覆砂鑄球生產(chǎn)線現(xiàn)場見組圖2

組圖2 風形公司ZZJX-F鐵型覆砂鑄球生產(chǎn)線全景

該線的創(chuàng)新點：

1）采用多臺雙工位或多臺四工位造型機覆砂造型，提高了造型速度，實現(xiàn)多規(guī)格鑄件同時在線生產(chǎn)。

2)采用剛性 + 柔性輸送 + 多級驅(qū)動的運行模式，實現(xiàn)了分線造型、集中合箱、并線澆注，造型線和澆鑄線交叉運行，運行節(jié)拍分段控制，生產(chǎn)線運行更加流暢。

3)生產(chǎn)效率高，ZZJX-F多功能鐵型覆砂鑄球生產(chǎn)線運行節(jié)拍50-90″/箱，工藝出品率75%左右，造型完整率≥95%，正品率≥96%，臺時產(chǎn)量較二代線平均提高一倍。

4)自動化和智能化大幅度提高，大大降低了工人的勞動強度，由操作設(shè)備進步到巡視和輔助操作。

5)采用網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù) + PLC自動控制技術(shù)，實現(xiàn)了設(shè)備運行遠程智能化服務(wù)。

項目研發(fā)獲得發(fā)明2項，實用新型5項。

6、鑄造車間環(huán)保一體化設(shè)備的研發(fā)

針對鑄造行業(yè)勞動強度大、環(huán)境污染危害嚴重、職業(yè)衛(wèi)生狀況惡劣的現(xiàn)狀，公司開展鑄造車間環(huán)保一體化設(shè)備開發(fā)。在鐵型覆機械化鑄球生產(chǎn)線上覆砂工位、澆注工位、冷卻工位配置抽煙、除塵、凈化處理設(shè)備；熱處理生產(chǎn)線淬火油池設(shè)置密封吸煙罩，將油煙集中后進油水分離凈化后排出；對鑄造車間有害氣體、粉塵煙塵進行集中收集凈化處理，不僅保證了鑄造生產(chǎn)從業(yè)人員的身心健康，促進鑄造行業(yè)良性發(fā)展，改善總體生產(chǎn)環(huán)境，而且對建立新型綠色鑄造，清潔鑄造，無塵鑄造業(yè)態(tài)模式有著積極的意義。

公司研發(fā)的鑄造廢氣光催化氧化凈化機，采用納米二氧化鈦紫外光催化氧化技術(shù)對鑄造車間揮發(fā)性有機物進行有效去除，除臭和殺菌效果顯著，惡臭氣體處理分解凈化完全達到無害化排放，不產(chǎn)生二次污染，實現(xiàn)了鑄造廢氣油煙一體化治理。設(shè)備占地面積小，操作簡單，具有高效凈化節(jié)能減排的特點。

項目研發(fā)獲得實用新型2項，產(chǎn)品在鑄造企業(yè)推廣應(yīng)用后不僅有效改善了鑄造車間作業(yè)環(huán)境，得到用戶單位的好評，也獲得了當?shù)匕脖O(jiān)部門的肯定。

鑄造車間環(huán)保一體化設(shè)備現(xiàn)場見組圖3

組圖3   鑄造車間環(huán)保一體化設(shè)備現(xiàn)場

7、開展了鑄球分離分選自動化設(shè)備的研發(fā)

鐵型覆砂鑄球機械化生產(chǎn)線的推廣應(yīng)用，鑄球生產(chǎn)效率得到大幅度提升，為了解決鑄球分離分選工藝裝備落后，鑄球清理勞動強度大的難題，公司圍繞“鑄造技術(shù)裝備創(chuàng)新”戰(zhàn)略，提出了“鐵型覆砂鑄球機械化生產(chǎn)線＋鑄球自動化分離分選設(shè)備”的鑄造工藝革新思路，并開展了一體化鑄造裝備的項目研發(fā)。鑄球自動化分離分選設(shè)備采用震動、旋轉(zhuǎn)等力學(xué)原理和變頻技術(shù)，采用V形多級輸送結(jié)構(gòu)，在預(yù)制坑道內(nèi)實現(xiàn)再用砂的分選利用和鑄球、澆冒口、廢砂、廢鐵渣的分離分選和分類收集。通過加裝減噪吸音材料，對每個揚塵點進行粉塵收集，實現(xiàn)分離分選作業(yè)過程降低噪聲、粉塵污染減量排放和無害化作業(yè)。該產(chǎn)品的研發(fā)實現(xiàn)了鑄造清理工序自動化，降低了鑄球分離分選的勞動強度、改善勞動環(huán)境。

項目研發(fā)獲得發(fā)明1項，實用新型1項，產(chǎn)品自投放市場以來深受用戶贊譽，填補了國內(nèi)外市場空白。

鑄球分離分選自動化設(shè)備現(xiàn)場見組圖4

              組圖4   鳳形公司鑄球分離分選自動化設(shè)備現(xiàn)場

二、磨礦介質(zhì)生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)進步促進鑄造產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級

志誠機械開發(fā)的磨礦介質(zhì)生產(chǎn)設(shè)備，秉承科技鑄造和綠色鑄造理念，靈活運用先進的機電一體化和信息化技術(shù)實現(xiàn)了鑄件熱處理自動化生產(chǎn)、鐵型覆砂鑄造機械化生產(chǎn)、鑄造車間環(huán)保一體化、鑄球分離分選自動化。特別是鐵型覆砂鑄造裝備實現(xiàn)了智能控制、遠程服務(wù)、自動報警、一模多鑄和在線同時生產(chǎn)兩種規(guī)格產(chǎn)品的功能，具有顯著的節(jié)能和低排放特征，實現(xiàn)了耐磨鑄球生產(chǎn)設(shè)備科技進步，它的成功研發(fā)和投放市場，提高了鑄球生產(chǎn)效率和質(zhì)量、減少了用工量、降低了勞動強度，對促進我國耐磨鑄件產(chǎn)業(yè)技術(shù)裝備優(yōu)化升級，推動鑄造產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)進步具有深遠的意義。

三、技術(shù)創(chuàng)新助推企業(yè)市場競爭力進一步提升

志誠機械成立以來，始終堅持“以創(chuàng)新、品質(zhì)和誠信為廣大鑄造生產(chǎn)企業(yè)提供滿意的服務(wù)”為立企宗旨，秉持“做專業(yè)的，做**的”的經(jīng)營理念，致力于先進鑄造裝備開發(fā)。目前，共獲得發(fā)明5項，實用新型36項，制定企業(yè)標準8項，主導(dǎo)指制定地方標準1項，制定行業(yè)標準1項，擁有高新技術(shù)產(chǎn)品7項，安徽省新產(chǎn)品4項，安徽省重點新產(chǎn)品1項，安徽省**商標1項，安徽省**產(chǎn)品1項。

2013年“ZQJX-40-130鐵型覆砂鑄球機械化生產(chǎn)線”首度獲得“鑄造設(shè)備創(chuàng)新獎”，2015年“ZZJX-F鐵型覆砂鑄造生產(chǎn)線”在第十三屆中國國際鑄造博覽會上再次榮獲“鑄造裝備創(chuàng)新獎”，同時榮獲宣城市科技進步一等獎，2016年鐵型覆砂曲軸鑄造自動化生產(chǎn)線在第十四屆中國國際鑄造博覽會上又一次斬獲“鑄造裝備創(chuàng)新獎”。

公司獲得的鑄造裝備創(chuàng)新獎和科技進步一等獎證書件組圖5

           組圖5   公司獲得的鑄造裝備創(chuàng)新獎和科技進步一等獎

在高度重視技術(shù)創(chuàng)新的同時，公司嚴格按照管理體系要求加強質(zhì)量管理，推進磨礦介質(zhì)生產(chǎn)設(shè)備對標生產(chǎn)和檢驗，產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)率合格率始終保持在99％以上。因技術(shù)先進，品質(zhì)優(yōu)良，志誠機械“智成”牌鑄造設(shè)備深得鑄造行業(yè)廣大用戶認可，中國**耐磨材料企業(yè)安徽鳳形耐磨材料股份有限公司、國內(nèi)首家耐磨材料上市公司湖南紅宇、中國500強西子集團、東洋利達（日資）、河北遷西奧迪愛、江西銅業(yè)集團、寧國東方碾磨、寧國開源耐磨、寧國華豐耐磨、鞍山東泰、新疆八鋼、鞍鋼集團等**企業(yè)均采用公司開發(fā)的鐵型覆砂鑄造裝備，并出口剛果（金）﹑南非、贊比亞﹑津巴布韋、外蒙等國生產(chǎn)線6條。志誠機械開發(fā)的各型鐵型覆砂鑄球生產(chǎn)線在耐磨鑄件行業(yè)已裝備200多條線，市場占有率達80％以上。公司圍繞耐磨材料產(chǎn)業(yè)成功開發(fā)的鑄球自動化分離分選自動化設(shè)備自2016年投放市場以來，填補了國內(nèi)外市場空白。

四、企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的認識和體會

改革開放之初，我國鑄造行業(yè)特別是磨礦介質(zhì)生產(chǎn)普遍采用手工鑄造，工人不僅要忍受惡劣的生產(chǎn)環(huán)境，還要付出高強度的勞動，企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，產(chǎn)量不高，普遍依賴粗放型方式實現(xiàn)增長，產(chǎn)業(yè)效益低下。究其根本原因主要是磨礦介質(zhì)生產(chǎn)設(shè)備落后。黨的十六屆五中全會把發(fā)展裝備制造業(yè)提到重要的戰(zhàn)略地位，明確指出了裝備制造業(yè)對國民經(jīng)濟發(fā)展具有重要的支撐作用。通過改革開放以來特別是我公司耐磨鑄件生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展的歷程回顧，我們深刻認識到開展先進鑄造裝備技術(shù)創(chuàng)新并提高其在行業(yè)應(yīng)用水平是實現(xiàn)鑄造產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變的必由之路，是鑄造行業(yè)實行結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級的重要支撐，是鑄造企業(yè)全面提高市場競爭力提高社會經(jīng)濟效益的根本條件。

志誠機械成立十六年來，緊緊圍繞“耐磨鑄件生產(chǎn)設(shè)備研發(fā)基地”創(chuàng)建實施持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略，堅持不懈投入人力物力財力進行技術(shù)創(chuàng)新，使我國鑄造工藝裝備煥發(fā)出強勁的生命力，成功將磨礦介質(zhì)生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)用范圍從單一的鑄球產(chǎn)品延伸輻射到戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，將銷售從區(qū)域市場拓展到國內(nèi)國際市場。志誠機械的成功得益于堅持不懈的技術(shù)創(chuàng)新，精益求精的品質(zhì)追求，誠信務(wù)實的高效服務(wù)。

下一步，我們要抓住鑄造產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整的機遇，繼續(xù)秉持“創(chuàng)新驅(qū)動，打造高端鑄造設(shè)備”的經(jīng)營理念，通過實施“核心競爭力培育”工程，增強企業(yè)創(chuàng)新能力，提高制造技術(shù)水平，打造以高端智能環(huán)保型鑄造成套設(shè)備制造為核心的面向全球市場的制造企業(yè)，推動傳統(tǒng)鑄造模式向高效優(yōu)質(zhì)安全清潔化生產(chǎn)轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)國產(chǎn)鑄造裝備制造業(yè)的信息化、智能化，促進中國鑄造產(chǎn)業(yè)振興發(fā)展。

作者簡介：

姜慶志，男，出生1970年4月，寧國市志誠機械制造有限公司董事長，中國鑄造協(xié)會耐磨材料與鑄件分會委員，中國機械工程學(xué)會磨損失效分析與抗磨技術(shù)專業(yè)委員會委員，鋼鐵耐磨材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事，暨南大學(xué)先進耐磨蝕及功能材料研究院和高性能金屬材料技術(shù)國家地方工程研究中心客座研究員。

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