地轨小车铁液输送系统方案设计

杨涛林

（中国汽车工业工程有限公司，天津 300113）

在某铸造项目车间设计过程中，通过采用铁液自动化输送系统，将电炉、称重、输送、球化、挑渣、孕育、倾倒等工序有机结合，大大提升了铁液的输送效率及生产的安全性，改善了工人操作环境。本文主要介绍地轨小车铁液输送系统方案设计。

1 设计要求

该铸造车间主要生产支架类球铁铸件，年生产纲领为22000 t。采用1 条垂直挤压造型线，铸型尺寸为550 mm×675 mm×（150～405）mm，配套进口气压保温浇注炉，采用2 套5 t/h 一拖二中频感应熔化电炉熔化铁液。

铁液输送系统设计要求如下：

（1）熔化电炉与造型线为“一”字形布置，如图1 所示。

图1 车间布置图

（2）实现从4 台电炉炉体前到造型线气压保温浇注炉处的铁液包自动输送。

（3）采用“地轨小车”方式运输铁液，在线同时运输2 个铁液包，均为球化包，容量1.5 t。

（4）工艺线路：

球化重包：电炉出铁（4 处）→运输→喂丝球化→挑渣→自动加孕育剂（3 种）→运输→倒铁液到浇注炉。

球化空包：球化重包倒铁液完成→运输→加SiC→等待出铁。

（5）每次铁液运输量1200 kg。

（6）电炉接完铁液运至浇注炉处就位（开始倒包前）时间不大于4.5 min（含球化和挑渣时间），铁液球化完毕后，输送到倒包处的时间不大于2 min。

（7）采用喂丝球化处理工艺（非冲入法球化）。

2 拟选用设备的主要技术特点

目前，铸造车间常见的铁液输送形式有叉车运输、地面轨道小车运输[1，2]、空中自行葫芦运输等方式。本项目拟选用地面轨道小车运输形式，将铁液的出铁、称重、球化、挑渣、孕育等工艺要求串联起来，采用转运倒包小车进行铁液倒包，实现铁液自动化输送。

铁液输送系统主要包括：碳化硅加入装置、铁液转运车、铁液转运车轨道系统、上空包辊道、空包缓存辊道、铁液转运倒包小车、中转包、球化处理站、举升台、挑渣平台、自动加孕育剂装置、安全防护设施、电控系统等。

主要技术特点：碳化硅加入装置位于电炉平台上，每台电炉炉体旁设置碳化硅手动加料斗，斗下方有手动阀和溜管，溜管出料端对准铁液中转包的包口，可将碳化硅直接加入；铁液转运车行走由减速机驱动，车上设置减速机驱动的机动辊道，带称重装置和自动盖包装置，转运车行走采用变频控制，行走速度：0～45 m/min；辊道采用SEW 减速机驱动，运行速度约12 m/min；球化处理站采用喂丝球化工艺，设1 个电动升降门，可根据交互信号自动升降，球化站内设机动辊道，球化处理站为密封式，便于球化过程中烟气收集治理；自动加孕育剂装置含三个料仓，带称重装置和输送加料装置；铁液转运倒包小车同时具备铁液转运和倾倒功能。系统具有断电保护、紧急停止及故障报警等功能。设备有手动、自动工作模式，实现与电炉、电炉除尘、球化站、浇注炉等控制的联锁和信号交换。系统设MES 管理系统接口（RJ45 网口），便于采集设备数据。

3 铁液输送系统布局及工艺流程

根据设计要求及地面轨道小车铁液输送系统的技术特点，规划的铁液输送系统布置方案如图2 所示。

图2 铁液输送系统布置方案

主要工艺过程为：铁液转运车在炉前就位，人工通过碳化硅加入装置将碳化硅加入到中转包内，电炉开始倾炉、出铁液，出铁液完成后，铁液转运车上的自动盖包装置将中转包盖上包盖，然后将中转包运至举升台辊道对接工位，中转包从铁液转运车运行至举升台辊道上，通过举升台辊道，进入喂丝球化处理站球化工位，喂丝球化站包盖下降，同时喂丝球化站提升门关闭，开始喂丝球化，此时转运车运行至空包缓存辊道对接工位，接住空包，将空包运至电炉出铁工位等待接铁液。待喂丝完毕，喂丝球化站包盖上升，同时喂丝球化站提升门打开，中转包回到举升台上，举升台将中转包举升至铁液转运倒包小车对接高度后，中转包移动至铁液转运倒包小车上，然后由铁液转运倒包小车将中转包运输至挑渣工位，定点完成人工挑渣、自动加孕育剂，铁液转运倒包小车再将中转包运输至气压保温浇注炉倒包工位，将铁液倾倒至气压保温浇注炉。倒包完成后，铁液转运倒包小车将空包运输至空包缓存辊道对接工位，空包运输至空包辊道上，然后铁液转运倒包小车（空车）退至等待工位。

以最远端的1#炉体为例，计算铁液输送系统运行一个循环所需时间，如表1 所示。

表1 铁液输送系统工艺流程表

从铁液输送系统工艺流程表可知，从最远的电炉处接完铁液到运至气压保温浇注炉处就位，总时间为表中备注“*”及“**”各项数据之和，即236.9 s，小于4.5 min（270 s），铁液球化完毕后，输送到倒包处的时间为备注“**”各项数据之和，即96.5 s，小于2 min（120 s），满足工艺要求。

4 设计要点

4.1 需要注意各工艺设备之间的衔接关系

在炉前接铁液工位，需要根据电炉的出铁液曲线、出铁口高度、中转包高度，确定铁液转运车辊道顶面高度，减少铁液飞溅和对中转包的冲击。

电炉除尘风管从除尘罩接至炉前除尘管道地沟，竖向管道贴电炉平台侧壁敷设，风管及阀门应避开铁液转运车的运行范围，有管道的地方，电炉平台侧壁应局部后退，避免干涉，如图3 所示。

图3 炉前区域图

在喂丝球化处理站工位，需要根据中转包的高度，合理设置喂丝球化处理站包盖的高度。

在挑渣工位，铁渣斗宜设置在地面，铁渣通过溜管从平台溜到铁渣斗。

在铁液倒包工位，需要根据气压保温浇注炉补铁液口的平面位置及高度，模拟铁液倒包位置。气压保温浇注炉补铁液工位示意图见图4，现场倒包照片见图5。

图4 气压保温浇注炉补铁液工位示意图

图5 现场倒包照片

4.2 烟气治理

电炉出铁时，容易造成高温烟气的外溢，必须对高温烟气进行收集治理，通过电炉自带龙卷风式吸烟罩，对高温烟气进行收集，通过耐高温袋式除尘器进行治理，达标排放。

铁液转运车自带盖包盖装置，避免输送过程中烟气外溢，同时减少铁液温降损失。

在喂丝过程中，喂丝机包盖与铁液包口必须保持密封，无飞溅铁液和烟气外溢。在喂丝球化处理工位、挑渣工位、铁液倒包工位，均设置集烟罩，对高温烟气进行收集，通过耐高温袋式除尘器进行治理，达标排放。

铁液倒包工位的除尘罩为可旋转式，可避免气压保温浇注炉倾炉出残液时相互干涉。除尘系统与铁液输送系统信号互通，除尘管道阀门可随铁液包的运行位置，自动打开或关闭。

5 结语

该地轨小车铁液输送系统投产运行以来，设备运行节拍达到工艺要求，通过将电炉、球化处理、气压保温浇注炉等有机连接，实现了由电炉到浇注炉的连续、快速、自动输送铁液，避免了叉车运输的不安全性和中间铁液倒运，确保了铁液输送效率。