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2.3.2造型設(shè)備
目前,我國大多數(shù)鑄造企業(yè)的造型設(shè)備比較陳舊,因此,造型質(zhì)量和型廢率較高,只有少數(shù)企業(yè)造型設(shè)備選用KW公司、HWS公司、DISA公司、力勁公司、GK公司、意大利IMF公司等國際一流的設(shè)備。在鑄造方面,造型的能耗不算太高,但以下方面與能耗關(guān)系密切。
1)設(shè)備可靠性
設(shè)備可靠性的好壞,將直接影響造型線的開動率,為了提高設(shè)備可靠性,減少由于不正常停機(jī)造成的損失,建議有條件的企業(yè)暫時還要進(jìn)口造型線,如果是國產(chǎn)造型線,建議元器件選用進(jìn)口產(chǎn)品,選用性能好、壽命長的密封件。
對于可靠性高的一條造型線,可節(jié)省操作工人2-3名。同樣,造型線的維修費用也低,而造型線的開動率卻越高。
2)設(shè)備精度
造型線是一個系統(tǒng)工程,其檢驗系統(tǒng)好壞的標(biāo)準(zhǔn)就是生產(chǎn)出的鑄件精度。目前,國產(chǎn)造型線的合箱精度一般在0.3-0.5mm之間,進(jìn)口的造型線合箱精度一般在0.08-0.23mm之間,鉆氣眼機(jī)鉆孔位置精度國產(chǎn)機(jī)一般在2mm之內(nèi),進(jìn)口機(jī)可達(dá)1mm之內(nèi)。高的設(shè)備精度,其造型線的廢型率就低,型腔質(zhì)量也好。
一個好的造型設(shè)備,不僅生產(chǎn)率高,而且其型廢率可降低到1%以內(nèi),同時,由于造型精度高,鑄件的余量就可以少,從而同樣的鐵液可以生產(chǎn)出更多的鑄件,在型板布置時,就可以更加緊湊;由于鑄件精度高,加工余量少,后期加工費用也大大降低。
在我國同樣生產(chǎn)一個品種的鑄件,有的廢品率高達(dá)20%左右,有的在2%以內(nèi),其中的節(jié)能效果顯而易見。
3)可維修性
要盡量縮短造型線的維修時間,因此,要注意造型線的可維修性。
2.3.3制芯設(shè)備
主流的制芯工藝有殼芯工藝、熱芯盒工藝和冷芯盒工藝,其各具特色:
殼芯工藝制作的型芯耗砂量少重量輕、排氣性好、吸濕性低便于存放;覆膜砂流動性好利于成型,但覆膜砂的成本較高,能耗大。
熱芯盒工藝制作的型芯耗砂量多、重量大、排氣性低于殼芯,但吸濕性低便于存放,熱芯盒砂的成本較低,但能耗大。
冷芯盒工藝制作的型芯耗砂量多、重量大、排氣性低于殼芯、吸濕性高不利于存放,但能耗低、生產(chǎn)率高,適合于型芯量大且品種少的場合。為適應(yīng)造型線高效生產(chǎn)的要求,目前,多數(shù)采用冷芯盒制芯。
為了減少排放和能耗,砂再生系統(tǒng)多家正在研究和應(yīng)用。
通常來講,采用品牌制芯機(jī)要比一般制芯機(jī)成品率提高2%~3%左右。
對于發(fā)動機(jī)缸體等鑄件,為了提高制芯精度和成品率,我國多數(shù)鑄造企業(yè)采用制芯中心,設(shè)備選用進(jìn)口西班牙LORAMENDI公司、德國HOTTINGER公司、意大利FA公司及蘇州明志等產(chǎn)品。
2.3.4砂處理設(shè)備
砂處理設(shè)備的關(guān)鍵是如何穩(wěn)定、均勻的向造型線供應(yīng)合格的型砂,目前,多數(shù)廠家選用的是比較落后的混砂機(jī),有的甚至沒有混砂機(jī),手工混制,只有少數(shù)生產(chǎn)高檔鑄件的企業(yè),混砂機(jī)和砂冷卻器及在線檢測裝置等選用EIRICH公司、KW公司、DISA公司、美國SIMPSON公司產(chǎn)品,由于在線檢測裝置的應(yīng)用,大大減少了型砂的批量不合格,同時,在線檢測裝置也逐漸由事后檢測改為過程控制。
為了提高型砂質(zhì)量,一般舊砂斗都采用3~4個的形式,舊砂往每個舊砂斗中加入是階段性的,從舊砂斗中的出砂是均勻給出的,這樣,保證了送往混砂機(jī)的砂是不同階段的舊砂,從而穩(wěn)定混砂質(zhì)量。
對于相當(dāng)一部分鑄件,除塵器收集的廢灰,加入混砂機(jī)后不僅能提高鑄件表面質(zhì)量,而且還能降低煤粉、粘土的加入量,因此,為了減少灰份排量,提高鑄件質(zhì)量,目前新鑄造廠都在砂處理車間設(shè)置一個廢灰發(fā)送間,將除塵器的廢灰直接發(fā)送到混砂機(jī)上方的灰斗內(nèi)。
為了減少排放,往往也將冷卻器的一級旋風(fēng)除塵器收集物直接加到回砂皮帶上。
2.3.5清理設(shè)備
鑄件能耗大的另一原因是熱處理的能量。從某種意義上說,鐵液從形成鑄件后直至冷卻到常溫的能量釋放全是無用功,如何利用這部分能量,是鑄造節(jié)能、降耗、減排的又一關(guān)鍵。
一般來說,在編制鑄造工藝時,要盡量減少鑄件的熱處理,如果必須熱處理的,要利用余熱退火或震動時效,對于退火爐的熱量,又可以利用起來進(jìn)行烘砂芯、烘消失模的模片等。據(jù)統(tǒng)計,利用余熱退火,每噸鑄件可節(jié)約100度左右的電量。
為了改善清理的勞動環(huán)境,對于中小鑄件,多數(shù)廠家已由原來的手工砂輪機(jī)打磨改為液壓機(jī)壓去飛邊、毛刺。
多數(shù)清理選用DISA公司、ISPC國際表面處理有限公司等產(chǎn)品。
3.污染物治理設(shè)備
污染物來源:主要粉塵產(chǎn)生點為落砂機(jī)、皮帶機(jī)、斗提機(jī)的轉(zhuǎn)缷點及冷卻床;固體廢棄物為鑄造車間產(chǎn)生的廢砂、廢渣;廢水主要為鑄件表面處理產(chǎn)生的廢水(液)和生活污水及三乙胺廢水處理;鑄造廢氣污染物主要是粉塵及制芯車間的樹脂燃燒氣味;主要高噪聲設(shè)備及噪聲水平一般見下表3-1:
對于以上廢灰、廢渣、廢水、廢氣及噪聲的處理設(shè)備,我國基本沒有專門的設(shè)備制造商,鑄造環(huán)保設(shè)備多數(shù)由鑄造設(shè)備主機(jī)廠提供,因此,鑄造環(huán)保設(shè)備的研發(fā)能力和投入相對較少。
鑄造工藝的特點決定了鑄造是產(chǎn)塵大戶,因此,如何將鑄造的粉塵收集、利用,是鑄造環(huán)保的關(guān)鍵。從總體上來說,我國的通風(fēng)、除塵設(shè)備技術(shù)并不落后,落后的是管理和設(shè)備質(zhì)量,無一例外的是:新建鑄造企業(yè)除塵效果都不錯,但時間一久,效果就不明顯了。其主要原因是布袋清灰和更換不及時,防結(jié)露措施不力等。還有一個很重要的原因是價格競爭引起的,有部分設(shè)備供應(yīng)商為了降低成本,將除塵面積減少,風(fēng)速由0.8m/s提高到2m/s以上,造成設(shè)備耐用性降低?,F(xiàn)在有部分企業(yè)干脆將除塵這一部分設(shè)備和管理委托給專業(yè)的廠家,效果明顯。
鑄造廢砂量占整個廢棄物比例最大,眾所周知,生產(chǎn)1噸鑄件一般要產(chǎn)生1到1.5噸的廢砂,我國目前每年有3000萬噸廢砂排放,隨著企業(yè)用電、水和油成本的上升,廢砂的運輸和處置成本逐年上升,每年的廢砂處置費用成為企業(yè)一個不小的負(fù)擔(dān),且?guī)砹藝?yán)重的環(huán)境污染,因此,廢砂如何再生利用,變的非常關(guān)鍵和重要。目前,通過熱法和機(jī)械再生的砂回收率可達(dá)到68%~90%,同時,再生砂的性能高于新砂,各種粘結(jié)劑的加入量也少,每噸廢砂處理費用低于新砂費用20%~30%。
對于其它廢棄物,也有用于生產(chǎn)步道磚、窨井蓋、水泥的。
但對于澆注的煙氣、冷卻通廊的煙氣、制芯車間的氣味等,還沒有很好的處理辦法。目前,只有少數(shù)1-2家進(jìn)行了處理,其效果有待進(jìn)一步驗證。
對于通風(fēng)除塵系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)要選用高效低噪風(fēng)機(jī),采用減振基礎(chǔ)和柔性接口,并盡量將風(fēng)機(jī)設(shè)置單獨的風(fēng)機(jī)間中或采用隔音房。對產(chǎn)塵產(chǎn)噪的工藝設(shè)備設(shè)置密閉排風(fēng)罩隔聲抽塵,并盡量將其布置在車間中部,噪聲級較高的工部總圖布置時盡量遠(yuǎn)離廠界,減少其對廠界的影響。合理綠化能起到隔聲降噪和防塵作用,可在鑄造車間與廠界空閑地帶種植常年綠葉和密葉樹種,形成減噪防塵林帶。
4.前景預(yù)測
我國到2015年要實現(xiàn)所有的先進(jìn)成形與改性企業(yè)的排放符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),到2020年基本上杜絕熱加工污染源,實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。近來已有部分新建鑄造項目的環(huán)評報告要求零排放,因此,鑄造工業(yè)的發(fā)展方向?qū)椋?
4.1環(huán)保節(jié)能型的鑄造工藝將被廣泛應(yīng)用。
無粘結(jié)劑或環(huán)保型粘結(jié)劑的鑄造工藝逐漸被應(yīng)用,鑄造企業(yè)將實行準(zhǔn)入制度,沒有一定規(guī)模,不具備環(huán)保條件,將不能進(jìn)行生產(chǎn)。
4.2各種專業(yè)的鑄造環(huán)保設(shè)備及節(jié)能設(shè)備廠家逐漸增多
比如:砂再生設(shè)備,三乙胺尾氣處理設(shè)備、各種鑄造工藝的除塵設(shè)備、澆注煙氣處理及余熱利用設(shè)備、冷卻通廊煙氣處理及余熱利用設(shè)備、制芯車間的氣味處理設(shè)備等等。
4.3鑄造企業(yè)的服務(wù)面將逐漸變寬
目前,新建的鑄造廠不僅要求能夠生產(chǎn)出合格的鑄件,而且都有一定的新產(chǎn)品開發(fā)能力,多數(shù)設(shè)置了研發(fā)中心、試制車間、理化室等,不僅如此,為減少成本和節(jié)約資源,還設(shè)置了粗加工或精加工車間,以減少廢品鑄件的往返運輸。廠區(qū)物流和工序物流變得越來越重要了。
4.4新的鑄造環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)將不斷出現(xiàn)
《鑄造防塵技術(shù)規(guī)范》(GB8959-2007)已經(jīng)發(fā)行,有關(guān)鑄造方面的治理和排放標(biāo)準(zhǔn)將逐漸提高,比如《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》;《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》;《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》等等。
4.5國家將出臺一系列的鼓勵鑄造企業(yè)節(jié)能減排的相關(guān)政策
最近已有不少專家建議國家出臺一系列的鼓勵鑄造企業(yè)節(jié)能減排相關(guān)政策,有關(guān)部門也正在積極的研究之中。目前,在建設(shè)鑄造項目的初期,部分省份已要求編制單獨的節(jié)能篇章,不久的將來,環(huán)境影響評價和能量消耗評價將成為建設(shè)鑄造項目必須履行的程序,對達(dá)標(biāo)排放的企業(yè),國家將給以一定的優(yōu)惠。
4.6鑄件的精度、強(qiáng)度將越來越高
鑄件輕量化是節(jié)能的一項重要措施,加工余量和拔模斜度越來越小,且逐漸為零。同時,市場競爭越來越激烈,鑄件精度不高、強(qiáng)度不好,將沒有市場空間,將來活躍在中國鑄件市場的主角將是高精度、高附加值鑄件。