高速自动造型线浇注机的选择

（中国汽车工业工程有限公司，天津 300113）

随着铸造自动造型线使用的普及和生产率的提升，配套选用浇注机能改善作业环境、提高生产效率、提升铸件质量、减少劳动力、增强安全性等。因此，造型线配套选用浇注机的企业越来越多，但什么样的造型线配什么样的浇注机？单一材质产品和多品种产品如何选择浇注机？哪种浇注机性价比最好？各种浇注机的运行成本如何？怎样才能选择适合自己造型线的浇注机？这些都是困扰铸造企业选用浇注机的问题。本文结合工程设计中的实际情况，介绍一些浇注机的选用原则，可供相关人员参考。

1 目前配套自动造型线浇注机的主要类型

过去人们通常将浇注机分为倾转式浇注机、气压式浇注机、底注式浇注机等三大类，有的还将电磁泵式作为一种浇注机形式，但由于近年来基本没有客户使用该种浇注机，笔者认为该类浇注机不应再列入一种类型，但扇形包浇注机从原理、结构上来说，归到倾转式浇注机不是十分合理，因此，这里单独归为一类。

1.1 倾转式浇注机

倾转式浇注机是模仿传统人工浇注时将浇包倾转，使铁液从包嘴流出，倒入铸型。过去倾转式浇注机的转轴多数设置在包嘴位置（转轴中心与包嘴弧度中心重合），以保证浇注稳定。近年来随着控制技术和机械结构可靠性的提高，目前倾转式浇注机也有将转轴设置在重心位置，以减小动力消耗，为了保证浇注位置、浇注压头和浇注流速的相对稳定，浇注过程是一个多轴联动的过程。

倾转式浇注机的结构组成（不同厂家设备结构有所不同，但结构组成基本相同）：机架、同步移动机构、称重系统、浇注包更换机构、轨道系统、孕育装置、浇包、包盖、筑包模具、包盖存放装置、电控系统、液压系统、气动系统、监控系统、安全设施、测温装置等。

倾转式浇注机具有以下特点：

1）铁液可以不需要倒包就可完成浇注；

2）产品适应性强，可生产球铁、灰铁、蠕铁等铸件；

3）更换浇包时往往影响造型线的生产率；

4）难以适应高速造型线需要，对于高速造型线一般需要多台并用；

5）一般温降较大；

6）往往有残液需要倒空。

1.2 底注式浇注机

底注式浇注机的出铁口在浇包的底部，靠塞杆的升降来启闭铁液流，通过升降高度来调整铁液流速，从而实现浇注。该种浇注机的底部浇口属于易耗件，为了提高可靠性和安全性，一般都是和耐火材料厂家直接订货，专业生产。

底注式浇注机主要部件有：浇注机机体（包括X-Y 轴移动架及铁液称重装置、称重传感器装置、铁液溜槽、平台等）；浇注包（包括筑包模具，浇包支架等）；伺服机构（包括塞杆执行机构）；捅水口装置（包括导杆、油缸等）；随流孕育装置（包括料斗）；液压系统（包括：油箱、液压泵、过滤器、泄压阀、油冷却器等）；铁液温度检测装置；监视摄像及显示系统；自动浇注控制系统等。

底注式浇注机具有以下特点：

1）操作简单，便于控制，可匹配各种高速造型线；

2）铁液从浇包底部流出，可减少夹渣引起的铸造缺陷；

3）补充铁液和浇注可以同时进行，不影响造型线节拍；

4）产品适应性强，可生产球铁、灰铁等铸件；

5）压头随着液面在不断变化，浇注速度不好控制；

6）大范围移动浇注困难；

7）更换浇包比较困难，特别是采用预先烤包工艺的场合，更换浇包更为困难；

8）浇（水）口和塞杆造价较高、更换频繁；

9）浇口故障时，难以处理，易有金属液漏到设备上；

10）铁液需要倒包才能完成浇注，温降较大；

11）基本没有残液，烫包铁液回炉比较困难。

1.3 气压式浇注机

气压式浇注机也叫气压浇注保温炉，是利用压力介质（干燥的压缩空气或惰性气体），将铁液从密闭的熔池内通过升液槽压入浇注流槽，然后从浇注流槽前端的浇口砖孔流出，注入其下方的铸型[1]。气压浇注保温炉分有芯和无芯两种，以前多数采用有芯炉，有芯炉节能效果好，但不能断电，铁液不能倒空，修炉困难，因此，近年使用有芯炉的客户越来越少。无芯炉不仅能够保温，而且可以断电、倒空铁液，更换材质方便，但起浇铁液量较多，生产球铁时要格外注意。

气压式浇注机主要部件有：炉体或机架；塞杆系统；电器系统；冷却电缆；特殊变压器；液压系统；加压系统；光学系统；称重系统；自动孕育系统；水嘴清理系统；塞杆旋转系统；铁水温度检测装置等；一般还包括首次筑炉材料、筑炉工具和备品备件。

气压式浇注机具有以下特点：

1）浇注压头和温度恒定，便于浇注控制；

2）可配套高速造型线，浇注速度快；

3）补充铁液与浇注可以同步进行，不影响造型线生产率；

4）铁液由惰性气体保护，材质稳定，有利于铸件质量控制；

5）配套设施多，工程复杂；

6）铁液一般需要倒包才能完成浇注；

7）浇口和塞杆属易损件，运行成本高；

8）不适宜大范围移动浇注；

9）生产一段时间必须停机筑炉（包）；

10）材质更换比较困难，生产球铁适宜性较差；

11）入铁口和出铁口集渣时清理困难；

12）目前以进口为主，造价较高。

1.4 扇形包浇注机

扇形包浇注机是扇形的圆心与转轴同心，浇注时浇包沿扇形圆心转动，使铁液沿着转轴中心从包的测面流出，使浇注压头（或对铸型的冲刷）与包内铁液量基本无关，从而实现稳定浇注的浇注机。

扇形包浇注机主要部件有：扇形浇注机本体；随流孕育装置；自动测温装置；浇包；铁水浇注视频系统；电气控制系统及软件；钢结构；轨道系统；搪包模具及工具；一般还包括首次筑炉的耐火材料等。

扇形包浇注机具有以下特点：

1）浇注压头稳定，便于浇注控制；

2）可配套中等速度的造型线，浇注速度快；

3）材质适应性强；

4）造价低，设备简单；

5）补充铁液时必须中断浇注，影响造型线速度；

6）铁液需要倒包才能完成浇注；

7）铸件易产生气孔、夹渣缺陷；

8）不适宜大范围移动浇注；

9）不易实现自动化浇注。

2 高速造型线浇注机的选用原则

高速造型线的特点就是造型速度快，在选择浇注机时，考虑更多的是如何不影响造型线的节拍、满足浇注工艺参数要求和材质需要，最大程度保证造型线正常生产需要铁液，通常从以下几个方面进行考虑：

1）能否满足造型线的生产率，在节拍内完成浇注；

2）能否满足铸件对浇注速度、浇注重量、浇注材质等的浇注工艺要求；

3）浇注机沿造型线方向能否灵活移动，对位（浇注机出液口与铸型浇口对位）和同步（动态浇注时浇注机与铸型同步移动）是否平稳、准确；

4）浇注机垂直于造型线方向能否灵活移动，以对准不同位置的浇口；

5）铁液定量方式是否可靠、准确；

6）浇包结构是否有撇渣功能；

7）浇包大小、温降是否满足工艺要求；

8）有否残液，具备不具备倒残液功能；

9）烤好的热包更换是否容易；

10）补充铁液时是否影响浇注机的工作，高速造型线应首选补充铁液时不影响浇注的浇注机，即浇注机的换包或补充铁液不影响造型线的生产率；

11）功能是否齐全，是否有随流孕育装置、温度检测装置等；

12）价格是否合理；

13）设备是否成熟，客户反应如何；客户数量多少；

14）维修是否方便，备件供应如何；

15）运行成本是否较低。

3 高速造型线浇注机选用建议及注意事项

对于垂直分型的无箱造型线和水平分型脱箱造型线，首选底注式浇注机。

对于高速有箱造型线，首选可长距离移动浇注的底注式浇注机，也可选择2 台倾转式浇注机，特殊情况选用浇注保温炉。值得说明的是：过去很多人认为水平有箱线不能采用底注式浇注机，必须采用倾转式浇注机，但随着装备技术的发展，水平有箱线采用底注式浇注机的企业也越来越多。又有人认为采用底注式浇注机运行成本较高，造成这种印象的原因是没有统筹考虑运行成本，如果考虑了用能、用人、设备折旧、耗材、影响节拍、维修的便捷性等因素，笔者认为底注式浇注机是很好的一种选择。底注式浇注机其直接成本主要是更换浇（水）口和塞杆，多数企业为了安全，规定一个班或一天更换一次（不管是否磨损），一次造价700 元～1 000 元左右，这与其他浇注机补充铁液时影响造型节拍而少生产的铸件利润相比是少之又少。

对于材质要求特别严格的产品，造型线可以选用浇注保温炉，但一条造型线要生产多种材质的铸件时，要注意更换材质时对产品质量的影响，特别注意浇注保温炉有一个起始浇注容量。生产时发现，刚开始数包铁水在喂丝球化撇渣取样残留镁含量较高，但当将铁水倒入浇注炉后残留镁含量迅速衰退[2]。所以，系统中必须对首包铁水的容量加大，并加大球化剂加入量，以弥补球化的衰退。总之，这种情况下选择浇注保温炉一定要慎重。

扇形包浇注机浇注时能满足高速造型需要，但补充铁液时必将影响造型线的生产，因此，从发挥设备效率来看，垂直线不建议使用扇形包浇注机。

4 浇注机功能改进建议

1）考虑铁水自动转运的可行性和方便性。现有形式的浇注机，基本都没有考虑自动补充铁液的方便性，作为系统工程，浇注机应该考虑铁液如何自动补充，并给铁液输送留出设备空间。

2）考虑大距离移动浇注的可能性。对于倾转式浇注机，一般考虑了自身移动浇完一包铁液的距离，但底注式浇注机和气压式浇注机，移动距离很小，为了适应有箱线的浇注，往往需要另外设计一个移动小车，将浇注机安装在小车上，以实现较大距离的移动浇注。

3）考虑系统温降因素。与铁液输送系统综合考虑出铁到浇注整个过程的温降、包盖取放处理形式、浇包残液倾倒方式等。

4）考虑操作的便捷性。很多浇注机操作时看不到浇口，孕育剂加入不方便，烤包不方便等。

5）考虑环保装置的设置。浇注机浇注过程中会有一些烟气产生，但浇注机都没有考虑这些烟气的收集和处理，而且现有的浇注机结构，设置烟气收集系统非常困难。