现代化汽车铝活塞铸造工厂的规划设计

Vol.28No.8Aug.

2007铸造技术

FOUNDRYTECHNOLOGY

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企业技术改造　TechnologicalUpdatingofEnterprises

现代化汽车铝活塞铸造工厂的规划设计

朱利民

(山东盟威集团滨州渤海活塞股份有限公司,山东滨州256600)

中图分类号:TB491　　文献标识码:A　　文章编号:100028365(2007)0821117204

ModernizationFoundryLayoutofAutoAlPiston

ZHULi2min

(ShanDongMoveverGroupBinzhouBohaiPistonCo.,Ltd,Binzhou256600,China)

为了适应我国汽车工业的发展、汽车技术的进步和汽车技术对零部件要求的提高,近年来国内汽车零部件行业加快了技术创新和技术改造。业也不例外,,新、,用,提升了行业的技术水平,促进了行业的技术进步,为提高铝活塞产品质量、提高效率、扩大产能、降低成本作出了积极的贡献。作为我国活塞行业连续21年的排头兵,山东盟威集团在这些方面走在了行业的前列,起到了示范带头作用。由于铝活塞铸造工厂的环节多、设计较为复杂,规划设计时需要注意的事项较多,本文以2004年建成的盟威集团高新技术工业园的规划建设为例,重点介绍现代化的铝活塞铸造工厂的规划设计经验,以及新技术新工艺的应用情况。1　设计指导思想

瞄准世界活塞行业先进水平,以理顺物流为主线,倡导精益生产理念,高标准进行总体规划设计;推行先进实用的新工艺新技术,以节能降耗、清洁生产和环境友好为主;技术装备以高效率、机械化、自动化为方向,以自主创新研发的先进技术装备为主,实现低投入高产出和低成本高效率;以建设世界一流的工厂,生产一流的产品,打造具有国际先进水平的世界知名的汽车零部件生产基地为建设目标。2　设计生产规模

、,是以已有的铸造铝活塞产品项目整体迁入及扩产作为主体,新规划建设了汽车铸造铝轮毂产品项目,由于这2

个产品均是以铝合金作为原料,并且用量较大(合计用铝合金至少6万t),通过方案设计论证,在工业园的总体规划设计中就决定发展铝材料产业,将产业链向上游延伸,拓宽企业的产业链,设计建设了年产5万t的电解铝厂。这样在工业园内便可以优化工艺路线,缩短工艺流程,直接从电解铝厂向活塞、轮毂产品生产的铸造现场运送合格的铝液,省去电解铝厂将铝液铸造成铝锭的工序,省去后续产品在铸造生产中将铝锭熔化为铝液的能耗,减少熔化时的环境污染和铝的烧损,节约能源和材料消耗,降低生产成本,提高企业效益和社会效益。我们考察了国内外部分先进的铝活塞、铝轮毂和铝加工企业,吸收了各家的先进经验,进行了工业园的总体规划设计,结合工业园的整体设计和物流方案,完成了铝活塞铸造工厂的设计和建设任务。3.1　工厂布局设计

为了更好的了解铝活塞铸造工厂的规划设计,在介绍铝活塞铸造工厂的规划设计之前,有必要先简要介绍一下工业园的整体规划设计和物流方案。3.1.1　工业园布局设计

生产纲领:年产3000万件发动机铸造铝活塞。

产品规格: 30～ 350mm的铸造铝合金活塞。合金用量:年用量3万t。合金品种:铝硅亚共晶合金、铝硅共晶合金、铝硅

收稿日期:2007205205;　　修订日期:2007206215

),山东滨州市人,应用研究员.主要从事铝合作者简介:朱利民(19622　

盟威集团工业园位于滨州经济技术开发区,占地面积1100亩。图1是工业园的平面布置示意图,图2是工业园东大门的照片。由于电解铝厂是工业园内第一个工序,是材料消耗大户,规划时为了使物流合理方便,将离电解铝厂仓库最近的工业园东南大门作为物流的进口,原材物料由此进入园区;距高速公路不到1km的工业园西大门作为物流的出口,生产的产品由

金及制品的研究开发和生产制造.

Email:zlm_bbs@

此运送出去;工业园内的物流路线是按照生产工艺路线顺序排列的。工业园内的工厂布局是:电解铝厂位

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短。在厂房两端设置了公共动力和模具准备区域,节省辅助设施,动力损耗少,主次分明,方便了工作。

铝活塞铸造工厂规划设计中突出的技术特点:①铝厂直接转来液态铝合金,在熔炼车间的感应炉中采用AlP合金完成对铝液的变质细化处理,此过程环保无污染;用前将铝液放入可移动式坩埚保温炉内,在可移动式坩埚保温炉内集中完成精练后,用叉车将盛满铝液的可移动式坩埚保温炉直送铸造工位,由于是集中处理,可将此过程的废气集中起来处理;该过程环保、高效、节能、铝液质量好;②实现了铸造机械化,减轻了工人的劳动强度,,生产工艺条件,,生产效率高,下抽芯,机械化生产对;③推广了连续热处理,提高了产品质量和生产效率,减少了能耗。

铝活塞铸造工厂的环保设施是独立设计的,其建筑未包含在主体建筑内。3.2　工艺路线设计

图1　工业园平面布置示意图

图2　工业园东大门照片(路右侧是铝活塞铸造厂)

于工业园的东南区,铝轮毂公司位于工业园的西南区。局中:铸造厂在南、:将电解铝厂生产的铝液在其铸造车间配制成合格的合金液后,通过园内物流路线,利用转运保温浇包和运输车辆将液态铝合金直接运送到铝活塞铸造厂和铝轮毂铸造厂的使用现场,简化了工艺路线,避免了熔化时的环境污染和铝的烧损,节约了材料的熔化消耗费用。该设计的工艺先进合理,物流路线顺畅,避免了交叉运输。

3.1.2　活塞铸造厂布局设计

新铸造工厂的规划设计中对物流和工艺路线均进行了创新和优化,由于车间面积较大,为了提高工作效率,车间内部的物资采用叉车运输。下面以镶圈和盐芯活塞为例,详细介绍生产工艺流程、方法以及相关的说明。

①铝液进料(采用保温浇包由铝厂用汽车运进合格的液态铝合金)→②材料进货检验(在炉前用光谱仪检验进货的化学成分)→③加料(将保温浇包中的合格铝液转入感应炉)→④铝液变质细化处理(在感应炉内加入AlP合金及合金细化剂对铝液进行变质细化处理)→⑤铝液热分析检验(在炉前用热分析仪抽查合金的细化和变质效果)→⑥放料(由感应炉向可移动式坩埚保温炉内放入铝液)→⑦铝液转运(用叉车将放入铝液的保温炉运送到除气机工位)→⑧铝液精炼处理(用固定式除气机对铝液进行除气除渣处理)→⑨铝液热分析检验(在炉前用热分析仪抽查合金的密度当量、细化和变质效果)→⑩材料检验(在炉前用光谱仪检验化学成分)→λ 材料组织检验(实验室抽查材料的金相组

ω织)→λ 铝液转运(用叉车将保温炉运送到铸造工位)ξ→λ 铸造(采用金属型重力铸造机铸造和挤压机挤压铸造的方式生产普通、镶圈、盐芯、镶钢片等不同类型的活塞铸件)→ψλ 铸件铸淬(高温铸件出模后立刻淬水

ζ{处理)→λ 铸件尺寸检验(抽查铸件的主要尺寸)→λ

铸件低倍宏观组织检验(抽查铸件的气孔、缩松等宏观

|组织致密情况)→λ 铸件金相组织检验(实验室抽查铸

}件的材料金相组织情况)→λ 铸件运送(用叉车将合格

铝活塞铸造厂位于工业园主马路的北侧、园区的中间部位,铝活塞铸造厂主体车间的建筑面积约2.4万m2,车间长222m、宽108m。图3是铝活塞铸造工厂主体建筑内的平面布局示意图,在主体建筑内设有:熔炼、铸造、切冒口、热处理、粗加工、模具准备、公共动力等区域。铸造厂是铝厂的下道工序,是用铝大户,为了方便物流,布局时熔炼车间与铝厂的铸造车间是门对门,铝液由南向北直线运送,运输距离近。规划设计中以熔炼车间为中心,将有污染的处理环节集中在此作业,避免了污染的扩散,便于对污染进行集中处理,从而确保了人员、设备、厂房不受伤害。由于厂房面积较大,设计了2个相对独立的铸造车间,铝液由位于中间的熔炼车间向两侧的铸造车间运送,铸造、切冒口、热处理、粗加工是一条龙作业,由南向北的物流路径

图3　铝活塞铸造工厂平面布局示意图

《铸造技术》

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朱利民:现代化汽车铝活塞铸造工厂的规划设计

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～的铸件运送到切冒口工位)→λ 铸件切浇冒口(用切浇

冒口机切除铸件的浇冒口)→υµ 铸件运送(用叉车将铸件运送到冲洗盐芯工位)→µ 冲洗盐芯(用高压纯水对

ω内冷通道中的盐进行彻底冲洗)→µ 铸件运送(用叉车ξ将铸件运送到热处理工位)→µ 铸件热处理(采用连续ψ热处理生产线对铸件进行热处理)→µ 产品体积稳定

ζ性检验(抽查产品的体积稳定性情况)→µ 铸件低倍宏

观组织检验(抽查毛坯的气孔、缩松等宏观组织致密情

{况)→µ 铸件金相组织检验(实验室抽查铸件的材料金

|相组织情况)→µ 铸件力学性能检验(实验室抽查铸件

的材料硬度、抗拉强度、高温抗拉强度)→}µ 铸件运送(用叉车将合格的铸件运送到粗加工工位)→～µ 粗加工(粗车外圆、顶面→粗车止口→粗膛销孔、卡槽和内外

餐桌上食用。这些炉子均为国产,与国外的产品相比

节约资金达900万元。

(3)AlP合金变质处理。与山东大学合作采用AlP合金对铝液进行变质处理,效果明显优于熔剂型

变质剂,其初晶硅细化好、形貌好,变质效果稳定,有利于提高材料的力学性能和产品的使用性能,对顾客有利。我们在国内首家大批量应用此项技术。由于是合金型变质剂,在感应炉中使用尤为方便,在处理过程中没有任何污染,消除了以往化学熔剂型变质处理时的环境污染问题和杂质的混入,改善了生产环境,社会效益十分突出。

(4),这种方式改变了传统,可以用最少的除气,集中后便于将处理时产生的有害气体集中收集进行无害化处理,避免了对生产现场的污染和对厂房、设备、人员的危害,解决了环境污染问题,延长了设备使用寿命,经济和社会效益十分明显。

(5)铸造机械化。设计开发出多种具有自主知识

υ倒角)→ν 尺寸检验()

→ν 铸件检验(,)ω→ν 产品运送(厂)。

3.3　新技术新工艺和应用效果

结合新铸造工厂的规划设计,对物流和工艺路线进行了许多创新和优化,大量的新技术新工艺应运而生,并得到了应用,产生了良好的效果。在此将有特色的工艺技术和应用效果介绍如下。

(1)液态铝合金直送。用电解铝厂的铝液配制成合格的铝合金液,然后用汽车运送到铸造厂的熔炼车间,此方法在国内还是首创。这样不但节省了电解铝厂将铝液铸造成铝锭的工序,而且还节省了在铸造厂将铝锭熔化为铝液的能耗,缩短了生产工艺流程,可以减少熔化时对环境的污染,减少铝熔化的烧损,节约了能源,降低生产成本。按照目前已达到的2500万件生产量计算,每年使用的25000t铝可以减少约1500t铝的烧损(价值至少3000万元),减少熔化能耗约1200万元,合计年节约资金超过4200万元,大大提

产权的铝活塞铸造机并广泛用于铸造生产,在国内首家大规模应用此项技术。目前现场近150台设备在使用,铸造机械化率达85%以上,基本上改变了国内铝活塞铸造行业手工操作的面貌;机械化生产减轻了工人的劳动强度,解放了生产力,改善了生产环境,生产工艺条件稳定可靠,对于提高产品质量和提高生产效率效果明显(产品宏观质量提高1个级别以上),质量的提高对顾客是十分有利的;生产的机械化改变了工艺形式,新工艺的冒口尺寸小,节约了材料消耗;机械化生产对于提高模具的使用寿命效果明显(至少提高5倍)。这些设备均为公司自制,与进口相比节约价值达3600万元。

(6)下抽芯铸造工艺。铸造机械化的推广使得下抽芯铸造工艺的应用成为现实,在国内同行业中首家大规模推广应用下抽芯铸造工艺和保温冒口、铸造过滤技术,该技术与传统的上抽芯铸造工艺相比,工艺技术水平先进,降低了铸造废品率,减小了冒口的尺寸,减少了材料的消耗,铸件的工艺出品率从传统技术的40%～50%、小冒口专利技术的60%～65%提高到80%～85%,工艺技术水平达到了国际先进水平。节

高企业效益和社会效益。

(2)可移动式坩埚保温炉。设计开发出可移动式坩埚保温炉,此技术在国内同行业属于首创。该炉采用优质轻体保温材料制作,保温性能好、质量轻,功率仅是传统炉型的50%。目前现场近150台炉在使用,我们用此炉直接接料,在炉中精炼处理,然后直送铸造工位,它改变了传统的浇包转运铝液的方式,避免了铝液的温度损失(减少约50℃的温降),减少了铝液的二次氧化,对于提高产品质量、节能降耗效果明显,年节约价值约200万元。它极类似于家庭使用的电饭煲和火锅,电源即插即用,在厨房将饭做好后可以直接端到

省材料消耗和能耗,年节约价值达600万元。

(7)内冷通道活塞质量检测。在国内同行业中首家推广应用了X光和超声波技术检查内冷通道活塞的质量,该技术的应用改变了过去的解剖抽检的检验方式,可100%对内冷通道活塞的盐芯质量(位置度、

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内部质量)进行全部检验,提高了对内冷通道活塞的检测技术水平和质量保证能力,对于确保产品质量和顾客利益效果明显。

(8)连续热处理技术。推广应用了连续热处理技术,连续热处理炉是首次在国内铝活塞行业中的应用,改变了以往的周期式炉(井式炉、箱式炉)的生产形式,连续热处理炉的炉温均匀,提高了产品质量和生产效率(产品的硬度和体积稳定性波动范围缩减了30%),减少了能耗,减少了设备占地面积(约50%),年节约达300万元。

(9)碳化硅坩埚。在国内同行业中首家大批量推广应用了进口碳化硅坩埚,此类坩埚使用寿命在6个月以上,导热性能优异,坩埚内外温差不到30℃,大大降低了能耗,与传统的铁坩埚和国产石墨坩埚相比经济效益达100万元。

(10)稳定,能,(淬火),缩短了

生产工艺流程,减少了能耗,年节约达100万元。

以上项目中绝大多数在国内同行业属于首创和首家应用,这些新技术新工艺的实施,为企业节约一次性设备投资达4500万元,年节约价值达5500万元,产生了良好的经济效益和社会效益。4　结语

一个好的规划设计应该遵循国家有关法规和产业政策,统筹考虑,量力而行,确定可行目标,以物流为导向,制订合理的工艺路线,大力推广应用新技术新工艺,选定先进适宜的生产工艺技术方案。

,实践证明是先进、实用,:液态铝合金直送、、集中精炼处理、铸造机械化、

、保温冒口技术、连续热处理技术、碳化硅坩埚、可移动式坩埚保温炉等技术和方法,在环保、节能、降耗、提高效率等方面效果明显,经济效益和社会效益显著,值得有条件的企业尝试。

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江西龙钇重稀土材料(实业)有限公司诚聘技术与销售人员

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招聘人数:2人

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要求:男性,大学本科以上学历,铸造相关专业,有铸造生产5年以上工作经验,能出差。具体待遇面议。招聘职位2:销售工程师

招聘人数:2人

工作职责:负责公司销售与服务工作,主要针对球铁、耐磨铸铁、钢等铸造方面的公司各类产品的售后服务、技术指导及新产品的推广等工作。

要求:男性,专科以上学历,铸造相关专业,有铸造生产或销售5年以上工作经验,能经常出差。具体待遇面议。

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