磨矿介质生产设备的技术进步与发展

                        姜庆志

从手工磨球模具到铁型覆砂自动化铸球生产线成功研发，宁国市蓝狮在线-蓝狮注册平台机械制造有限公司成功实现了磨矿介质生产设备的技术进步和创新跨越，特别在铁型覆砂铸球自动化装备方面的技术创新，实现了磨矿介质生产设备从半机械化到自动化的技术升级，在铸球分离分选自动化设备方面的技术创新，实现了磨矿介质生产清理工序自动化，使蓝狮在线-蓝狮注册平台机械成为铸造行业技术领先的装备制造企业之一。

一 技术进步与发展历程

宁国蓝狮在线-蓝狮注册平台机械制造有限公司位于“中国耐磨铸件之都”宁国市，是一家集铸造设备、热处理设备、铸造模具和环保设备研究、开发、制造、销售于一体的高新技术企业。2002年成立之初，主要从事手工铸球、铸段模具和简易铸造设备的生产。2009年加入中国铸造协会耐磨材料与铸件分会后，公司加大技术研发能力建设，围绕磨矿介质生产设备实施技术创新战略，开发出一系列新产品新技术，展现出朝气蓬勃的创新活力，被中国铸造协会耐磨材料与铸件分会**指定为“耐磨铸件生产设备研发基地”。2010年公司加入钢铁耐磨材料产业技术创新战略联盟。根据联盟制定的”中国铸造耐磨材料产业技术路线图”要求，公司围绕铸球、铸段生产实现机械化、自动化的目标开展技术创新活动，建立了产学研用相结合的技术创新体系，使企业逐步发展为行业技术领先、创新成果丰硕、成长性良好的创新创业主体。回顾过去16年的艰辛奋斗历程，公司技术进步亮点纷呈：

1、成功开发GKW系列高效节能型推杆式连续自动热处理生产线

为解决铸球、铸段热处理生产自动化的技术瓶颈，2007年公司开展技术攻关，开发出GKW系列高效节能型推杆式全自动热处理生产线。热处理生产线设置进料机、液压推缸、隧道式多级电阻炉、转移机构、翻斗机构、淬火摇篮、油槽、冷却设备、轨吊装置，自动完成从进料、预热、加热、保温、出炉到摇篮冷却、油淬等工序，实现高效节能、清洁安全、自动化热处理。该线广泛应用于铸球、铸段产品淬火、回火热处理。

热处理生产线现场、淬火现场见图1、图2

图1 热处理生产线现场                   图2 热处理生产线淬火现场

其主要创新点：

1）采用隧道式多级分段控温技术，满足用户根据热处理工艺要求进行编程，实现自动控制。

2） 采用三种材料五层结构技术，实现热处理设备节能降耗，降低生产成本。

3) 采用悬空炉底结构，提高电热元件的热能效率，降低设备故障率。

4) 采用“一”字形电阻丝排布技术，实现不停产更换电热元件，提高了生产效率，降低了生产成本。

项目研发获得实用新型5项，通过安徽省高新技术产品认定，被列为安徽省重点新产品计划。

2、 自主研发出生产线铸造模具

为了满足铁型覆砂铸造机械化生产对工装的要求，2010年公司开展了生产线铸造模具的技术研发。项目根据铁型覆砂工艺，通过模样、铁型、浇注系统、射砂系统、定位装置的技术创新，开发出一种可用于机械化生产线的专用模具。生产线模具图如图3、图4.

图3   630*630生产线Ф80模具           图4 840*840生产线Ф60模具

其主要创新点：

一是改变模具浇注系统，满足不同材质产品的冷凝要求，提高了铸件质量，**程度的提高了工艺出品率。

二是改变模具制造工艺，覆砂层精度控制在1.5mm左右，充分发挥了铁模覆砂铸造工艺的优越性。

三是定位系统的改进，解决了模具热膨胀合箱困难，降低了错箱发生率，延长了模具使用寿命。

项目研发获得实用新型专利专利2项，制定安徽省地方标准1项，通过高新技术产品认定1项。项目的研发为铁型覆砂铸造生产线提供了模具工装的保证。

3、开展了ZQJX-80-130铸球半机械化生产线的试制

为解决大径铸球手工铸造劳动强度大，工作环境恶劣，铸造生产效率低，铸球质量不稳定等技术难题，2009年我公司研制了首台ZQJX-80-130半机械化铸球生产线。该线采用金属型模具、水玻璃黏土砂、人工定点造型，实现了模具自动循环运行、自动合箱、自动开箱等，适用于φ80以上大规格磨球的生产制造。   

铸球半机械化生产线浇注和打砂现场如图5、图6

图5   生产线吊包浇注现场                    图6 上下模打砂现场

该线的创新点：

采用水玻璃黏土砂人工在线覆砂造型；

采用边辊开放式运行方式，实现模具循环输送；

利用标高差实现水平换向，保证了生产线运行平稳流畅。

项目研发获得实用新型专利3项。该线采用人工覆砂和吊包浇注，属于半自动化铸球生产线，但是它在水平换向和运行方式的大胆创新为公司铁型覆砂铸造生产线研发提供了一种全新的设计思路。

4、开展了ZQJX-40-130F1铁型覆砂铸球机械化生产线的研发

为了满足40-130mm铸球铸造生产的需要，2010年公司在**代生产线的基础上进行了第二代生产线创新性改进。该线采用铁型覆砂铸造工艺和底注式恒温浇注机定点浇注的方式，利用PLC实现了模具自动循环运行、自动开箱、自动合箱、自动脱件、振动清理残砂、自动吹扫型腔等功能，实现了生产线故障自动诊断。该线不仅发挥了铁型覆砂工艺的优越性，还提高了铸造生产效率，提升了铸造磨球产品质量。

该线采用覆膜砂覆砂造型，覆砂层厚度3-5mm，型砂用量140-240kg/吨磨球，运行节拍60-100秒/次，工艺出品率75%左右，铸球正品率≧95%，台时产量1-2吨/h，装机功率276KW。在线用工4人。

湖南红宇耐磨材料有限公司铸球生产线现场见组图1

       组图1 湖南红宇ZQJX-40-130铁型覆砂铸球机械化生产线现场

该线的创新点：

采用双工位造型机覆砂造型，并将覆砂层精度控制在1.5mm，**限度的减少覆膜砂用量,发挥了铁型覆砂工艺的优越性；

采用自主研发的漏模造型装置专利技术及自动找正技术，有效解决了在线造型过程中模具偏移、漏气和漏砂现象。

采用复式运行模式，实现了两种规格铸球在线同步造型浇注，有效提高了铸造生产效率。

实现了生产线故障自动诊断。

采用一次成型浇口杯工艺技术，去掉了浇口杯操作工工位。

项目研发获得发明专利1项目，实用新型6项。

5、开展了ZZJX-F多功能铁型覆砂铸造生产线的技术攻关

在总结**、第二代铸球生产线的成功和不足之处之后，2013年公司针对铸球生产线自动化程度低和应用范围狭窄的技术瓶颈，开展了第三代生产线的研发。

ZZJX-F多功能铁型覆砂铸造生产线采用刚性 + 柔性输送 + 多级驱动的运行模式，实现四工位造型机覆砂造型、自动开箱、自动合箱、自动出件、模腔吹扫、模温控制、废砂输送等功能，同时结合倾转式浇注机实现精准浇铸安全生产，再融合网络通讯技术实现铸造生产过程智能化控制。与第二代生产线不同之处：第三代生产线不仅可以满足∮40-150低铬、中铬、高铬、奥贝、ADI、CADI磨球的铸造生产，还可以满足轮毂、制动鼓、水表壳、曲轴、转子、曳引轮、机座、排气歧管及各种盘件的铸造生产，适用领域更加广泛，符合铸造企业产品结构调整的多层次需要。

风形公司ZZJX-F铁型覆砂铸球生产线现场见组图2

组图2 风形公司ZZJX-F铁型覆砂铸球生产线全景

该线的创新点：

1）采用多台双工位或多台四工位造型机覆砂造型，提高了造型速度，实现多规格铸件同时在线生产。

2)采用刚性 + 柔性输送 + 多级驱动的运行模式，实现了分线造型、集中合箱、并线浇注，造型线和浇铸线交叉运行，运行节拍分段控制，生产线运行更加流畅。

3)生产效率高，ZZJX-F多功能铁型覆砂铸球生产线运行节拍50-90″/箱，工艺出品率75%左右，造型完整率≥95%，正品率≥96%，台时产量较二代线平均提高一倍。

4)自动化和智能化大幅度提高，大大降低了工人的劳动强度，由操作设备进步到巡视和辅助操作。

5)采用网络通讯技术 + PLC自动控制技术，实现了设备运行远程智能化服务。

项目研发获得发明专利2项，实用新型专利5项。

6、铸造车间环保一体化设备的研发

针对铸造行业劳动强度大、环境污染危害严重、职业卫生状况恶劣的现状，公司开展铸造车间环保一体化设备开发。在铁型覆机械化铸球生产线上覆砂工位、浇注工位、冷却工位配置抽烟、除尘、净化处理设备；热处理生产线淬火油池设置密封吸烟罩，将油烟集中后进油水分离净化后排出；对铸造车间有害气体、粉尘烟尘进行集中收集净化处理，不仅保证了铸造生产从业人员的身心健康，促进铸造行业良性发展，改善总体生产环境，而且对建立新型绿色铸造，清洁铸造，无尘铸造业态模式有着积极的意义。

公司研发的铸造废气光催化氧化净化机，采用纳米二氧化钛紫外光催化氧化技术对铸造车间挥发性有机物进行有效去除，除臭和杀菌效果显著，恶臭气体处理分解净化完全达到无害化排放，不产生二次污染，实现了铸造废气油烟一体化治理。设备占地面积小，操作简单，具有高效净化节能减排的特点。

项目研发获得实用新型专利2项，产品在铸造企业推广应用后不仅有效改善了铸造车间作业环境，得到用户单位的好评，也获得了当地安监部门的肯定。

铸造车间环保一体化设备现场见组图3

组图3   铸造车间环保一体化设备现场

7、开展了铸球分离分选自动化设备的研发

铁型覆砂铸球机械化生产线的推广应用，铸球生产效率得到大幅度提升，为了解决铸球分离分选工艺装备落后，铸球清理劳动强度大的难题，公司围绕“铸造技术装备创新”战略，提出了“铁型覆砂铸球机械化生产线＋铸球自动化分离分选设备”的铸造工艺革新思路，并开展了一体化铸造装备的项目研发。铸球自动化分离分选设备采用震动、旋转等力学原理和变频技术，采用V形多级输送结构，在预制坑道内实现再用砂的分选利用和铸球、浇冒口、废砂、废铁渣的分离分选和分类收集。通过加装减噪吸音材料，对每个扬尘点进行粉尘收集，实现分离分选作业过程降低噪声、粉尘污染减量排放和无害化作业。该产品的研发实现了铸造清理工序自动化，降低了铸球分离分选的劳动强度、改善劳动环境。

项目研发获得发明专利1项，实用新型专利1项，产品自投放市场以来深受用户赞誉，填补了国内外市场空白。

铸球分离分选自动化设备现场见组图4

              组图4   凤形公司铸球分离分选自动化设备现场

二、磨矿介质生产设备技术进步促进铸造产业技术升级

蓝狮在线-蓝狮注册平台机械开发的磨矿介质生产设备，秉承科技铸造和绿色铸造理念，灵活运用先进的机电一体化和信息化技术实现了铸件热处理自动化生产、铁型覆砂铸造机械化生产、铸造车间环保一体化、铸球分离分选自动化。特别是铁型覆砂铸造装备实现了智能控制、远程服务、自动报警、一模多铸和在线同时生产两种规格产品的功能，具有显著的节能和低排放特征，实现了耐磨铸球生产设备科技进步，它的成功研发和投放市场，提高了铸球生产效率和质量、减少了用工量、降低了劳动强度，对促进我国耐磨铸件产业技术装备优化升级，推动铸造产业整体技术进步具有深远的意义。

三、技术创新助推企业市场竞争力进一步提升

蓝狮在线-蓝狮注册平台机械成立以来，始终坚持“以创新、品质和诚信为广大铸造生产企业提供满意的服务”为立企宗旨，秉持“做专业的，做**的”的经营理念，致力于先进铸造装备开发。目前，共获得发明专利5项，实用新型专利36项，制定企业标准8项，主导指制定地方标准1项，制定行业标准1项，拥有高新技术产品7项，安徽省新产品4项，安徽省重点新产品1项，安徽省**商标1项，安徽省**产品1项。

2013年“ZQJX-40-130铁型覆砂铸球机械化生产线”首度获得“铸造设备创新奖”，2015年“ZZJX-F铁型覆砂铸造生产线”在第十三届中国国际铸造博览会上再次荣获“铸造装备创新奖”，同时荣获宣城市科技进步一等奖，2016年铁型覆砂曲轴铸造自动化生产线在第十四届中国国际铸造博览会上又一次斩获“铸造装备创新奖”。

公司获得的铸造装备创新奖和科技进步一等奖证书件组图5

           组图5   公司获得的铸造装备创新奖和科技进步一等奖

在高度重视技术创新的同时，公司严格按照管理体系要求加强质量管理，推进磨矿介质生产设备对标生产和检验，产品优质率合格率始终保持在99％以上。因技术先进，品质优良，蓝狮在线-蓝狮注册平台机械“智成”牌铸造设备深得铸造行业广大用户认可，中国**耐磨材料企业安徽凤形耐磨材料股份有限公司、国内首家耐磨材料上市公司湖南红宇、中国500强西子集团、东洋利达（日资）、河北迁西奥迪爱、江西铜业集团、宁国东方碾磨、宁国开源耐磨、宁国华丰耐磨、鞍山东泰、新疆八钢、鞍钢集团等**企业均采用公司开发的铁型覆砂铸造装备，并出口刚果（金）﹑南非、赞比亚﹑津巴布韦、外蒙等国生产线6条。蓝狮在线-蓝狮注册平台机械开发的各型铁型覆砂铸球生产线在耐磨铸件行业已装备200多条线，市场占有率达80％以上。公司围绕耐磨材料产业成功开发的铸球自动化分离分选自动化设备自2016年投放市场以来，填补了国内外市场空白。

四、企业技术创新的认识和体会

改革开放之初，我国铸造行业特别是磨矿介质生产普遍采用手工铸造，工人不仅要忍受恶劣的生产环境，还要付出高强度的劳动，企业产品质量不稳定，产量不高，普遍依赖粗放型方式实现增长，产业效益低下。究其根本原因主要是磨矿介质生产设备落后。党的十六届五中全会把发展装备制造业提到重要的战略地位，明确指出了装备制造业对国民经济发展具有重要的支撑作用。通过改革开放以来特别是我公司耐磨铸件生产设备技术创新与发展的历程回顾，蓝狮在线-蓝狮注册平台深刻认识到开展先进铸造装备技术创新并提高其在行业应用水平是实现铸造产业经济增长方式转变的必由之路，是铸造行业实行结构优化升级的重要支撑，是铸造企业全面提高市场竞争力提高社会经济效益的根本条件。

蓝狮在线-蓝狮注册平台机械成立十六年来，紧紧围绕“耐磨铸件生产设备研发基地”创建实施持续创新发展战略，坚持不懈投入人力物力财力进行技术创新，使我国铸造工艺装备焕发出强劲的生命力，成功将磨矿介质生产设备应用范围从单一的铸球产品延伸辐射到战略性新兴产业，将销售从区域市场拓展到国内国际市场。蓝狮在线-蓝狮注册平台机械的成功得益于坚持不懈的技术创新，精益求精的品质追求，诚信务实的高效服务。

下一步，蓝狮在线-蓝狮注册平台要抓住铸造产业结构优化调整的机遇，继续秉持“创新驱动，打造高端铸造设备”的经营理念，通过实施“核心竞争力培育”工程，增强企业创新能力，提高制造技术水平，打造以高端智能环保型铸造成套设备制造为核心的面向全球市场的制造企业，推动传统铸造模式向高效优质安全清洁化生产转型，实现国产铸造装备制造业的信息化、智能化，促进中国铸造产业振兴发展。

作者简介：

姜庆志，男，出生1970年4月，宁国市蓝狮在线-蓝狮注册平台机械制造有限公司董事长，中国铸造协会耐磨材料与铸件分会委员，中国机械工程学会磨损失效分析与抗磨技术专业委员会委员，钢铁耐磨材料产业技术创新战略联盟理事，暨南大学先进耐磨蚀及功能材料研究院和高性能金属材料技术国家地方工程研究中心客座研究员。

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