浇注机常见问题和解决方案

作者：Eric Sjodahl

欢迎访问e展厅 展厅 11 铸造机械/压铸设备展厅 造型机, 压铸机, 消失模铸造设备, 混砂机, 烘砂机, ... 康英斯公司是一家专业生产浇注机的跨国公司，在美国、瑞典、韩国和中国设有分公司，在欧洲、美洲、日本、韩国和中国等许多国家拥有大量的用户，2005年在中国，仅仅台湾勤美达集团，就为它们在中国的三个工厂，分5次购买了康英斯公司九台全自动激光浇注机，淘汰了它们原有的6台浇注机，甚至包括一台全新的茶壶包浇注机（投产不到3个月），一台从欧美引进的气压浇注机。 由于康英斯公司的许多专家和工程师从事浇注机开发、生产和服务已经超过20年，所以康英斯在浇注机行业拥有非常丰富的经验。我们在许多国家和许多厂家，看到许多厂家由于不了解浇注机，错误地选用浇注机和错误地使用浇注机。我们来到中国，发现许多中国铸造公司，在重复以前欧洲厂家犯过的同样错误：也就是错误地选用浇注机和错误地使用浇注机。实际上世界上每种造型线和铸件，都有自己对浇注的具体要求，每种浇注机也都有自己的适用范围和局限，关键在于用户必须根据自己的具体要求，选择最合适自己的浇注机。中国有句老话：“没有最好的，只有最合适的。” 下面我们将首先讨论一下中国铸造市场常见的浇注问题，而后讨论一下垂直分型无箱造型线和水平分型有箱造型线如何选择和使用浇注机，最后再介绍一下无芯气压浇注炉、有芯气压浇注炉和各种不加热浇注机的常见问题和解决办法。 一．浇注机常见问题 ◆ 不了解什么是最佳浇注？进而导致错误地评价和选择浇注设备。 ◆ 采用垂直分型无箱造型线，却错误地选择补充铁水需要停产的或者低效率的浇注机。 ◆ 采用垂直分型造型线，却错误地选择水平分型造型线浇注机。 ◆ 非加热的浇注机用于水平分型有箱造型线浇注灰铁，，这绝对不是一个理想的选择，特别是用于大型复杂件生产时（例如发动机机体和缸盖铸件），这简直是一个错误。 ◆ 错误地认为，水平造型线浇注机必须要有追包的功能，才能正常生产。 ◆ 在高速造型线，错误地认为手工浇注比全自动浇注机节约。 ◆ 球铁生产，错误地选用非球铁浇注机。 ◆ 出现大量过浇和欠浇，有时过浇甚至导致造型线损害。 ◆ 混淆机械化浇注机、预测式半自动浇注机和全自动浇注机的区别。 ◆ 浇注时出现喷射，铁水大量飞溅。 ◆ 渣孔、气孔废品较多，冲砂严重。 ◆ 铸件成品率较低。 ◆ 孕育效果不好，铸件质量不高。 ◆ 浇注机温度损失过大，温度下降非常大，常常达到5－8℃/min。 ◆ 塞杆和浇嘴寿命过低，常常出现滴漏和成本过高。 ◆ 浇注机炉衬寿命过低。 ◆ 浇注机氧化渣过多，清除困难。 二．什么是最佳浇注？ 在深入讨论浇注机以前，我们有必要首先讨论一下什么是最佳浇注？许多人认为最佳浇注就是在规定时间内，准确地将铁水浇注到铸型内。也有的人认为最佳浇注必须是完美的，完全没有浇注缺陷和废品的浇注。实际上这俩种看法都不太正确，我们认为最佳浇注是指人或者浇注设备准确地将铁水浇入浇口杯，并且在浇注过程中始终保持浇口杯液面充满，直至浇注结束的浇注过程。 这是因为我们认为，保持浇口杯充满是浇注所能够达到的最佳境界。如果由于浇注系统设计不佳，铁水无法及时流入铸型，导致无法在规定时间完成浇注；如果由于浇注系统设计过大，导致铁水无法充满浇口杯，导致氧化渣、型砂、气体直接进入铸型，引发冲砂、夹渣、气孔缺陷；如果浇注系统设计问题或者型砂透气性不佳，引发喷溅等等；这一切都与浇注无关。 三．垂直分型无箱造型线如何选择浇注机？ 垂直分型无箱造型线最大的特点就是高效率，国产造型线也能达到250－300型/h，进口造型线可以达到500型/h，甚至在没有泥芯，型厚较薄的情况下，能够达到600型/h。因此垂直分型无箱造型线对浇注的最大要求就是：高速高效。只有高速高效的浇注机才能够充分发挥造型线的生产能力，才能在同样的设备、同样的时间和同样的工人条件下，生产出更多产品。 最近一个中国客户，准备购买一条DISA230造型线，他们的车间其它设备的配置也非常非常高，要求建成中国第一流的铸造车间。但是在选择浇注机时，他们决定采用一种机械化的扇形浇注机。因为他们认为：“底注式浇注机需要更换塞杆和浇嘴，将浪费许多金钱。而扇形浇注机不需要塞杆和浇嘴，补充铁水的停产，只是微不足到的时间损失。因此扇形浇包明显优于底注式浇注机。” 事实上如何呢？的确底注式浇注机需要消耗塞杆和浇嘴。例如在生产灰铁时，采用中国国产的普通塞杆和浇嘴，每星期需要更换一套塞杆和浇嘴；生产球铁时，每3个班需要更换一次。每套国产的塞杆和浇嘴价格大约在600 － 1000元之间。这样如果按照每天三班生产20个小时，每周生产5天来计算：生产球铁将需要3000-5000元，生产灰铁时将需要1000元。采用进口塞杆和浇嘴寿命长，价格高，效果好，成本几乎一样。那么扇形浇注机的情况又如何呢？ 扇形浇注机实际上是一种茶壶包的变形，是在40－50年前使用的一种设备。它采用从液面进行浇注，这就从原理上决定了，扇形浇包在补充铁水时不能连续浇注，必须停产。让我们计算一下这微不足到的损失到底有多少：生产球铁时由于防止球化衰退，每8分钟必须补充一次铁水。生产灰铁时由于铁水温度损失的影响，每13-15分钟也需要补充一次铁水。每次补充铁水时，必须首先停止浇注，转回原位，而后打开炉盖，补充铁水，然后还要扒渣和测温，最后还需要转回浇注位置准备浇注，这个过程一般需要2分钟左右。这样每小时生产球铁造型线就意味作需要停产12分钟，灰铁生产造型线需要停产8分钟。如果我们按照每天工作20小时，每年工作250天计算，每天生产球铁就需要停产240分钟，4个小时，生产灰铁需要停产160分钟，2.6个小时。每周生产球铁需要停产20个小时，1天，生产灰铁需要停产13.3个小时。每年生产球铁需要停产1000小时，50天；生产灰铁需要停产666小时，33天。由于我们不知道他们购买DISA230花多少钱，不知道购买其它设备需要多少投资，不知道整个车间又投资多少，我们无法计算其折旧每天有多少钱。由于我们不知道他们生产的铸件利润水平如何，无法算出停产一天损失多少销售额和利润，但是如果我们按照DISA230，他们希望达到每小时400型计算，我们可以知道他们每天损失8000型铸件。其实不必这么复杂，因为仅仅一个铸造车间的工人一天的工资及福利，我们相信就已经大于几千元。所以仅仅因为每周1000元至5000元的消耗，而愿意承受几乎五分之一的停产时间，宁愿承受整个车间巨大的投资，仅仅因为一台小小的浇注机不能生产，我们实在不能理解。 事实上，以上理论停产时间仅仅是计算的必须的停产时间，尚未包括设备故障，人为影响造成的损失。更重要的是，由于扇形浇包是从浇包液面进行浇注，氧化渣很容易浇入铸型；而且由于扇形包是呈拋物线浇注，会卷入大量气体；由于扇形浇注机从浇注口到浇口杯距离达到300mm，比较容易造成冲砂；由于扇形浇注机采用开环控制，必须由人工经常操作和控制，常常出现断浇和过浇等等。所有这一切因素将极大地影响铸件质量，提高废品率。而铸件质量对一个铸造企业的重要性就不用再次强调。 按照我们的经验，DISA230属于高速造型线，生产效率极高。不适于采用茶壶包或扇形浇注机浇注。采用这些浇注机，仅仅从生产效率上来讲，就不如直接采用人工浇注。这些浇注机，将极大地影响造型线的生产效率。有兴趣的话，大家可以去观察一下，看看这些高速造型线的实际生产率有多少？在中国这样的厂家比比皆是，花巨资购买了熔化炉、造型线、砂处理和射芯机，却仅仅由于浇注的制约，生产效率极为低下。据我们所知，许多厂家进口造型线生产率，甚至低于300型/小时。不过我们必须强调一下，我们所谈的造型线生产率，是指一个班的综合生产率，而不是仅仅看看造型线控制屏上显示的瞬间生产率。 我们认为铸造车间非常重要的一点就是，必须尽量发挥每台设备的效率，发挥整个车间的效率，不能存在生产瓶颈。DISA、光洋和洛拉门迪的垂直分型造型线，最大特点就是高速高效，是世界上以速度闻名的造型线。购买这种昂贵的造型线，只有而且必须充分发挥其生产能力，这样才能摊薄设备折旧，创造更多的利润。这就要求这种造型线必须采用可以连续浇注，节约铁水和可靠性高的浇注机来完成浇注。例如目前康英斯的激光全自动浇注机，几乎有300台用于DISA、光洋和洛拉门迪的垂直分型造型线。由于康英斯拥有其独特的提前浇注技术，在许多造型速度超过500型/小时的造型线，康英斯浇注机都能轻松地就能完成。 我们认为茶壶包和扇形报浇注机，是在几十年前，为机械化造型线开发的浇注机，一般来说，也只适用于慢速的机械化造型线。特别是用于水平有箱机械化造型线，可以大大减轻劳动强度，改善劳动条件。但是即使是这样，我们仍然建议最好采用可以双包替换的茶壶包浇注机，或者采用两台单包浇注机轮流使用的方法，来提高其生产效率。 四．水平分型有箱造型线如何选用浇注机？ 水平分型有箱造型线的一般分为国产简单机械化造型线或进口自动造型线。国产简单机械化造型线的最大特点是：一般造型速度较慢，在每小时几十型，砂箱尺寸也不太大。这种造型线一般采用手工浇注或者机械化浇注机（例如茶壶包浇注机或扇形浇注机）就足够满足需要，这里我们就不再讨论。进口自动造型线或者某些国产气冲线的最大特点是：造型线速度较高，机构极为复杂，辅机较多，常常下芯任务繁重，造型线经常因为种种原因短时间停产。这种情况比较复杂，下面我们就根据不同的情况来简要分析一下： 对于水平分型有箱造型线，中国一些工程师认为不能采用底注式浇注机，必须采用大型茶壶包浇注机。例如国内某著名柴油机厂，生产发动机机体和和缸盖这些大批大量生产的单一灰铁铸件，他们花费近千万引进大型茶壶包浇注机进行浇注。但是实际上在国际上其他国家，这是标准的最适合采用气压保温浇注炉的运用场合。众所周知这种大型造型线，往往由许多主机和辅机组成，并且往往有繁重的下芯任务，常常因为种种原因停产。采用非加热浇注机，即使我们暂时我们不考虑浇注机的可靠性的影响，仅仅浇注机内铁水的温度损失就非常大，一旦造型线由于种种原因短时间停产，常常导致浇注机由于包内铁水温度过低而无法浇注，必须将铁水送回电炉升温，这样不但影响浇注机和造型线生产率，还影响电炉的正常生产。而且一旦造型线回复生产，浇注机有可能还需要烫包、预热后才能使用，极大地影响生产率。 因此对于水平分型有箱造型线生产灰铁，我们这是最适合采用带加热保温浇注炉的场合，并且我们的许多欧美用户，甚至采用保温浇注炉以后，直接取消了保温炉，将生产工艺改为熔炼路－保温浇注炉双联的工艺，大大降低了运行成本，提高了造型线生产效率。 对于水平分型有箱造型线生产球铁情况有所不同，由于球铁氧化渣特别多，在保温浇注炉内非常难于清除，即使采用氮气保护等等措施，仍然会有许多氧化渣产生，常常影响到浇注炉的使用。在这种情况下我们一般反而建议采用适当大小的不加热保温浇包。这是因为球铁由于球化衰退，一般要求8－10分钟必须补充铁水，如果不能补充铁水，就必须把铁水回炉。因此非加热浇包的缺陷在这里就不那么明显。但是在欧美铸造厂，如果生产复杂球铁件，仍然常常采用带加热保温浇注炉。这是因为他们认为，带加热浇注炉能够保持温度恒定，能够保持铁水纯净，对生产高质量铸件是至关重要的，即使付出繁重的清渣劳动也是值得的。 五．无芯气压浇注炉和有芯气压浇注炉比较 目前带加热保温浇注炉分为有芯浇注炉和无芯浇注炉，由于这俩种浇注炉康英斯公司都能提供，所以非常了解其区别。对于保温浇注炉其共同的特点是：温度恒定，可以精确地控制浇注温度，非常有利于铸件质量的提高；其次由于采用气压式和虹吸原理，铁水中大多数氧化渣都在浇注以前浮上铁水表面，所以铁水比较纯净，铁水质量较好；还有就是往往保温浇注炉容量较大，对生产过程有一个巨大的缓冲，甚至常常可以取代保温炉使用。并且由于采用氮气保护，球化衰退的时间较长。 有芯浇注炉的主要优点是：节能，保温效果好，炉衬寿命长，有时可以达到两年以上，容量大，缓冲能力强，如果采用氮气保护，可以延长球化衰退时间等等。缺点是必须24小时供电，不能停电，因此往往要求配备应急发电机，生产时不能倒空铁水，更换铁水牌号比较困难。 针对有芯浇注炉的缺点，近年开发了无芯浇注炉。无芯浇注炉除了具备保温浇注炉的一般优点外，还可以停电停炉，可以倒空铁水，方便地更换铁水牌号，完全克服了有芯浇注炉的主要缺点，这好像非常理想。但是它同时带来了新的缺点：需要残余铁水比较多，生产球铁时，要求过球化处理，并且炉衬寿命大大短于有芯浇注炉，同时能耗也比较高。 六．什么是全自动浇注机？什么是半自动浇注机？什么是预测式浇注？ 我们来到中国市场以后，我们发现许多中国客户，错误地理解全自动浇注机的含义，往往把任何机械化浇注机均称为全自动浇注机。实际上在国际上对几种浇注机比较通用的称呼是：手工浇注机；机械化浇注机；预测式浇注机或者半自动浇注机；全自动浇注机。在中国往往把后面三种浇注机均称为全自动浇注机，而在国外却一般仅仅把最后一种浇注机称为自动浇注机。 机械化浇注机是指由人工控制机械化浇包工作的浇注设备，例如许许多多茶壶包浇注机往往就是属于这种类型。同手工浇注的主要区别是，人工不必直接接触浇包进行浇注。 预测式浇注机，中国也有人称为半自动浇注机，是指浇注机或者根据重量传感器，或者根据时间，或者学习和模仿人工浇注的过程（教学式浇注），来执行浇注的浇注设备。这类型浇注机的一个共同特点就是：假设每次浇注的铸型都是一样的，假设每次浇注的过程都是相同的。例如重量传感器式浇注机，每次都只浇注一定重量的铁水，8公斤或者10公斤；时间传感器浇注机则每次浇注8秒或10秒；教学式浇注机却是先由人工浇注一次，而后由电脑记录下来，再由电脑模仿这次人工浇注的过程进行浇注。以上这些浇注机都可以在一段时间内做到无人浇注，由电脑执行浇注。世界上由于它们的工作都基于一个假设：每次浇注的情况完全一样，是不会变化的。因此在国外一般将这些浇注机统称为预测式浇注机。这种浇注机的最大问题是：它们的假设和前提常常是不成立的。例如如果氧化渣挡住了一部分浇嘴，浇注速度大大减少，这时候如果采用时间控制浇注机或教学式浇注机，当结束浇注的时间到达时，浇注机会自动停止浇注，可是实际上这时尚未完成浇注，立即造成废品。如果采用重量控制的浇注机呢，就会发生造型线已经开始移动，浇注机却继续浇注的情况发生；即使浇注机同造型线采用连锁控制，那么一方面将大大降低造型线生产效率，一方面浇注的质量也非常差。以此类似的是液面变化、浇嘴扩大、铁水温度变化、氧化渣数量和铸件材质，均会引起浇注速度的变化。另一个例子是，如果铸型发生变化，例如浇注系统堵塞，过滤网损坏等等，如果采用任何一种预测式浇注机，它们都将继续浇注，造成严重后果。 自动浇注机在国外往往是指全自动浇注机。它们采用视频或者激光，直接扫描浇口杯的金属液面，而后根据浇口杯金属液面的高低，自动调整浇注速度，始终保持浇口杯液面充满（液面高度往往可以随时随意调整和设定），确保浇注质量达到最佳浇注的效果。这种浇注机往往把预测式浇注机的一些技术，作为备用技术来使用。例如康英斯公司全自动浇注机全部带有教学式浇注的功能，一旦全自动浇注失败，立即可以启动教学式浇注方式，变为半自动浇注机。一旦教学式也失败，还可以改用手动操作，变为机械化浇注机使用。甚至在个别产品上，康英斯浇注机还装有重量传感器，确保达到最佳浇注的效果。 七．浇注机常见问题和解决办法 前面一开始我们谈了许多浇注机常见问题，这里由于篇幅限制，仅仅谈一下温度损失问题和底注式浇注机的滴漏问题。其它问题有兴趣的朋友可以和我们接触和交流。 关于温度损失问题，许多用户为了提高保温效果，一味加厚炉衬，可惜效果不佳。康英斯浇注机解决这个问题的方法是：首先优化结构设计，将包盖分为半固定包盖和活动包盖，尽量减少活动包盖面积，减少活动包盖的热量损失。而半固定包盖由于平时不必打开，只有当维修时才需要打开，可以做得厚重一些，保温效果好一些。其次是炉衬分为两层，内层是耐火材料层，外层是绝热层，绝热层虽然不厚，但是保温效果非常好。一般采用这种结构的康英斯浇注机，可以将温度损失控制在每分钟2℃以内。 关于底注式浇注机常常滴漏的问题实际上非常简单，康英斯浇注机的塞杆除了塞紧以外，还会旋转一下拧紧，这样可以大大减少滴漏现象。如果客户要求还要高，那么可以采用康英斯公司独特的浇嘴，其滴漏非常非常少，几乎可以忽略。如果客户进一步要求绝对不容许滴漏，一滴都不行的话，那么可以进一步采用康英斯公司一种特殊的机构，可以做到完全不滴。但是由于价格越来越高，客户必须考虑是否需要求这么高的问题。 KOINS集团技术销售总监 Eric Sjodahl KOINS中国 总经理 许云东(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (12/20/2006)