在鑄造行業(yè)“十四五”發(fā)展的開(kāi)局，中國鑄造協(xié)會(huì )發(fā)布《規劃》

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• 在鑄造業(yè)“十四五”發(fā)展開(kāi)局之際，中國鑄造協(xié)會(huì )在第五屆中國鑄造節上向全行業(yè)正式發(fā)布了《鑄造業(yè)十四五規劃》?！爸悄苤圃臁钡陌l(fā)展目標。

  智能制造：加快行業(yè)信息化建設步伐，形成適用于典型鑄造工藝和不同產(chǎn)品的智能制造成熟模式，制定智能鑄造和成熟度評價(jià)系列標準，引領(lǐng)行業(yè)智能制造快速發(fā)展通過(guò)典型數字化車(chē)間/智能工廠(chǎng)的示范建設。到2025年，培育200多家數字化車(chē)間/智能工廠(chǎng)。

  在鑄造行業(yè)，20萬(wàn)噸DN80-300鑄管智能車(chē)間是智能制造示范工程，引領(lǐng)行業(yè)智能制造快速發(fā)展。今天將詳細介紹這個(gè)項目。

  智能制造應用案例

  鞍鋼集團20萬(wàn)噸DN80-300鑄管智能化車(chē)間

  一、公司簡(jiǎn)介

  是河南省最大的球墨鑄鐵管、鑄鐵、球墨鑄鐵生產(chǎn)基地。

  鞍鋼集團現有450m3高爐2座，3000kW高爐燃氣發(fā)電機組3臺，球墨鑄鐵管離心機11臺，年產(chǎn)煉鋼、鑄造生鐵、球墨鑄鐵130萬(wàn)噸；DN80~DN1200離心球墨鑄鐵管年生產(chǎn)能力60萬(wàn)噸。主要產(chǎn)品離心球墨鑄鐵管采用當今國際先進(jìn)技術(shù)，嚴格按照ISO2531國際標準化組織生產(chǎn)和檢驗?？缮a(chǎn)各種規格型號的內襯水泥、內襯環(huán)氧樹(shù)脂、內襯陶瓷、外噴環(huán)氧樹(shù)脂、自錨管球墨鑄鐵管。產(chǎn)品具有韌性好、耐腐蝕、安裝方便等特點(diǎn)，廣泛應用于供水、

  二、項目背景

  面對科技創(chuàng )新發(fā)展的新趨勢，我國提出“中國制造2025”戰略，加快從中國制造向中國創(chuàng )造、中國速度向中國質(zhì)量、中國產(chǎn)品向中國品牌的轉變。任務(wù)?！吨袊圃?025》的主線(xiàn)是工業(yè)化和信息化融合，以智能制造為主要方向，推動(dòng)制造業(yè)數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化，實(shí)現我國的“強國夢(mèng)”?！爸悄荑T造”是基于現代傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、擬人化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)智能感知、分析和決策，智能執行技術(shù)，從而擴大、延伸和部分替代鑄造工人的勞動(dòng)力。智能鑄造以數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化為主攻方向，應用建模與數值模擬、物聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能、快速模具制造、智能裝備、在線(xiàn)檢測等先進(jìn)技術(shù)實(shí)現工藝鑄件成型工藝。優(yōu)化和預測鑄件結構和性能，以在最短的時(shí)間內生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。并應用建模與數值模擬、物聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能、模具快速制造、智能裝備、在線(xiàn)檢測等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現鑄件成型工藝過(guò)程。優(yōu)化和預測鑄件結構和性能，以在最短的時(shí)間內生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。并應用建模與數值模擬、物聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能、模具快速制造、智能裝備、在線(xiàn)檢測等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現鑄件成型工藝過(guò)程。優(yōu)化和預測鑄件結構和性能，以在最短的時(shí)間內生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。

  由于鑄造生產(chǎn)伴隨著(zhù)高溫、粉塵、噪音、廢氣等問(wèn)題，工作環(huán)境惡劣，員工勞動(dòng)強度大，人為因素多，員工的工作欲望較差的。機器人在澆注、搬運、揀選、定芯、清洗、碼垛等各種鑄造工藝中的應用越來(lái)越廣泛。以工業(yè)機器人為代表的鑄造設備自動(dòng)化、智能化是鑄造企業(yè)控制生產(chǎn)成本、提高鑄造產(chǎn)品質(zhì)量、降低鑄造管理難度的重要舉措。智能鑄造機器人的關(guān)鍵技術(shù)是實(shí)現機器人在鑄造行業(yè)的廣泛應用。提高我國智力水平的關(guān)鍵因素"

  年產(chǎn)20萬(wàn)噸鑄管項目建設伊始，全面設計應用自動(dòng)化控制優(yōu)化技術(shù)，提升鑄造技術(shù)水平，建成數字化、智能化鑄造生產(chǎn)線(xiàn)；大量的在線(xiàn)監控和信息管理手段得到應用；強化冶煉、澆注、制芯、退火、清磨、打碼、包裝等工序自動(dòng)化，打造數字化、自動(dòng)化、智能化鑄造生產(chǎn)線(xiàn)。

  三、實(shí)現

  DN80～300鑄管智能化車(chē)間總投資3.3億元，設計產(chǎn)能20萬(wàn)噸。自動(dòng)化和智能化在生產(chǎn)中得到廣泛應用。在智能化方面，MES系統、中頻爐自動(dòng)上料、離心機自動(dòng)控制系統、自動(dòng)吹砂、自動(dòng)研磨、自動(dòng)內磨、自動(dòng)打碼、自動(dòng)打包、自動(dòng)制芯中心、舊砂熱再生成功使用。等，在鑄造行業(yè)處于領(lǐng)先地位。

  01、MES系統

  MES以生產(chǎn)數據采集、生產(chǎn)運行過(guò)程監控、技術(shù)文檔管理、產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤、能耗分析、設備管理和性能分析以及豐富的生產(chǎn)報表展示為主線(xiàn)，實(shí)現對整條生產(chǎn)線(xiàn)的集中控制和管理. 車(chē)間中頻爐、離心機、退火爐、噴鋅機、液壓機、襯板機、噴碼機、打包機、整理設備等生產(chǎn)設備聯(lián)網(wǎng)。

  系統各模塊相互集成協(xié)調，形成完整的企業(yè)MES管理系統。

  

  MES技術(shù)架構

  企業(yè)信息化系統主要采用“五級架構”，即一級數字儀表層，是信息化的硬件基礎層，提供基礎的生產(chǎn)現場(chǎng)數據采集硬件；二級過(guò)程控制系統提供過(guò)程控制或數據。收集到的軟件；第三級生產(chǎn)執行層，提供各種專(zhuān)業(yè)的業(yè)務(wù)執行系統，第四級企業(yè)資源計劃層，提供企業(yè)管理應用；第五級決策支持層，提供各種決策支持系統。一二層為車(chē)間級運營(yíng)控制，三級為生產(chǎn)執行，四級為公司級運營(yíng)管理，

  針對以上五層企業(yè)信息化架構，結合甲方業(yè)務(wù)設計特點(diǎn)，本方案針對三級MES和綜合管理系統設計，集成了二級環(huán)網(wǎng)的數據采集部分; 其中，在三級生產(chǎn)調度模塊中，增加了五級數據分析和決策功能，方便管理人員進(jìn)行業(yè)務(wù)決策。

  

  信息架構

  MES以企業(yè)管理為基礎，以生產(chǎn)過(guò)程控制為核心，以生產(chǎn)過(guò)程為主線(xiàn)，以增強指標控制能力，提高生產(chǎn)效率為目標，最終提升企業(yè)的核心競爭力。該系統涉及生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中的生產(chǎn)、設備、安全環(huán)保、質(zhì)量、技術(shù)、能源、計量、產(chǎn)品、材料等業(yè)務(wù)，幫助企業(yè)完成自身業(yè)務(wù)處置。該系統實(shí)現了生產(chǎn)、逆向運輸、計量、質(zhì)量等物料運動(dòng)過(guò)程的一體化管理，實(shí)現了標準化的生產(chǎn)組織和控制。在MES的應用下，實(shí)現了專(zhuān)業(yè)的工廠(chǎng)車(chē)間生產(chǎn)信息化管理方案，幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率，增強指標管控能力。針對當前行業(yè)生產(chǎn)管理現狀以及提高企業(yè)生產(chǎn)效率和競爭力的需要，MES的實(shí)施成為企業(yè)實(shí)現生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)目標的關(guān)鍵。

  02、中頻爐自動(dòng)上料系統

  振動(dòng)給料車(chē)安裝在中頻爐的爐膛上。安裝在起重機上的微電腦配料系統自動(dòng)上料，采用計算機模擬的方法進(jìn)行配料。不同鐵料可根據配料量無(wú)級調節配料電壓。不同的材料有不同的吸氣電壓和更低的功耗。

  03、離心過(guò)程

  電氣系統自動(dòng)化程度高，包括翻袋自動(dòng)閉環(huán)系統、主機自動(dòng)閉環(huán)系統、拔管自動(dòng)閉環(huán)系統、整體自動(dòng)控制，可使澆注機扇形袋傾倒的角度、主機的速度、位置、拉力。管機位置精確控制，可實(shí)現一鍵式操作。通過(guò)多閉環(huán)系統，實(shí)現了從開(kāi)始澆注到鑄管出庫的全過(guò)程自動(dòng)控制。

  ①離心機自動(dòng)閉環(huán)控制系統采用內置位移編碼器和拉線(xiàn)編碼器組合實(shí)現翻包自動(dòng)閉環(huán)控制、主機自動(dòng)閉環(huán)控制和自動(dòng)拔管閉環(huán)系統控制；行走拔管機精準控制；

  ②采用多點(diǎn)高溫探頭采集不同位置的鐵水數據；

  ③脫模劑、孕育劑、芯架、拔管鉗系統的壓力數字化調節；

  ④ 實(shí)時(shí)采集、監控離心機各項參數，查詢(xún)歷史數據；

  ⑤ 離心機的每個(gè)部分都有自己的手動(dòng)和自動(dòng)轉換。在人機界面上設置各部分的手動(dòng)和自動(dòng)轉換，各部分在人機界面上設有手動(dòng)啟動(dòng)和停止按鈕。

  04、退火爐工藝

  退火爐由加熱段、保溫段、緩冷段和淬火段四部分組成。溫度控制系統采用全套PLC控制，完成溫度、流量、壓力、換向和物料輸送控制的自動(dòng)控制。系統配備集中故障報警系統，確保系統安全。

  05、三道磨削工序

  離心鑄造球墨鑄鐵管在承插和承插部位不同程度地存在粘砂、凹凸不平、夾渣、毛刺等缺陷，需要進(jìn)行修復。套筒研磨機的功能是自動(dòng)研磨套筒的內腔。承插式磨床由兩套主、從動(dòng)輥和兩套磨床組成。承口端與擋輪固定牢固，承口磨床臺車(chē)在電機的帶動(dòng)下進(jìn)入鑄管承口腔，高速旋轉的砂輪對鑄管內壁上的廢渣進(jìn)行研磨。管座。

  06、內圓磨削加工

  DN80-300四工位二通水泥內襯內磨機是針對離心球墨鑄鐵管內水泥內襯浮砂缺陷的水泥內襯磨削設備，包括輸送軌道、定心臺、軸承清口和承口倒角。工位、步進(jìn)升降車(chē)、內磨工位、氣動(dòng)控制系統、液壓系統及電控設備零件。

  內圓磨削過(guò)程實(shí)現自動(dòng)化控制。管材從用于管材運輸的平板車(chē)轉移到內圓磨床前部，管材一根一根地轉移到對中工位。完成對中、承口倒角、承口清洗、閑置工位，步進(jìn)小車(chē)將管材送至內磨工位和注水工位。

  07、自動(dòng)編碼

  噴碼機具有在DN80-300mm鑄管本體、承插標記、承插安裝線(xiàn)上自動(dòng)噴涂的功能。該設備包括：噴墨系統、龍門(mén)和噴嘴動(dòng)作裝置、電控系統，包括升降、定位和旋轉。設備。

  噴碼機采用一鍵式操作。當輸送鏈停止，鑄管監控信號到位時(shí)，操作面板顯示操作許可信號，操作人員觸發(fā)自動(dòng)噴碼按鈕，系統鎖定輸送鏈禁止啟動(dòng)信號，升降臺被解除。, 升降到位后，打碼系統會(huì )自動(dòng)打印打碼。打碼完成后，升降臺下降到原位，系統解鎖輸送鏈禁止啟動(dòng)信號，控制臺顯示打碼完成信號，自動(dòng)打碼系統流程結束。

  08、自動(dòng)打包機

  噴涂完成后，噴漆線(xiàn)下線(xiàn)鑄管打碼后滾到輸送軌道上→擋分管→取管機取管送180度旋轉工位→自動(dòng)識別轉向根據運行參數繞行→擋塊和支管→中心、撥出→送管機送至軸向輸送鏈→秸稈送至包裝升降平臺→包裝后下線(xiàn)。

  全自動(dòng)打包機的主要設備包括輸送軌道、送管機、軸向輸送鏈、取管機、打包機（180度旋轉工位、伸縮軌道、升降臺、打包機等）、電控系統、氣動(dòng)系統等。鑄管包裝系統由PLC控制，可自動(dòng)完成分管、鑄管掉頭、自動(dòng)堆垛、自動(dòng)包裝、自動(dòng)取出、自動(dòng)打底和催款。

  09、自動(dòng)制芯中心

  自動(dòng)制芯中頻由混砂機、制芯機、浸涂機器人、干燥爐、碼垛機器人組成?；焐皺C將設定量的砂和樹(shù)脂混合后進(jìn)入射芯機。射芯機完成制芯工作，芯盒移出取芯工位；將砂芯放在轉盤(pán)的模具上自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線(xiàn)，人工檢查砂芯的質(zhì)量。如果有毛刺，則手動(dòng)去除毛刺；在輪胎模具上，機器人從砂芯的另一側夾住砂芯，將大砂芯板向下放在烘箱的托盤(pán)上。干燥爐配有砂芯輸送系統，由爐內電動(dòng)輥道和爐外電動(dòng)輥道組成，升降輥道、過(guò)渡輥道等。采用PLC控制技術(shù)，PLC和人工智能溫控儀，人機界面系統。通過(guò)變頻器、逆變器等連接進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，實(shí)現天然氣供應系統、熱風(fēng)循環(huán)系統、天然氣燃燒系統的自動(dòng)控制（自動(dòng)點(diǎn)火、火焰檢測、天然氣與助燃空氣的連續比例調節）等），并具有完善的自診斷功能，自檢功能可識別運行狀態(tài)并通過(guò)人機界面裝置顯示，并可與射芯機實(shí)時(shí)通訊，實(shí)現自動(dòng)連鎖控制砂芯輸送輥的運行。

  全自動(dòng)制芯中心系統采用可編程控制器和觸摸式人機界面，通過(guò)感應開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)等傳感器和氣閥、液壓閥等執行機構控制射芯機的運行。設備運行時(shí)，可編程控制器通過(guò)專(zhuān)用接口與人機界面實(shí)時(shí)通訊，將設備的運行參數及時(shí)反映到人機界面，并以如下形式顯示在屏幕上以普通語(yǔ)言、數據和圖片告知設備操作者。操作條件、可能的故障原因，并指導設備調整排除故障。制芯中心具有自動(dòng)混砂、自動(dòng)換模機構、自動(dòng)吹塑、自動(dòng)噴脫模劑、自動(dòng)清洗射頭、自動(dòng)清洗射板；自潤滑系統、芯盒自動(dòng)識別、干燥爐熱風(fēng)循環(huán)節能系統等自動(dòng)化功能。

  10、老砂熱再生

  通過(guò)焙燒，去除回收樹(shù)脂砂上的樹(shù)脂膜，除塵裝置去除煙氣中的粉塵，冷卻系統將砂溫控制在工藝設定范圍內。電控系統實(shí)現廢砂的動(dòng)能破碎、砂子輸送、自動(dòng)上料、焙燒溫度自動(dòng)調節、冷卻溫度控制、自動(dòng)篩分。

  四、項目實(shí)施效果

  20萬(wàn)噸DN80-300鑄管智能車(chē)間，通過(guò)MES系統，包括訂單管理、生產(chǎn)合同管理、質(zhì)量管理、作業(yè)計劃管理、實(shí)際生產(chǎn)管理、物料管理、倉庫管理、交貨管理、成本管理。以生產(chǎn)數據采集、生產(chǎn)運行過(guò)程監控、技術(shù)文件管理、產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤、能耗分析、設備管理與性能分析、豐富的生產(chǎn)報表展示為主線(xiàn)，實(shí)現對整條生產(chǎn)線(xiàn)的集中控制和管理。機器人的使用取代了高危崗位的工人。工人勞動(dòng)強度明顯降低，節省了人力，

  廢砂回收系統可實(shí)現廢砂芯100%回收利用

  在鑄造行業(yè)，產(chǎn)生了大量的廢砂芯。堆放不僅占用場(chǎng)地，還含有樹(shù)脂等有害物質(zhì)，污染環(huán)境。廢砂回收系統，通過(guò)破碎、焙燒、氣力輸送等系統，100%回收廢砂芯，再通過(guò)氣力輸送至制芯系統。既節省了原砂成本，又回收了舊砂，為企業(yè)創(chuàng )造效益。

  機器人代替人工輸入，生產(chǎn)高度智能化

  取芯浸涂機器人從砂芯的另一側撿起砂芯，將大砂芯板放在烘箱托盤(pán)上。砂芯由輸送機輸送到干燥爐進(jìn)行干燥。碼垛機器人將干燥后的砂芯從托盤(pán)中取出，放入制芯芯架內，完成整個(gè)制芯過(guò)程。整個(gè)過(guò)程需要較少的人工投入，只需要進(jìn)行產(chǎn)品參數操作和設備維護，工人的勞動(dòng)強度大大降低。

  增設除塵設備，滿(mǎn)足綠色鑄造要求

  混鐵爐除塵、中頻爐除塵、鎂噴球化除塵、離心除塵、退火爐除塵、噴鋅除塵、VOC除塵及各種設備的除塵。崗位粉塵和噪音符合環(huán)保要求，工人的工作環(huán)境與過(guò)去相比發(fā)生了根本性的變化。

  采用綠色設計理念，開(kāi)創(chuàng )綠色鑄造新模式

  該項目在智能化、綠色環(huán)保方面處于各行業(yè)領(lǐng)先地位。車(chē)間自動(dòng)化、智能化設備占設備總數的95%，車(chē)間聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)化、智能化設備數量占自動(dòng)化、智能化設備總數的90%。鑄管生產(chǎn)效率達到每小時(shí)65支，達到國內先進(jìn)水平；產(chǎn)品成型率95%，液壓合格率98%。鑄造環(huán)境徹底改變，讓75%的工人在空調環(huán)境下工作，同時(shí)采用先進(jìn)的自動(dòng)化、智能化設備，80%以上為輕體力勞動(dòng)，基本摒棄了繁重的體力勞動(dòng)勞動(dòng)自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線(xiàn)，

  該項目將傳統鑄造廠(chǎng)改造為國內外一流的自動(dòng)化、智能化、綠色、高效的鑄造廠(chǎng)。與國內鑄造同行相比，主要經(jīng)濟技術(shù)指標取得實(shí)質(zhì)性突破，必將是中國的大好機遇2.6萬(wàn)多家鑄造企業(yè)轉型升級可為快速轉型提供參考與中國鑄造業(yè)的發(fā)展。

  20萬(wàn)噸DN80-300鑄管智能車(chē)間項目的成功實(shí)施，對于帶動(dòng)行業(yè)智能制造發(fā)展，賦能鑄造行業(yè)企業(yè)轉型升級，促進(jìn)鑄造行業(yè)健康發(fā)展具有重要意義。行業(yè)。

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