在鑄造行業(yè)“十四五”發(fā)展的開局，中國鑄造協(xié)會發(fā)布《規(guī)劃》

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• 在鑄造業(yè)“十四五”發(fā)展開局之際，中國鑄造協(xié)會在第五屆中國鑄造節(jié)上向全行業(yè)正式發(fā)布了《鑄造業(yè)十四五規(guī)劃》。“智能制造”的發(fā)展目標(biāo)。

  智能制造：加快行業(yè)信息化建設(shè)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(biāo)準(zhǔn)，引領(lǐng)行業(yè)智能制造快速發(fā)展通過典型數(shù)字化車間/智能工廠的示范建設(shè)。到2025年，培育200多家數(shù)字化車間/智能工廠。

  在鑄造行業(yè)，20萬噸DN80-300鑄管智能車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(xì)介紹這個(gè)項(xiàng)目。

  智能制造應(yīng)用案例

  鞍鋼集團(tuán)20萬噸DN80-300鑄管智能化車間

  一、公司簡介

  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(tuán)現(xiàn)有450m3高爐2座，3000kW高爐燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組3臺，球墨鑄鐵管離心機(jī)11臺，年產(chǎn)煉鋼、鑄造生鐵、球墨鑄鐵130萬噸；DN80~DN1200離心球墨鑄鐵管年生產(chǎn)能力60萬噸。主要產(chǎn)品離心球墨鑄鐵管采用當(dāng)今國際先進(jìn)技術(shù)，嚴(yán)格按照ISO2531國際標(biāo)準(zhǔn)化組織生產(chǎn)和檢驗(yàn)。可生產(chǎn)各種規(guī)格型號的內(nèi)襯水泥、內(nèi)襯環(huán)氧樹脂、內(nèi)襯陶瓷、外噴環(huán)氧樹脂、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(yīng)用于供水、

  二、項(xiàng)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(zhàn)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(zhuǎn)變。任務(wù)。《中國制造2025》的主線是工業(yè)化和信息化融合，以智能制造為主要方向，推動制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，實(shí)現(xiàn)我國的“強(qiáng)國夢”。“智能鑄造”是基于現(xiàn)代傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化技術(shù)、擬人化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，通過智能感知、分析和決策，智能執(zhí)行技術(shù)，從而擴(kuò)大、延伸和部分替代鑄造工人的勞動力。智能鑄造以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為主攻方向，應(yīng)用建模與數(shù)值模擬、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、快速模具制造、智能裝備、在線檢測等先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)工藝鑄件成型工藝。優(yōu)化和預(yù)測鑄件結(jié)構(gòu)和性能，以在最短的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。并應(yīng)用建模與數(shù)值模擬、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、模具快速制造、智能裝備、在線檢測等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鑄件成型工藝過程。優(yōu)化和預(yù)測鑄件結(jié)構(gòu)和性能，以在最短的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。并應(yīng)用建模與數(shù)值模擬、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、模具快速制造、智能裝備、在線檢測等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鑄件成型工藝過程。優(yōu)化和預(yù)測鑄件結(jié)構(gòu)和性能，以在最短的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。

  由于鑄造生產(chǎn)伴隨著高溫、粉塵、噪音、廢氣等問題，工作環(huán)境惡劣，員工勞動強(qiáng)度大，人為因素多，員工的工作欲望較差的。機(jī)器人在澆注、搬運(yùn)、揀選、定芯、清洗、碼垛等各種鑄造工藝中的應(yīng)用越來越廣泛。以工業(yè)機(jī)器人為代表的鑄造設(shè)備自動化、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(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在鑄造行業(yè)的廣泛應(yīng)用。提高我國智力水平的關(guān)鍵因素"

  年產(chǎn)20萬噸鑄管項(xiàng)目建設(shè)伊始，全面設(shè)計(jì)應(yīng)用自動化控制優(yōu)化技術(shù)，提升鑄造技術(shù)水平，建成數(shù)字化、智能化鑄造生產(chǎn)線；大量的在線監(jiān)控和信息管理手段得到應(yīng)用；強(qiáng)化冶煉、澆注、制芯、退火、清磨、打碼、包裝等工序自動化，打造數(shù)字化、自動化、智能化鑄造生產(chǎn)線。

  三、實(shí)現(xiàn)

  DN80～300鑄管智能化車間總投資3.3億元，設(shè)計(jì)產(chǎn)能20萬噸。自動化和智能化在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。在智能化方面，MES系統(tǒng)、中頻爐自動上料、離心機(jī)自動控制系統(tǒng)、自動吹砂、自動研磨、自動內(nèi)磨、自動打碼、自動打包、自動制芯中心、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(tǒng)

  MES以生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)運(yùn)行過程監(jiān)控、技術(shù)文檔管理、產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤、能耗分析、設(shè)備管理和性能分析以及豐富的生產(chǎn)報(bào)表展示為主線，實(shí)現(xiàn)對整條生產(chǎn)線的集中控制和管理. 車間中頻爐、離心機(jī)、退火爐、噴鋅機(jī)、液壓機(jī)、襯板機(jī)、噴碼機(jī)、打包機(jī)、整理設(shè)備等生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。

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

  

  MES技術(shù)架構(gòu)

  企業(yè)信息化系統(tǒng)主要采用“五級架構(gòu)”，即一級數(shù)字儀表層，是信息化的硬件基礎(chǔ)層，提供基礎(chǔ)的生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集硬件；二級過程控制系統(tǒng)提供過程控制或數(shù)據(jù)。收集到的軟件；第三級生產(chǎn)執(zhí)行層，提供各種專業(yè)的業(yè)務(wù)執(zhí)行系統(tǒng)，第四級企業(yè)資源計(jì)劃層，提供企業(yè)管理應(yīng)用；第五級決策支持層，提供各種決策支持系統(tǒng)。一二層為車間級運(yùn)營控制，三級為生產(chǎn)執(zhí)行，四級為公司級運(yùn)營管理，

  針對以上五層企業(yè)信息化架構(gòu)，結(jié)合甲方業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，本方案針對三級MES和綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，集成了二級環(huán)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集部分; 其中，在三級生產(chǎn)調(diào)度模塊中，增加了五級數(shù)據(jù)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(gòu)

  MES以企業(yè)管理為基礎(chǔ)，以生產(chǎn)過程控制為核心，以生產(chǎn)過程為主線，以增強(qiáng)指標(biāo)控制能力，提高生產(chǎn)效率為目標(biāo)，最終提升企業(yè)的核心競爭力。該系統(tǒng)涉及生產(chǎn)經(jīng)營過程中的生產(chǎn)、設(shè)備、安全環(huán)保、質(zhì)量、技術(shù)、能源、計(jì)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(tǒng)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)、逆向運(yùn)輸、計(jì)量、質(zhì)量等物料運(yùn)動過程的一體化管理，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)組織和控制。在MES的應(yīng)用下，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)的工廠車間生產(chǎn)信息化管理方案，幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率，增強(qiáng)指標(biāo)管控能力。針對當(dāng)前行業(yè)生產(chǎn)管理現(xiàn)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(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營目標(biāo)的關(guān)鍵。

  02、中頻爐自動上料系統(tǒng)

  振動給料車安裝在中頻爐的爐膛上。安裝在起重機(jī)上的微電腦配料系統(tǒng)自動上料，采用計(jì)算機(jī)模擬的方法進(jìn)行配料。不同鐵料可根據(jù)配料量無級調(diào)節(jié)配料電壓。不同的材料有不同的吸氣電壓和更低的功耗。

  03、離心過程

  電氣系統(tǒng)自動化程度高，包括翻袋自動閉環(huán)系統(tǒng)、主機(jī)自動閉環(huán)系統(tǒng)、拔管自動閉環(huán)系統(tǒng)、整體自動控制，可使?jié)沧C(jī)扇形袋傾倒的角度、主機(jī)的速度、位置、拉力。管機(jī)位置精確控制，可實(shí)現(xiàn)一鍵式操作。通過多閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了從開始澆注到鑄管出庫的全過程自動控制。

  ①離心機(jī)自動閉環(huán)控制系統(tǒng)采用內(nèi)置位移編碼器和拉線編碼器組合實(shí)現(xiàn)翻包自動閉環(huán)控制、主機(jī)自動閉環(huán)控制和自動拔管閉環(huán)系統(tǒng)控制；行走拔管機(jī)精準(zhǔn)控制；

  ②采用多點(diǎn)高溫探頭采集不同位置的鐵水?dāng)?shù)據(jù)；

  ③脫模劑、孕育劑、芯架、拔管鉗系統(tǒng)的壓力數(shù)字化調(diào)節(jié)；

  ④ 實(shí)時(shí)采集、監(jiān)控離心機(jī)各項(xiàng)參數(shù)，查詢歷史數(shù)據(jù)；

  ⑤ 離心機(jī)的每個(gè)部分都有自己的手動和自動轉(zhuǎn)換。在人機(jī)界面上設(shè)置各部分的手動和自動轉(zhuǎn)換，各部分在人機(jī)界面上設(shè)有手動啟動和停止按鈕。

  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(tǒng)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控制。系統(tǒng)配備集中故障報(bào)警系統(tǒng)，確保系統(tǒng)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(fù)。套筒研磨機(jī)的功能是自動研磨套筒的內(nèi)腔。承插式磨床由兩套主、從動輥和兩套磨床組成。承口端與擋輪固定牢固，承口磨床臺車在電機(jī)的帶動下進(jìn)入鑄管承口腔，高速旋轉(zhuǎn)的砂輪對鑄管內(nèi)壁上的廢渣進(jìn)行研磨。管座。

  06、內(nèi)圓磨削加工

  DN80-300四工位二通水泥內(nèi)襯內(nèi)磨機(jī)是針對離心球墨鑄鐵管內(nèi)水泥內(nèi)襯浮砂缺陷的水泥內(nèi)襯磨削設(shè)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、內(nèi)磨工位、氣動控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)及電控設(shè)備零件。

  內(nèi)圓磨削過程實(shí)現(xiàn)自動化控制。管材從用于管材運(yùn)輸?shù)钠桨遘囖D(zhuǎn)移到內(nèi)圓磨床前部，管材一根一根地轉(zhuǎn)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)小車將管材送至內(nèi)磨工位和注水工位。

  07、自動編碼

  噴碼機(jī)具有在DN80-300mm鑄管本體、承插標(biāo)記、承插安裝線上自動噴涂的功能。該設(shè)備包括：噴墨系統(tǒng)、龍門和噴嘴動作裝置、電控系統(tǒng)，包括升降、定位和旋轉(zhuǎn)。設(shè)備。

  噴碼機(jī)采用一鍵式操作。當(dāng)輸送鏈停止，鑄管監(jiān)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)自動噴碼按鈕，系統(tǒng)鎖定輸送鏈禁止啟動信號，升降臺被解除。, 升降到位后，打碼系統(tǒng)會自動打印打碼。打碼完成后，升降臺下降到原位，系統(tǒng)解鎖輸送鏈禁止啟動信號，控制臺顯示打碼完成信號，自動打碼系統(tǒng)流程結(jié)束。

  08、自動打包機(jī)

  噴涂完成后，噴漆線下線鑄管打碼后滾到輸送軌道上→擋分管→取管機(jī)取管送180度旋轉(zhuǎn)工位→自動識別轉(zhuǎn)向根據(jù)運(yùn)行參數(shù)繞行→擋塊和支管→中心、撥出→送管機(jī)送至軸向輸送鏈→秸稈送至包裝升降平臺→包裝后下線。

  全自動打包機(jī)的主要設(shè)備包括輸送軌道、送管機(jī)、軸向輸送鏈、取管機(jī)、打包機(jī)（180度旋轉(zhuǎn)工位、伸縮軌道、升降臺、打包機(jī)等）、電控系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)等。鑄管包裝系統(tǒng)由PLC控制，可自動完成分管、鑄管掉頭、自動堆垛、自動包裝、自動取出、自動打底和催款。

  09、自動制芯中心

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

  全自動制芯中心系統(tǒng)采用可編程控制器和觸摸式人機(jī)界面，通過感應(yīng)開關(guān)、行程開關(guān)等傳感器和氣閥、液壓閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制射芯機(jī)的運(yùn)行。設(shè)備運(yùn)行時(shí)，可編程控制器通過專用接口與人機(jī)界面實(shí)時(shí)通訊，將設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)及時(shí)反映到人機(jī)界面，并以如下形式顯示在屏幕上以普通語言、數(shù)據(jù)和圖片告知設(shè)備操作者。操作條件、可能的故障原因，并指導(dǎo)設(shè)備調(diào)整排除故障。制芯中心具有自動混砂、自動換模機(jī)構(gòu)、自動吹塑、自動噴脫模劑、自動清洗射頭、自動清洗射板；自潤滑系統(tǒng)、芯盒自動識別、干燥爐熱風(fēng)循環(huán)節(jié)能系統(tǒng)等自動化功能。

  10、老砂熱再生

  通過焙燒，去除回收樹脂砂上的樹脂膜，除塵裝置去除煙氣中的粉塵，冷卻系統(tǒng)將砂溫控制在工藝設(shè)定范圍內(nèi)。電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)廢砂的動能破碎、砂子輸送、自動上料、焙燒溫度自動調(diào)節(jié)、冷卻溫度控制、自動篩分。

  四、項(xiàng)目實(shí)施效果

  20萬噸DN80-300鑄管智能車間，通過MES系統(tǒng)，包括訂單管理、生產(chǎn)合同管理、質(zhì)量管理、作業(yè)計(jì)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(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)運(yùn)行過程監(jiān)控、技術(shù)文件管理、產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤、能耗分析、設(shè)備管理與性能分析、豐富的生產(chǎn)報(bào)表展示為主線，實(shí)現(xiàn)對整條生產(chǎn)線的集中控制和管理。機(jī)器人的使用取代了高危崗位的工人。工人勞動強(qiáng)度明顯降低，節(jié)省了人力，

  廢砂回收系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)廢砂芯100%回收利用

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

  機(jī)器人代替人工輸入，生產(chǎn)高度智能化

  取芯浸涂機(jī)器人從砂芯的另一側(cè)撿起砂芯，將大砂芯板放在烘箱托盤上。砂芯由輸送機(jī)輸送到干燥爐進(jìn)行干燥。碼垛機(jī)器人將干燥后的砂芯從托盤中取出，放入制芯芯架內(nèi)，完成整個(gè)制芯過程。整個(gè)過程需要較少的人工投入，只需要進(jìn)行產(chǎn)品參數(shù)操作和設(shè)備維護(hù)，工人的勞動強(qiáng)度大大降低。

  增設(shè)除塵設(shè)備，滿足綠色鑄造要求

  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(shè)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)境與過去相比發(fā)生了根本性的變化。

  采用綠色設(shè)計(jì)理念，開創(chuàng)綠色鑄造新模式

  該項(xiàng)目在智能化、綠色環(huán)保方面處于各行業(yè)領(lǐng)先地位。車間自動化、智能化設(shè)備占設(shè)備總數(shù)的95%，車間聯(lián)網(wǎng)自動化、智能化設(shè)備數(shù)量占自動化、智能化設(shè)備總數(shù)的90%。鑄管生產(chǎn)效率達(dá)到每小時(shí)65支，達(dá)到國內(nèi)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(diào)環(huán)境下工作，同時(shí)采用先進(jìn)的自動化、智能化設(shè)備，80%以上為輕體力勞動，基本摒棄了繁重的體力勞動勞動自動噴涂生產(chǎn)線，

  該項(xiàng)目將傳統(tǒng)鑄造廠改造為國內(nèi)外一流的自動化、智能化、綠色、高效的鑄造廠。與國內(nèi)鑄造同行相比，主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)取得實(shí)質(zhì)性突破，必將是中國的大好機(jī)遇2.6萬多家鑄造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級可為快速轉(zhuǎn)型提供參考與中國鑄造業(yè)的發(fā)展。

  20萬噸DN80-300鑄管智能車間項(xiàng)目的成功實(shí)施，對于帶動行業(yè)智能制造發(fā)展，賦能鑄造行業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)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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