在鑄造行業“十四五”發展的開局，中國鑄造協會發布《規劃》

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• 在鑄造業“十四五”發展開局之際，中國鑄造協會在第五屆中國鑄造節上向全行業正式發布了《鑄造業十四五規劃》?！爸悄苤圃臁钡陌l展目標。

  智能制造：加快行業信息化建設步伐，形成適用于典型鑄造工藝和不同產品的智能制造成熟模式，制定智能鑄造和成熟度評價系列標準，引領行業智能制造快速發展通過典型數字化車間/智能工廠的示范建設。到2025年，培育200多家數字化車間/智能工廠。

  在鑄造行業，20萬噸DN80-300鑄管智能車間是智能制造示范工程，引領行業智能制造快速發展。今天將詳細介紹這個項目。

  智能制造應用案例

  鞍鋼集團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、球墨鑄鐵生產基地。

  鞍鋼集團現有450m3高爐2座，3000kW高爐燃氣發電機組3臺，球墨鑄鐵管離心機11臺，年產煉鋼、鑄造生鐵、球墨鑄鐵130萬噸；DN80~DN1200離心球墨鑄鐵管年生產能力60萬噸。主要產品離心球墨鑄鐵管采用當今國際先進技術，嚴格按照ISO2531國際標準化組織生產和檢驗。可生產各種規格型號的內襯水泥、內襯環氧樹脂、內襯陶瓷、外噴環氧樹脂、自錨管球墨鑄鐵管。產品具有韌性好、耐腐蝕、安裝方便等特點，廣泛應用于供水、

  二、項目背景

  面對科技創新發展的新趨勢，我國提出“中國制造2025”戰略，加快從中國制造向中國創造、中國速度向中國質量、中國產品向中國品牌的轉變。任務?！吨袊圃?025》的主線是工業化和信息化融合，以智能制造為主要方向，推動制造業數字化、網絡化、智能化，實現我國的“強國夢”。“智能鑄造”是基于現代傳感技術、網絡技術、自動化技術、擬人化技術等先進技術，通過智能感知、分析和決策，智能執行技術，從而擴大、延伸和部分替代鑄造工人的勞動力。智能鑄造以數字化、網絡化、智能化為主攻方向，應用建模與數值模擬、物聯網、大數據、人工智能、快速模具制造、智能裝備、在線檢測等先進技術實現工藝鑄件成型工藝。優化和預測鑄件結構和性能，以在最短的時間內生產出高質量的產品。并應用建模與數值模擬、物聯網、大數據、人工智能、模具快速制造、智能裝備、在線檢測等先進技術，實現鑄件成型工藝過程。優化和預測鑄件結構和性能，以在最短的時間內生產出高質量的產品。并應用建模與數值模擬、物聯網、大數據、人工智能、模具快速制造、智能裝備、在線檢測等先進技術，實現鑄件成型工藝過程。優化和預測鑄件結構和性能，以在最短的時間內生產出高質量的產品。

  由于鑄造生產伴隨著高溫、粉塵、噪音、廢氣等問題，工作環境惡劣，員工勞動強度大，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越廣泛。以工業機器人為代表的鑄造設備自動化、智能化是鑄造企業控制生產成本、提高鑄造產品質量、降低鑄造管理難度的重要舉措。智能鑄造機器人的關鍵技術是實現機器人在鑄造行業的廣泛應用。提高我國智力水平的關鍵因素"

  年產20萬噸鑄管項目建設伊始，全面設計應用自動化控制優化技術，提升鑄造技術水平，建成數字化、智能化鑄造生產線；大量的在線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、包裝等工序自動化，打造數字化、自動化、智能化鑄造生產線。

  三、實現

  DN80～300鑄管智能化車間總投資3.3億元，設計產能20萬噸。自動化和智能化在生產中得到廣泛應用。在智能化方面，MES系統、中頻爐自動上料、離心機自動控制系統、自動吹砂、自動研磨、自動內磨、自動打碼、自動打包、自動制芯中心、舊砂熱再生成功使用。等，在鑄造行業處于領先地位。

  01、MES系統

  MES以生產數據采集、生產運行過程監控、技術文檔管理、產品質量跟蹤、能耗分析、設備管理和性能分析以及豐富的生產報表展示為主線，實現對整條生產線的集中控制和管理. 車間中頻爐、離心機、退火爐、噴鋅機、液壓機、襯板機、噴碼機、打包機、整理設備等生產設備聯網。

  系統各模塊相互集成協調，形成完整的企業MES管理系統。

  

  MES技術架構

  企業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，提供基礎的生產現場數據采集硬件；二級過程控制系統提供過程控制或數據。收集到的軟件；第三級生產執行層，提供各種專業的業務執行系統，第四級企業資源計劃層，提供企業管理應用；第五級決策支持層，提供各種決策支持系統。一二層為車間級運營控制，三級為生產執行，四級為公司級運營管理，

  針對以上五層企業信息化架構，結合甲方業務設計特點，本方案針對三級MES和綜合管理系統設計，集成了二級環網的數據采集部分; 其中，在三級生產調度模塊中，增加了五級數據分析和決策功能，方便管理人員進行業務決策。

  

  信息架構

  MES以企業管理為基礎，以生產過程控制為核心，以生產過程為主線，以增強指標控制能力，提高生產效率為目標，最終提升企業的核心競爭力。該系統涉及生產經營過程中的生產、設備、安全環保、質量、技術、能源、計量、產品、材料等業務，幫助企業完成自身業務處置。該系統實現了生產、逆向運輸、計量、質量等物料運動過程的一體化管理，實現了標準化的生產組織和控制。在MES的應用下，實現了專業的工廠車間生產信息化管理方案，幫助企業提高生產效率，增強指標管控能力。針對當前行業生產管理現狀以及提高企業生產效率和競爭力的需要，MES的實施成為企業實現生產經營目標的關鍵。

  02、中頻爐自動上料系統

  振動給料車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上料，采用計算機模擬的方法進行配料。不同鐵料可根據配料量無級調節配料電壓。不同的材料有不同的吸氣電壓和更低的功耗。

  03、離心過程

  電氣系統自動化程度高，包括翻袋自動閉環系統、主機自動閉環系統、拔管自動閉環系統、整體自動控制，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，可實現一鍵式操作。通過多閉環系統，實現了從開始澆注到鑄管出庫的全過程自動控制。

  ①離心機自動閉環控制系統采用內置位移編碼器和拉線編碼器組合實現翻包自動閉環控制、主機自動閉環控制和自動拔管閉環系統控制；行走拔管機精準控制；

  ②采用多點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 實時采集、監控離心機各項參數，查詢歷史數據；

  ⑤ 離心機的每個部分都有自己的手動和自動轉換。在人機界面上設置各部分的手動和自動轉換，各部分在人機界面上設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，需要進行修復。套筒研磨機的功能是自動研磨套筒的內腔。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的帶動下進入鑄管承口腔，高速旋轉的砂輪對鑄管內壁上的廢渣進行研磨。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、步進升降車、內磨工位、氣動控制系統、液壓系統及電控設備零件。

  內圓磨削過程實現自動化控制。管材從用于管材運輸的平板車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，步進小車將管材送至內磨工位和注水工位。

  07、自動編碼

  噴碼機具有在DN80-300mm鑄管本體、承插標記、承插安裝線上自動噴涂的功能。該設備包括：噴墨系統、龍門和噴嘴動作裝置、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，操作面板顯示操作許可信號，操作人員觸發自動噴碼按鈕，系統鎖定輸送鏈禁止啟動信號，升降臺被解除。, 升降到位后，打碼系統會自動打印打碼。打碼完成后，升降臺下降到原位，系統解鎖輸送鏈禁止啟動信號，控制臺顯示打碼完成信號，自動打碼系統流程結束。

  08、自動打包機

  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→取管機取管送180度旋轉工位→自動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。

  全自動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、氣動系統等。鑄管包裝系統由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、制芯機、浸涂機器人、干燥爐、碼垛機器人組成?；焐皺C將設定量的砂和樹脂混合后進入射芯機。射芯機完成制芯工作，芯盒移出取芯工位；將砂芯放在轉盤的模具上自動噴涂生產線，人工檢查砂芯的質量。如果有毛刺，則手動去除毛刺；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上。干燥爐配有砂芯輸送系統，由爐內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，PLC和人工智能溫控儀，人機界面系統。通過變頻器、逆變器等連接進行實時通訊，實現天然氣供應系統、熱風循環系統、天然氣燃燒系統的自動控制（自動點火、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并通過人機界面裝置顯示，并可與射芯機實時通訊，實現自動連鎖控制砂芯輸送輥的運行。

  全自動制芯中心系統采用可編程控制器和觸摸式人機界面，通過感應開關、行程開關等傳感器和氣閥、液壓閥等執行機構控制射芯機的運行。設備運行時，可編程控制器通過專用接口與人機界面實時通訊，將設備的運行參數及時反映到人機界面，并以如下形式顯示在屏幕上以普通語言、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。制芯中心具有自動混砂、自動換模機構、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、芯盒自動識別、干燥爐熱風循環節能系統等自動化功能。

  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，冷卻系統將砂溫控制在工藝設定范圍內。電控系統實現廢砂的動能破碎、砂子輸送、自動上料、焙燒溫度自動調節、冷卻溫度控制、自動篩分。

  四、項目實施效果

  20萬噸DN80-300鑄管智能車間，通過MES系統，包括訂單管理、生產合同管理、質量管理、作業計劃管理、實際生產管理、物料管理、倉庫管理、交貨管理、成本管理。以生產數據采集、生產運行過程監控、技術文件管理、產品質量跟蹤、能耗分析、設備管理與性能分析、豐富的生產報表展示為主線，實現對整條生產線的集中控制和管理。機器人的使用取代了高危崗位的工人。工人勞動強度明顯降低，節省了人力，

  廢砂回收系統可實現廢砂芯100%回收利用

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

  機器人代替人工輸入，生產高度智能化

  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上。砂芯由輸送機輸送到干燥爐進行干燥。碼垛機器人將干燥后的砂芯從托盤中取出，放入制芯芯架內，完成整個制芯過程。整個過程需要較少的人工投入，只需要進行產品參數操作和設備維護，工人的勞動強度大大降低。

  增設除塵設備，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除塵及各種設備的除塵。崗位粉塵和噪音符合環保要求，工人的工作環境與過去相比發生了根本性的變化。

  采用綠色設計理念，開創綠色鑄造新模式

  該項目在智能化、綠色環保方面處于各行業領先地位。車間自動化、智能化設備占設備總數的95%，車間聯網自動化、智能化設備數量占自動化、智能化設備總數的90%。鑄管生產效率達到每小時65支，達到國內先進水平；產品成型率95%，液壓合格率98%。鑄造環境徹底改變，讓75%的工人在空調環境下工作，同時采用先進的自動化、智能化設備，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線，

  該項目將傳統鑄造廠改造為國內外一流的自動化、智能化、綠色、高效的鑄造廠。與國內鑄造同行相比，主要經濟技術指標取得實質性突破，必將是中國的大好機遇2.6萬多家鑄造企業轉型升級可為快速轉型提供參考與中國鑄造業的發展。

  20萬噸DN80-300鑄管智能車間項目的成功實施，對于帶動行業智能制造發展，賦能鑄造行業企業轉型升級，促進鑄造行業健康發展具有重要意義。行業。

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