中车眉山车辆有限公司 四川省 620000
摘要：设备是企业生产能力的核心保障，随着企业规模的扩大与管理理念的革新，对设备保障能力提出了新要求。眉山公司砂处理线是处理铸钢件浇筑后旧砂循环使用的核心设备，也是保障铸钢件日产12炉钢水能力的根基。本文针对现有砂处理旧砂冷却系统因气温较高、旧砂量大、旧砂周转频率快、自然降温时间缩短等因素，导致无法满足40℃砂温的问题，通过对现有旧砂冷却系统改造进行系统性改造，全面实现砂温下降、成本节约以及环境保护的目标。
关键词：砂处理线；冷却系统；旧砂
一、实施背景
眉山公司是中国中车集团旗下从事铁路货车及零部件研制的专业企业，是中国主型货车和转向架研发与制造的三大企业之一，是中国中车四大铁路货车铸钢件生产基地。
从2017年4月开始，眉山公司造型线频繁出现因砂温过高导致砂型报废的问题，严重扰乱了生产计划。进入5月以后，气温逐渐升高，该问题越来越严重，目前已成为制约铸钢件完成在手订单和生产计划的突出问题。为了临时解决砂温的问题，眉山公司一是采用夏季高温型号的水玻璃和有机酯；二是调整型砂工艺配比参数；三是在混砂时加入10%～15%的新砂，通过新砂中和砂温，同时稀释残Na和残酯两方面作用来保证混成砂工艺性能和砂型质量。
综合上述措施仅能勉强维持造型线生产稳定，但是造成新砂消耗量和采购费用增加，尤其是在气温较高和产量较大的条件下，增加幅度较大。统计数据表明：与2016年每月平均新砂采购量和采购费用比较，月均增加新砂采购费用约39万元，日均增加新砂采购费用约1.6万元。
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图1 2017年每月新砂采购费用
二、存在的问题
1.无法保障眉山公司稳定生产。在气温较高时期，由于现有旧砂冷却设备的固有冷却能力不足，以及旧砂在存储、输送过程中的自然降温效果变差，导致输送到混砂机处的旧砂温度会频繁超过60℃。在这种情况下即使在混砂时加入大量新砂也难以降低混成砂温度到45℃以内，难以实现眉山公司稳定生产。
2.现有冷却系统冷却能力不足。从2009年以来，虽然经多次调试和改进，旧砂再生系统的实际冷却能力从未达到技术协议规定的“再生旧砂温度低于35℃”的要求。其主要旧砂冷却设备：逆流式冷却除尘器和立式砂温调节器的冷却能力不足问题一直没有得到根本解决。
3.增加了新砂采购成本。按眉山公司每日7炉侧架和5炉摇枕组织生产时，每日再生旧砂量约为290t，按约10%的比例，添加新砂量约为29t，需增加新砂采购费用每日约为1.13万元，每月约28.3万，在气温较高的7个月内约198万。考虑到在气温较低的5个月内添加新砂量较少，新砂采购费用较低，估计全年约300万。
三、旧砂冷却系统改造
1.总体目标。旧砂处理生产率达到20t/h，旧砂冷却后砂温降至40℃以下(现有工艺要求为45℃，该参数为要求设备达到的能力，以为工艺和质量改善创造条件)。
2.改造方案。增加一套独立的旧砂冷却系统，实现在现有旧砂再生系统之后的热砂再次冷却。涉及的核心技术有：卧式沸腾冷却机、斗式提升机、密相气力输砂系统等，均为成熟、可靠的技术，技术风险低。具体方案如下：
（1）在5#砂库一侧空地和新砂场地的厂房立柱之间安装卧式沸腾冷却床。拆除影响安装的混凝土护墙。
（2）在5#砂库底部安装溜砂管、气动砂闸、定量螺旋输送机、皮带输送机等设备。
（3）在5#砂库一侧空地安装斗式提升机和雨棚钢结构。在砂库顶部钢结构平台上安装皮带输送机及其钢结构，以及卸料器等设备。
（4）在雨棚钢结构上除了靠近5#砂库一侧以外的其余三侧安装彩钢防雨护墙。
（5）在车钩厂房附近空地上安装水冷塔、水泵、自来水管，以及冷水管和热水管等设备及其零部件。
（6）沸腾冷却床需要的压缩空气从附近的压缩空气储罐接入；动力电从造型南变接入。
（7）改造2#、3#、4#、5#砂库现有气力发送系统。
3.生产能力分析。改造后，旧砂冷却系统可跟上工序的旧砂再生系统和落砂机同步运行，也可以独立运行，基本满足每日10炉产量需求。
（1）每天三班作业时，单班产能120t，设备开动率为75%；三班产能为360t。二是每天两班作业时，单班产能为220t，此时设备开动率75%；两班产能为240t。
（2）每天两班作业时，通过延长单班运行时间至7h，提升单班产能为140t，此时设备开动率87.5%；两班产能为280t。当每天两班作业结束后，尽可能保证5#砂库具有约100t热砂库容，以容纳三班上工序的旧砂再生系统输入的热砂。
综上述，在实际生产中为避免夜班和减少人工成本应优先选择每天两班，每班运行7h的作业方式。但因设备开动率超过85%，需要做好设备日常巡查和保养，并做好抢修准备。
四、结论
眉山公司通过增加一套旧砂冷却系统来控制旧砂温度，使砂处理线旧砂的砂温始终不超过工艺规定的45℃上限，则在大部分时间内无需在混砂时添加新砂，从而实现降本增效。其效益主要有三方面：一是减少新砂消耗量，降低新砂采购费用，按照旧砂再生成本32元/t、芯砂采购成本390元/t测算，年节约新砂采购费用约300万；二是减少了旧砂排放量，降低了旧砂排放运费；三是减少了因砂温高造成的砂型废品损失，年减少型废损失约78.7万四是减少了砂型废品从而降低了造型线作业人员的劳动强度，减少了固体废物排放量，减少了环境污染。
参考文献
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[2]王录才.垂直流化床热砂冷却器及其特性的研究.太原重型机械学院学报.2004（10）.
[3]吴宏伟.新型热砂冷却器的设计与研究.铸钢设备研究．2014（06）.