在铸造行业“十四五”发展的开局，中国铸造协会发布《规划》

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• 在铸造业“十四五”发展开局之际，中国铸造协会在第五届中国铸造节上向全行业正式发布了《铸造业十四五规划》。“智能制造”的发展目标。

  智能制造：加快行业信息化建设步伐，形成适用于典型铸造工艺和不同产品的智能制造成熟模式，制定智能铸造和成熟度评价系列标准，引领行业智能制造快速发展通过典型数字化车间/智能工厂的示范建设。到2025年，培育200多家数字化车间/智能工厂。

  在铸造行业，20万吨DN80-300铸管智能车间是智能制造示范工程，引领行业智能制造快速发展。今天将详细介绍这个项目。

  智能制造应用案例

  鞍钢集团20万吨DN80-300铸管智能化车间

  一、公司简介

  是河南省最大的球墨铸铁管、铸铁、球墨铸铁生产基地。

  鞍钢集团现有450m3高炉2座，3000kW高炉燃气发电机组3台，球墨铸铁管离心机11台，年产炼钢、铸造生铁、球墨铸铁130万吨；DN80~DN1200离心球墨铸铁管年生产能力60万吨。主要产品离心球墨铸铁管采用当今国际先进技术，严格按照ISO2531国际标准化组织生产和检验。可生产各种规格型号的内衬水泥、内衬环氧树脂、内衬陶瓷、外喷环氧树脂、自锚管球墨铸铁管。产品具有韧性好、耐腐蚀、安装方便等特点，广泛应用于供水、

  二、项目背景

  面对科技创新发展的新趋势，我国提出“中国制造2025”战略，加快从中国制造向中国创造、中国速度向中国质量、中国产品向中国品牌的转变。任务。《中国制造2025》的主线是工业化和信息化融合，以智能制造为主要方向，推动制造业数字化、网络化、智能化，实现我国的“强国梦”。“智能铸造”是基于现代传感技术、网络技术、自动化技术、拟人化技术等先进技术，通过智能感知、分析和决策，智能执行技术，从而扩大、延伸和部分替代铸造工人的劳动力。智能铸造以数字化、网络化、智能化为主攻方向，应用建模与数值模拟、物联网、大数据、人工智能、快速模具制造、智能装备、在线检测等先进技术实现工艺铸件成型工艺。优化和预测铸件结构和性能，以在最短的时间内生产出高质量的产品。并应用建模与数值模拟、物联网、大数据、人工智能、模具快速制造、智能装备、在线检测等先进技术，实现铸件成型工艺过程。优化和预测铸件结构和性能，以在最短的时间内生产出高质量的产品。并应用建模与数值模拟、物联网、大数据、人工智能、模具快速制造、智能装备、在线检测等先进技术，实现铸件成型工艺过程。优化和预测铸件结构和性能，以在最短的时间内生产出高质量的产品。

  由于铸造生产伴随着高温、粉尘、噪音、废气等问题，工作环境恶劣，员工劳动强度大，人为因素多，员工的工作欲望较差的。机器人在浇注、搬运、拣选、定芯、清洗、码垛等各种铸造工艺中的应用越来越广泛。以工业机器人为代表的铸造设备自动化、智能化是铸造企业控制生产成本、提高铸造产品质量、降低铸造管理难度的重要举措。智能铸造机器人的关键技术是实现机器人在铸造行业的广泛应用。提高我国智力水平的关键因素"

  年产20万吨铸管项目建设伊始，全面设计应用自动化控制优化技术，提升铸造技术水平，建成数字化、智能化铸造生产线；大量的在线监控和信息管理手段得到应用；强化冶炼、浇注、制芯、退火、清磨、打码、包装等工序自动化，打造数字化、自动化、智能化铸造生产线。

  三、实现

  DN80～300铸管智能化车间总投资3.3亿元，设计产能20万吨。自动化和智能化在生产中得到广泛应用。在智能化方面，MES系统、中频炉自动上料、离心机自动控制系统、自动吹砂、自动研磨、自动内磨、自动打码、自动打包、自动制芯中心、旧砂热再生成功使用。等，在铸造行业处于领先地位。

  01、MES系统

  MES以生产数据采集、生产运行过程监控、技术文档管理、产品质量跟踪、能耗分析、设备管理和性能分析以及丰富的生产报表展示为主线，实现对整条生产线的集中控制和管理. 车间中频炉、离心机、退火炉、喷锌机、液压机、衬板机、喷码机、打包机、整理设备等生产设备联网。

  系统各模块相互集成协调，形成完整的企业MES管理系统。

  

  MES技术架构

  企业信息化系统主要采用“五级架构”，即一级数字仪表层，是信息化的硬件基础层，提供基础的生产现场数据采集硬件；二级过程控制系统提供过程控制或数据。收集到的软件；第三级生产执行层，提供各种专业的业务执行系统，第四级企业资源计划层，提供企业管理应用；第五级决策支持层，提供各种决策支持系统。一二层为车间级运营控制，三级为生产执行，四级为公司级运营管理，

  针对以上五层企业信息化架构，结合甲方业务设计特点，本方案针对三级MES和综合管理系统设计，集成了二级环网的数据采集部分; 其中，在三级生产调度模块中，增加了五级数据分析和决策功能，方便管理人员进行业务决策。

  

  信息架构

  MES以企业管理为基础，以生产过程控制为核心，以生产过程为主线，以增强指标控制能力，提高生产效率为目标，最终提升企业的核心竞争力。该系统涉及生产经营过程中的生产、设备、安全环保、质量、技术、能源、计量、产品、材料等业务，帮助企业完成自身业务处置。该系统实现了生产、逆向运输、计量、质量等物料运动过程的一体化管理，实现了标准化的生产组织和控制。在MES的应用下，实现了专业的工厂车间生产信息化管理方案，帮助企业提高生产效率，增强指标管控能力。针对当前行业生产管理现状以及提高企业生产效率和竞争力的需要，MES的实施成为企业实现生产经营目标的关键。

  02、中频炉自动上料系统

  振动给料车安装在中频炉的炉膛上。安装在起重机上的微电脑配料系统自动上料，采用计算机模拟的方法进行配料。不同铁料可根据配料量无级调节配料电压。不同的材料有不同的吸气电压和更低的功耗。

  03、离心过程

  电气系统自动化程度高，包括翻袋自动闭环系统、主机自动闭环系统、拔管自动闭环系统、整体自动控制，可使浇注机扇形袋倾倒的角度、主机的速度、位置、拉力。管机位置精确控制，可实现一键式操作。通过多闭环系统，实现了从开始浇注到铸管出库的全过程自动控制。

  ①离心机自动闭环控制系统采用内置位移编码器和拉线编码器组合实现翻包自动闭环控制、主机自动闭环控制和自动拔管闭环系统控制；行走拔管机精准控制；

  ②采用多点高温探头采集不同位置的铁水数据；

  ③脱模剂、孕育剂、芯架、拔管钳系统的压力数字化调节；

  ④ 实时采集、监控离心机各项参数，查询历史数据；

  ⑤ 离心机的每个部分都有自己的手动和自动转换。在人机界面上设置各部分的手动和自动转换，各部分在人机界面上设有手动启动和停止按钮。

  04、退火炉工艺

  退火炉由加热段、保温段、缓冷段和淬火段四部分组成。温度控制系统采用全套PLC控制，完成温度、流量、压力、换向和物料输送控制的自动控制。系统配备集中故障报警系统，确保系统安全。

  05、三道磨削工序

  离心铸造球墨铸铁管在承插和承插部位不同程度地存在粘砂、凹凸不平、夹渣、毛刺等缺陷，需要进行修复。套筒研磨机的功能是自动研磨套筒的内腔。承插式磨床由两套主、从动辊和两套磨床组成。承口端与挡轮固定牢固，承口磨床台车在电机的带动下进入铸管承口腔，高速旋转的砂轮对铸管内壁上的废渣进行研磨。管座。

  06、内圆磨削加工

  DN80-300四工位二通水泥内衬内磨机是针对离心球墨铸铁管内水泥内衬浮砂缺陷的水泥内衬磨削设备，包括输送轨道、定心台、轴承清口和承口倒角。工位、步进升降车、内磨工位、气动控制系统、液压系统及电控设备零件。

  内圆磨削过程实现自动化控制。管材从用于管材运输的平板车转移到内圆磨床前部，管材一根一根地转移到对中工位。完成对中、承口倒角、承口清洗、闲置工位，步进小车将管材送至内磨工位和注水工位。

  07、自动编码

  喷码机具有在DN80-300mm铸管本体、承插标记、承插安装线上自动喷涂的功能。该设备包括：喷墨系统、龙门和喷嘴动作装置、电控系统，包括升降、定位和旋转。设备。

  喷码机采用一键式操作。当输送链停止，铸管监控信号到位时，操作面板显示操作许可信号，操作人员触发自动喷码按钮，系统锁定输送链禁止启动信号，升降台被解除。, 升降到位后，打码系统会自动打印打码。打码完成后，升降台下降到原位，系统解锁输送链禁止启动信号，控制台显示打码完成信号，自动打码系统流程结束。

  08、自动打包机

  喷涂完成后，喷漆线下线铸管打码后滚到输送轨道上→挡分管→取管机取管送180度旋转工位→自动识别转向根据运行参数绕行→挡块和支管→中心、拨出→送管机送至轴向输送链→秸秆送至包装升降平台→包装后下线。

  全自动打包机的主要设备包括输送轨道、送管机、轴向输送链、取管机、打包机（180度旋转工位、伸缩轨道、升降台、打包机等）、电控系统、气动系统等。铸管包装系统由PLC控制，可自动完成分管、铸管掉头、自动堆垛、自动包装、自动取出、自动打底和催款。

  09、自动制芯中心

  自动制芯中频由混砂机、制芯机、浸涂机器人、干燥炉、码垛机器人组成。混砂机将设定量的砂和树脂混合后进入射芯机。射芯机完成制芯工作，芯盒移出取芯工位；将砂芯放在转盘的模具上自动喷涂生产线，人工检查砂芯的质量。如果有毛刺，则手动去除毛刺；在轮胎模具上，机器人从砂芯的另一侧夹住砂芯，将大砂芯板向下放在烘箱的托盘上。干燥炉配有砂芯输送系统，由炉内电动辊道和炉外电动辊道组成，升降辊道、过渡辊道等。采用PLC控制技术，PLC和人工智能温控仪，人机界面系统。通过变频器、逆变器等连接进行实时通讯，实现天然气供应系统、热风循环系统、天然气燃烧系统的自动控制（自动点火、火焰检测、天然气与助燃空气的连续比例调节）等），并具有完善的自诊断功能，自检功能可识别运行状态并通过人机界面装置显示，并可与射芯机实时通讯，实现自动连锁控制砂芯输送辊的运行。

  全自动制芯中心系统采用可编程控制器和触摸式人机界面，通过感应开关、行程开关等传感器和气阀、液压阀等执行机构控制射芯机的运行。设备运行时，可编程控制器通过专用接口与人机界面实时通讯，将设备的运行参数及时反映到人机界面，并以如下形式显示在屏幕上以普通语言、数据和图片告知设备操作者。操作条件、可能的故障原因，并指导设备调整排除故障。制芯中心具有自动混砂、自动换模机构、自动吹塑、自动喷脱模剂、自动清洗射头、自动清洗射板；自润滑系统、芯盒自动识别、干燥炉热风循环节能系统等自动化功能。

  10、老砂热再生

  通过焙烧，去除回收树脂砂上的树脂膜，除尘装置去除烟气中的粉尘，冷却系统将砂温控制在工艺设定范围内。电控系统实现废砂的动能破碎、砂子输送、自动上料、焙烧温度自动调节、冷却温度控制、自动筛分。

  四、项目实施效果

  20万吨DN80-300铸管智能车间，通过MES系统，包括订单管理、生产合同管理、质量管理、作业计划管理、实际生产管理、物料管理、仓库管理、交货管理、成本管理。以生产数据采集、生产运行过程监控、技术文件管理、产品质量跟踪、能耗分析、设备管理与性能分析、丰富的生产报表展示为主线，实现对整条生产线的集中控制和管理。机器人的使用取代了高危岗位的工人。工人劳动强度明显降低，节省了人力，

  废砂回收系统可实现废砂芯100%回收利用

  在铸造行业，产生了大量的废砂芯。堆放不仅占用场地，还含有树脂等有害物质，污染环境。废砂回收系统，通过破碎、焙烧、气力输送等系统，100%回收废砂芯，再通过气力输送至制芯系统。既节省了原砂成本，又回收了旧砂，为企业创造效益。

  机器人代替人工输入，生产高度智能化

  取芯浸涂机器人从砂芯的另一侧捡起砂芯，将大砂芯板放在烘箱托盘上。砂芯由输送机输送到干燥炉进行干燥。码垛机器人将干燥后的砂芯从托盘中取出，放入制芯芯架内，完成整个制芯过程。整个过程需要较少的人工投入，只需要进行产品参数操作和设备维护，工人的劳动强度大大降低。

  增设除尘设备，满足绿色铸造要求

  混铁炉除尘、中频炉除尘、镁喷球化除尘、离心除尘、退火炉除尘、喷锌除尘、VOC除尘及各种设备的除尘。岗位粉尘和噪音符合环保要求，工人的工作环境与过去相比发生了根本性的变化。

  采用绿色设计理念，开创绿色铸造新模式

  该项目在智能化、绿色环保方面处于各行业领先地位。车间自动化、智能化设备占设备总数的95%，车间联网自动化、智能化设备数量占自动化、智能化设备总数的90%。铸管生产效率达到每小时65支，达到国内先进水平；产品成型率95%，液压合格率98%。铸造环境彻底改变，让75%的工人在空调环境下工作，同时采用先进的自动化、智能化设备，80%以上为轻体力劳动，基本摒弃了繁重的体力劳动劳动自动喷涂生产线，

  该项目将传统铸造厂改造为国内外一流的自动化、智能化、绿色、高效的铸造厂。与国内铸造同行相比，主要经济技术指标取得实质性突破，必将是中国的大好机遇2.6万多家铸造企业转型升级可为快速转型提供参考与中国铸造业的发展。

  20万吨DN80-300铸管智能车间项目的成功实施，对于带动行业智能制造发展，赋能铸造行业企业转型升级，促进铸造行业健康发展具有重要意义。行业。

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