货币资金业务循环:消失模铸造砂处理系统的技术经济分析

          消失模铸造砂处理系统的技术经济分析

摘要：根据选矿和化工热交换原理进行工艺流程设计，对负压实型铸造型砂处理系统的设备布局，进行优化组合、设置，并对设备进行了技术改造。在设备投资少、运行成本较低的情况下，解决了型砂处理中除尘和冷却两个重要工艺技术问题，同时对滚筒式砂冷却系统的经济实用性作了分析和论证。

关键词：负压实型铸造；除尘；投资收益率

中图分类号：TG249  文献标识码：B  文章编号：1004-6178(2006)04-0035-02

目前，在国内消失模铸造生产线的运行中，模型制作、冶炼、浇注、铸造毛坯的处理等方面差异不大，其主要差异在于型砂的处理方式、方法上。对型砂的处理，采用的方法大致有：气动沸腾床冷却、管道风动式冷却和人工摊晒凉砂自然冷却三种方式。其中管道风动式冷却由于摩擦损坏大、故障率高，已基本被淘汰；气动沸腾床冷却由于普遍采用袋式除尘器配套，造成设备投资大、噪音大，生产运行成本高；而人工摊晒凉砂自然冷却工人劳动强度大，工作环境差，占地面积大，不能满足大规模、高效的型砂处理需要。

本着经济实用的原则，运城市关铝设备材料有限公司结合以上三种方式的特点，合理地对本公司消失模负压实型铸造生产线的设置布局进行调整。根据化工喷淋板式冷却器原理进行热交换计算和结构设计，采用机械式除尘，为型砂处理流水线配套设计制作了消失模负压实型铸造型砂处理系统- -滚筒式砂冷却系统。该系统的设置解决了负压实型铸造型砂处理系统普遍存在的问题，从砂处理系统的主体设计上从减少粉尘出发，大大降低了治理粉尘污染的投资，从根本上降低了砂处理系统的设备故障率与生产运行成本。

1 滚筒式砂冷却系统介绍

根据消失模负压实型铸造生产线运行工艺技术参数的要求，我们认为：沸腾床法的主要问题是气流与砂的接触时间短，而砂的导热系数小，使砂的温度冷却达不到要求的指标。虽然在后续工序上也有或增设了冷却装置，但砂处于静止状态，难以与冷却器充分接触，在砂处理量大时，特别时夏季天气炎热时就更难达到降温要求。而管道风动式的最大问题是弯管部位最易被砂流磨损，造成设备损坏、维修量大、不便维修、噪音也大。同时凡采用气动法对砂进行处理的系统配套设备普遍采用袋式除尘器，保证生产现场的环境技术指标要求，但带来设备投资大，能耗高，生产运行成本高的弊端。

因此，公司根据型砂处理的目标任务和要求，对型砂的处理中各设备的使用功能进行仔细地分析、试验、论证后，采用化工热交换原理中的喷淋板式换热器结构设计制造了滚筒式砂冷却器。选用循环冷却水做换热介质，以机械式除尘为主，风动除尘为辅的矿山选矿和化工生产工艺除尘法进行除尘。对型砂处理工艺及设备进行合理地设计制造、选用及工艺布局，为年产5000t负压实型铸造生产线设置了配套的型砂处理系统的冷却、除尘两个重要的工艺技术要求，从根本上减少每吨型砂处理的能耗，降低了生产运行成本。

其型砂处理工艺设计见参考文献。

2  滚筒式砂冷却系统的技术特点分析

   2.1滚筒式砂冷却处理系统的特点

该系统可根据生产铸件的生产工艺技术要求，有效地调节型砂的使用温度，从而满足铸件产品质量要求的需要，在设备投资低、生产运行成本低的情况下，解决了型砂处理系统中存在的投资大、能耗高、噪音大、维修量大，维修不便的弊端。其主要特点有：

    1）对待处理型砂所含温度值的范围要求较宽；

    2）采用机械式除尘，减少了粉尘收集处理的难度和投资；

    3）增加了预处理环节、喷淋冷却效果和冷却降温能力的储备；

    4）型砂处理后的型砂使用温度可控制在10℃—45℃之间，在夏季天气炎热时，砂温可控制在35℃—45℃之间。

    5）系统设备投资低，生产运行费用低。

2.2经济性和技术性能

与其他几种冷却系统由于冷却降温原理及除尘方式的不同，使其投资、运行费、占地空间都明显减少，见下表1

表1  经济性对比

项

投资

运行费用

占地

粉尘治理投资

沸腾床冷却

大

高

大

大

管道风动式冷却

中

高

中

大

滚筒式冷却

小

低

小

小

2）技术性能

滚筒式砂冷却系统在几种冷却方式的基础上，依据化工喷淋式冷却器的热交换原理，采用板式动力输送，增大了型砂在换热面上的接触、翻滚、摩擦、简易实用的传输系统，使型砂的热交换更彻底，且将粉尘的飞扬度降低低，从而减轻了环境治理的难度，提高了项目的综合效益。技术性能见表2

表2  技术性能

项

进砂温度

粉尘指数

砂摩擦损耗

故障率

沸腾床冷却

＜350℃

高

中

高

管道风动式冷却

＜350℃

高

高

高

滚筒式冷却

＜450℃

低

低

低

3  滚筒式砂冷却系统的经济性分析

由于型砂处理系统是消失模负压实型铸造生产线中的一个子系统，其投入产出的经济分析离不开整个主铸造生产线系统能力的发挥。为了尽量接近实际生产运行情况，以我公司年产3000t-5000t铸铁铸钢件的消失模负压实型铸造生产线配套型砂处理系统生产运行参数为依据进行测算。

    1)条件确定

    (1)投资

     a—砂处理系统设备主体约45万元

    a1—采尘处理系统设备约5万元

  （2）回收期

    b—根据经验估计为7a

  （3）收益

砂处理系统的收益评价来自于砂处理系统对铸造产品的质量提升效益和费用降低两个部分，主要包括：c1——产品合格率提升约10%，按回炉成本测算约为200元/t；c2——产品后续处理费（补焊、打磨）降低约为30元/t。

同时考虑砂处理系统运行费用和动力费用支出：c3——砂系统维修费用，经验值10元/t；c4——水、电动力费用：实际经济值14.5元/t。

则：C=c1+c2-c3-c4=230-24.5=205.5元/t

2）投资回收期预算

   年折旧：（45+5）/7=7.15万元，年利息：（45+5）*7.2%=3.6万元

   运行经营期年净利润=（单位收益*月产量*12）*（1-33%）=（205.5*300*12）*67%=49.57万元

   则年现金流量=运行年均净利润+折旧+年利息=49.57+7.15+3.6=60.32万元

   回收期=建设期+投资总额/年净现金流量=2+50/60.32*12=11.95月

   由以上计算分析可得出滚筒式砂处理系统投资小，回收快，年产5000 t的生产线即使年产量只有3600 t，回收期仅一年。

4  滚筒式砂处理系统的使用及推广

滚筒式砂冷却处理系统的配套工程技术改造属经济实用性，在对运城市关铝设备材料有限公司的型砂处理系统进行技术改造3年来，运行情况良好，满足了负压实型铸造中型砂处理系统要解决的冷却和除尘二大任务；满足了生产安全技术规范的要求及环境保护的各项技术指标要求。对砂处理系统的生产运行进行调整、完善。具体实际使用与海南行效果表现在以下几个方面。

    1）降低了生产车间的粉尘飞扬，较小的投入即可得到有效的粉尘治理达标。

   2）处理后的型砂清洁度好、透气性提高，产品合格率提高。

   3）投资低，年产5000t负压实型铸造生产线的配套型砂处理系统设备总投资仅50万元（包括除尘系统设备的设置）

   4）降低了生产劳动强度，且生产运行成本低，每吨型砂的处理总耗电量在5.5KW以内。

   5）型砂处理系统流水线在生产运行中，操作简单，易调整控制，且噪音低，设备运行故障率低，设备维修方便。

   6）根据技术改造的成功经验，易于对不能满足铸件生产需要的型砂处理系统进行配套的技术改造，经济实用。

在2003年我们对本公司的消失模负压实型铸造生产线的配套型砂处理系统进行合理、简单、实用的配套技术改造后，一直运行情况良好，得到同行的认可。从2004年开始，山西运城市永宏机械制造有限公司、包头市铜鑫机械制造有限责任公司，年产3000t、5000t和10000t的铸造生产线，先后按本公司的型砂处理技术方案，对各自的型砂处理系统进行了技术改造，产品质量合格率达85%以上（对部分产品进行修补后，合格率可达95%以上），生产效率和收益均显著提高。

参考文献：

[1] 苏继勇，贾柏林，王骊 消失模铸造砂处理系统的设计与应用  [J].

铸造设备研究所，2006，（3）：12-14.

作者简介

1．贾柏林 （1967_~）  山西运城人  经济师  现主要从事工业经济技术管理及电解铝生产线专用设备技术研发与生产销售工作。

2．苏继勇 （1957_~ ）  山西运城人  高级工程师  现主要从事非标设备设计、制造管理及电解铝生产线专用设备研发、生产制造与销售工作。