鑄造車間續建項目立項過程籌劃管理及工業設計研究程芳慶

朱名玉

關鍵詞：工業設計;鑄造車間;立項過程

目前，桂林芳怡機械股份有限公司主導的壓機、雷蒙機、回轉窯等產品的毛坯完全依賴外購，受毛坯外購質量、價格、交貨周期等因素的影響較大，產品的經營訂貨、售后服務、交貨期及生產組織較為被動，重建項目勢在必行。本研究主要剖析桂林芳怡機械股份有限公司鑄造車間續建項目立項過程籌備、工業設計研究過程及步驟。

1項目建設背景

以桂林芳怡機械股份有限公司鑄造車間廠房內水玻璃熔模鑄造、硅溶膠熔模鑄造、呋喃樹脂砂鑄造和濕型黏土砂鑄造等多種工藝方法的車間設計為例，探討了主要設備選擇、工藝布局和環保等關鍵環節。多種鑄造工藝并存于同一廠房內，可最大限度地發揮公用工段的共性，減少規劃用地和設備投入，能適應復雜多變的產品市場需求，但是車間整體設計難度較大?；謴丸T造車間可緩解以上矛盾，特別是發揮芳怡高錳鋼耐磨件的傳統優勢，對促進雷蒙機等磨粉機的訂貨起到至關重要的作用。新廠項目投產后，由于其采用了較先進的設備和工藝，產品質量更能滿足工藝的要求。目前，廣西沒有大型鑄鋼件生產廠家，鑄造資源短缺，桂林芳怡機械股份有限公司可承擔部分外部訂單，同時也可考慮東南亞地區的市場。

芳怡廠區建設項目二期計劃，旨在基于一期已完成的項目建設，根據前期桂林芳怡實業有限公司“退二進三”整體搬遷計劃、項目規劃設計方案及環評批復要求等，按照企業發展的具體要求進行局部調整，實施分步投資，并逐步完成全面建設的整體投資計劃。項目計劃投資總額約8000萬元，按照投資構成劃分，包括土建、能源動力、鑄造設備及其他設備4個部分。

2市場供需預測

裝備制造作為國家發展的基礎產業，越來越受各級政府的重視，鑄造行業通過成熟的生產流程和持續的工藝技術創新，成為企業參與市場競爭的有力武器。特別是廣西，憑借地理位置的優勢，在冶金、建材、機械制造等支柱產業與東盟各國良好合作的環境下，鑄造行業得到了發展和充分肯定。近年來，政府對環境保護和能源節約十分重視，對環境不達標企業和產能較低企業采取逐步關停措施，鑄件供應量發生了變化，但是鑄造業本身發展前景非常廣闊，鑄件需求量呈上升趨勢，產品價格因此逐步上漲。

2.1市場供需分析

調查發現，桂林地區現有大小鑄造廠家20家以上，各企業的鑄造水平、規模參差不齊。規模較大的有鴻程鑄造碳鋼件（約400t/月）、高錳鋼（300t/月），主要自用，其余特大件及小件外協。青獅潭楊老板鑄鐵件700t/月，主要供鴻程及礦機的磨粉機底座、襯板等鑄鐵件，供其余單位相對量小;和容主要生產高錳鋼供芳怡，鴻程約200t/月;恒達主要生產磨粉機碳鋼件約150t/月、高錳鋼100t/月，主要為公司自用，部分鑄鋼件外協，鑄鐵件主要自產;礦機生產碳鋼件200t/月、高錳鋼150t/月，承擔部分鑄鋼件外協;鑄鐵件主要由青獅潭楊老板提供;金亨主要生產高錳鋼，生產工藝為消失模，月產量150～200t，主要供桂林航大及其他幾家小型磨粉機廠家;桂山主要生產井蓋類球墨鑄鐵件200t/月，消失模鑄件60t/月;天云機械生產碳鋼件150t/月、高錳鋼100t/月，單重最大6t/件，工藝相對于其他幾家較成熟;朝響耐磨主要為高鉻系列約60t/月、高錳鋼40t/月;隆興鑄造鑄鋼件和鑄鐵件各50t/月，簡易消失模生產部分高鉻及高錳鋼產品;雙菱機械碳鋼及高錳鋼約100t/月、大型鑄鐵件150t/月、球墨鑄鐵件400t/月，主要為汽車配件及芳怡壓機部件。全州兩家每月100t主要碳鋼件、100t小型鑄鐵件，供廣東市場;鑄鐵件生產廠家石塘一家、平樂一家，靈川富強等廠基本保持150t/月，其他（如桂正等廠）基本在100t以內。

芳怡鑄造在內部生產的基礎上，加強與桂林橡機、合眾等單位的合作，這兩家鑄造件超過700t/月，區內加強與南寧重機、南發的合作。南重、南發鑄造件需求超過600t/月。芳怡鑄造具有豐富的經驗，原有問題主要在于內在質量（機械性能），需通過新工藝進一步提升，外觀質量相比于優秀企業有較大差距，通過改變造型工藝、新上清整設備解決。高錳鋼鑄件為芳怡鑄造的傳統優勢產品，因各種原因未能獲得發展。用5t電弧爐冶煉，結合消失模工藝，可獲得外觀良好的高耐性鑄件，有望占據桂林周邊的大部分高錳鋼市場，廣西周邊其他地區也有不少鑄件需求，同時東南亞地區市場鑄件需求較大。

在當前鑄件市場需求火爆的情況下，鑄造重點在優質低合金鋼及大型鑄件、高錳鋼。由于消失模鑄造具有工藝簡單、綠色環保、質量上乘、尺寸精準、適應性強等特點，可用于擴大小型鑄件的生產份額。

2.2市場風險分析

由于國家政策調整，周邊地區環評及產能不達標的鑄造企業面臨關停危機，加上制造業對鑄件的質量要求更加嚴格，給企業化解投資風險帶來了機遇，利潤空間逐步擴大。

2.3市場信息處理和經營運作

當前為科技信息時代，銷售網絡信息系統是運營策略制定和項目投入控制的重要依據，網絡布局、信息回饋處理的運用有利于了解本行業經濟動態、行業政策及行業發展態勢。芳怡需建設信息化平臺，最大限度地將工業化與信息化有機結合[1]。

2.4價格分析

當前，鑄造原材料價格基本穩定，供需平衡，而毛坯價格受國家政策調整的影響呈整體上升趨勢。鑄造業的發展呈兩大趨勢：（1）發達國家由于勞動力、原材料、能源、環境保護成本的提高，逐年削減產量，部分鑄件生產開始向發展中國家轉移，改變了國內市場的供需狀況，使產品價格上漲。（2）國內長三角和珠三角發達地區也面臨同樣的問題，鑄造業開始向中西部轉移。部分企業退出了市場競爭，鑄件的價格因供需狀況發生變化而上漲。主要鑄件價格如表1所示。

3項目概況及現狀

3.1項目概況鑄造車間主生產廠房建筑面積14246.1m，其中，主跨廠房12720.4m，廢料堆場1093.7m，生產輔房3間135.0m，控制室1間45.0m，配電房1間90.0m，壓縮空氣站1間90.0m，男女廁所2間90.0m。輔助廠房及廢料堆場為鋼結構，其余建筑為鋼混結構，主廠房長180.00m、寬69.00m，分三跨（分別為18.00、27.00、24.00m），廠房檐口標高20.05m。項目完工、驗收完成后，在廠房兩側還需搭建2000.0m鋼構廠房供烘干爐、退火爐、滾砂房、砂庫、廢砂堆場、砂箱堆放及消失模白、黃區使用。

3.2項目現狀鑄造車間于2011年9月開工建設，2012年1月施工完2.00m高混凝土柱后停工至2012年8月，之后再次啟動施工，于2013年10月再次停工至今。當時項目投資預算2800萬元，停工后結算只完成2000萬元左右，余30%工程量、800萬元左右投資額尚未完成。鑄造項目停工后，再次啟動鑄造項目建設存在諸多不明朗的因素及困難，主要有下列兩方面的問題。

第一，行政管理部門的政策、建設規范、建設標準的改變，造成了各種不可預知的阻力，具體表現在原批復文件缺乏時效性、與新法規不符。這是新與舊的沖突，包括熟悉項目情況的人事變動，都會對項目的建設產生影響。

第二，需與各參建單位進行多項煩瑣的談判。施工單位已缺乏對該項目的收尾施工的積極性，甚至已表現出不愿參與收尾建設的想法，但由于項目各種資料的連續性、完整性、責任的可追溯性，不得不與原各參建單位耐心談判，這勢必會增加一定的成本、承擔更多的義務，甚至會延長建設工期，產生信任問題和歷史遺留問題。

4配套項目、投資估算、建設過程及工期

4.1配套項目

鑄造項目要想形成生產能力，就必須完善配套項目，主要有下列7項：（1）鑄鋼廠房四周道路3500.0m。（2）相應的室外排水及排污系統。（3）100t地磅房。（4）設備基礎及其超深地基處理。（5）附屬鋼構廠房2000.0m。（6）物流大門及臨時道路。（7）爐料倉庫、木模倉庫、耐火材料庫及車間辦公區鋼構廠房約2000.0m。

4.2投資估算

根據計算，投資金額約為1400萬元。

4.3項目尚欠款項

根據計算，項目尚欠款項約為302萬元。

4.4建設過程及工期

鑄造車間收尾建設過程分下列4個階段：各參建單位的談判→各種建設手續的溝通辦理→廠房收尾施工→驗收交付使用。建設工期有很大的不確定性，影響工期的原因主要有：（1）各參建單位的談判是否順利。（2）能否得到政府相關部門的支持，放寬各種手續的辦理條件。（3）設備工藝方案的制定能否及時跟進施工。正常情況下，半年可完成項目收尾建設。

5生產及工藝方案

5.1產品方案

大型鑄件、優質鑄件采用電弧爐冶煉，特大件及有特殊要求的鑄件采用鋼包精煉爐冶煉。造型工藝為堿性酚醛樹脂砂造型，結合改性水玻璃砂，部分產品沿用水玻璃砂[2]。

高錳鋼主張用5t電弧爐冶煉、消失模工藝澆注。2t以下鑄鋼件主要用3t中頻爐冶煉、消失模工藝澆注;部分特殊鑄鋼件沿用水玻璃砂工藝。鑄鐵件（含球墨鑄鐵）主要采用黏土砂工藝，無木模單一件、有特殊要求的產品可采用消失模工藝澆注。中、低合金鋼鑄件采用電弧爐冶煉。造型及澆注工藝由產品結構及其他因素決定。

5.2生產設備

5.2.1冶煉設備

冶煉設備包括5t和10t電弧爐各一臺、30t鋼包精煉爐一臺、3t和1t中頻爐各一臺。原設計方案中20t電弧爐變壓器容量為10000kVA、正常出鋼量為35～40t，調整為10t電弧爐變壓器容量為5000kVA、正常出鋼量為25t，末期超過25t。5t電弧爐變壓器容量為3200kVA，亦可用2500kVA，正常出鋼12～15t。10t和5t電弧爐同時開爐時，鋼水量為35～40t，完全滿足30t精煉爐所需鋼水量。本車間最大出鋼量可達70～75t，鑄件最大單重可達50t。目前，市場對單重20t以上鑄件需求量不大，冶煉以10t和5t為主。精煉爐主要用于超大件、重要產品和有特殊要求產品的冶煉[3]。鋼水經精煉處理后質量會得到明顯提升，生產成本增加500元/t。

5.2.2造型設備

（1）堿性酚醛樹脂砂生產線。采用堿性酚醛樹脂砂造型具有提升鑄件表面質量、確保尺寸精度的特點。其發氣量比其他有機樹脂低，熱穩定性好，可減少鑄件黏砂、氣孔、裂紋等缺陷。堿性酚醛樹脂砂流動性好，能提高造型效率和場地利用率，還具有潰散性好、易清理的特點，但樹脂成本較高。樹脂砂造型對砂箱和工裝要求嚴格，一般適用于質量高的復雜件、關鍵件。

（2）固定式浸砂機3臺，用于水玻璃砂和黏土砂造型。

5.2.3消失模設備

目前，國內的消失模工藝發展速度很快，很多鑄造企業引入了該工藝。該工藝在薄壁件及復雜件的生產方面有很大優勢。主要特點有產品飛邊毛疵少、尺寸精準、加工余量控制較好、毛坯質量普遍小于其他工藝，單一產品采用該工藝生產有利于降低成本。具體體現：（1）不用制作本模。（2）可組合泡沫模樣小批量和大批量均適用。（3）砂耗低，砂子反復使用。（4）中間環節少，生產效率高。（5）操作簡化，易于掌握，員工少。（6）減輕體力勞動，改善環境。（7）占地面積小，設備簡單，易于實現連續作業。（8）資金投入小。

5.2.4烘干爐

原計劃采用6.00m×8.00m×5.00m天然氣爐，經詢廠家，天然氣爐適用于高溫環境，而砂型烘烤溫度為450℃左右，天然氣燃烘易灼傷砂型表面，因此，調整為電加熱。滾圈等大尺寸鑄件砂型可不進窯烘烤，因此，尺寸可調整為4.00m×6.00m×3.50m，設計溫度小于等于600℃，加熱功率為600kW，也可用于鉚焊件退火。

6勞動安全衛生與消防

項目勞動安全衛生與消防的研究基于確定的技術方案和工程方案，分析論證建設和生產過程中可能存在的勞動者和財產不安全因素，并提出相應的防范措施。

6.1勞動安全衛

生6.1.1機械傷害

高速轉動的設備若缺少防護措施、違規操作或者工人不注意著裝，均可能造成機械傷害。

6.1.2安全措施方案

針對不同危害和危險因素的場所、范圍以及危害程度，本研究提出相應的安全措施方案。

（1）對于可移動部件采用國家規定的安全標志，最大限度地保證職工的人身安全。各工序生產工人必須穿戴安全帽、工作服及相關防護用品，確保安全生產。

（2）在危險場所，按安全勞動規范提出合理的生產工藝方案和設置安全間距。

（3）員工要求持證上崗，并加強對職工的安全生產知識教育。

6.2消防設施

消防設施研究主要是分析項目在生產經營過程中的火災隱患和重點消防部位，根據消防安全規范確定消防等級，并結合當地公安消防設施狀況，提出消防監控報警系統和消防設施配置方案。

6.2.1調查項目場址周圍消防設施狀況

調查場址周邊公安消防結構的規模、設備以及所在地公安消防隊與場址的距離等，確定項目對公安消防機構的依托程度。

6.2.2消防措施與設施

根據項目在生產經營中產生的火災隱患部位、火災危險類別以及可能波及的范圍，確定應采用的消防等級，并結合項目場址周圍消防設施狀況，提出消防監控報警系統和消防設施配置方案。

廠區內廠房及綜合樓均按規定設置室內消火栓系統。每個消火栓箱內均設有DN65mm的消火栓、DN65mm的水帶、φ19mm的水槍，消火栓布置要保證任何部位都能有兩股水柱同時到達，充實水柱保證7.00m。

根據GB50140—2005《建筑物滅火器配置設計規范》，在建筑物內適當位置設置一定數量的手提式干粉滅火器或推車式干粉滅火器。

7組織結構與人員配置

科學合理地制定管理方案，確定鑄造項目的組織結構、人力資源配置，以保證項目建設有序推進，同時，為后續以提高勞動生產率、降低生產成本、提高產品質量為中心的生產經營活動順利開展提供重要條件[4]。在制定管理方案時，參照部分鑄造企業及芳怡鑄鋼車間的組織結構設置和人力資源配置等內容進行了研究。

本項目采用直線型組織結構，最高決策者為車間主任，下設副主任、各部門主管、負責人，負責各項經營、生產管理活動。

本項目建設由鑄造項目籌建組負責組織，項目完成后轉由鑄造車間實行管理。

在設備調試和生產工藝摸索階段，員工考核基本上按天計發工資。生產恢復正常后，逐步推行各班組、個人計件（計量）考核工資制度。制定考核激勵機制，爭取早日將生產能力提升到一定高度。

7.1員工配置

鑄造企業生產員工配置8～10t/（人·月）（按月產2000t計算）。管理人員及輔助人員與生產員工之比為1∶10，項目建成后，管理及輔助人員為20人左右，生產員工約為200人。

7.2各類人員職責規范

7.2.1目的

建立管理組織機構、制定崗位職責，是為了保證公司管理體系的正常運行和公司方針及目標的實現[5]。

7.2.2使用范圍

職責規范用于鑄造車間的產品生產過程控制和各崗位人員的管理。

8項目實施進度

8.1實施工期

本項目建設包括工程前期、工程建設期等過程。工程前期工作包括設備選擇、造型工藝選擇、工程設計及現場準備，建設工期從工程施工到工程建成投入使用預計為13個月。

8.2實施進度安排

項目建設工程前期為2018年6月至2018年7月，工程建設期為2018年8月至2019年6月。

為了加快項目建設進度，本項目在項目審批結束后，立即組織進行初步設計、施工圖設計等工作。

9投資估算

9.1參照湖南益陽金沙重型機械投資方案

參照年產6萬t鑄件項目投資及海安海太鑄造有限公司年產2.5t鑄件項目投資的具體情況，結合本公司實際情況，確定鑄造項目投資額約為8000萬元。初期基建項目已投2100萬元，設備及動力預付款已投700萬元，后期需求約5100萬元，其中，設備及動力項目3400萬元，基建項目1700萬元，工裝、吊具等項目400萬元（不在項目預算內）。

9.2投資計劃

項目批準后，首先根據設備和工藝更改、調整的結果，與協作單位溝通，制定合同變更方案，未簽訂的設備訂單盡快考察并落實。后期投資期從2018年8月至2019年2月結束，2019年3月至2019年5月為設備最后安裝調試期，2019年6月份開始試生產。后期資金投入總計5500萬元。

10財務評價

10.1營業收入估算

按2000t/月算，其中，低合金鋼600t/月、碳鋼700t/月、鑄鐵件200t/月、高錳鋼500t/月。月度營業額1620萬元，年度營業額19440萬元。

10.2成本估算

低合金鋼：原材料成本5000元/t。

10.3盈利分析

根據行業標準扣除營業額10%作為稅收，年利潤總和為3900萬元。

10.4財務評價結論

根據投資計劃和運行過程分析，項目完成后2年內產量有望達到2000t/月?？梢?，項目具有較好的盈利能力，在財務上是可行的。

11結論、問題與建議

11.1結論

鑄造配件是裝備制造企業長期需要替換的零部件，屬于價值較低的易耗品，應用十分廣泛，需求量較大。隨著國際國內裝備市場的增長及國內裝備制造企業技術改造的進行，行業對各類鑄造件配件的需求越來越大，為鑄造企業生產提供了良好的市場環境和成長條件。

桂林芳怡機械股份有限公司年產3萬t鑄件生產技改項目建成投入運行后，成為整個桂林地區乃至廣西的鑄造示范基地。項目依托本地的資源優勢和特定企業的剛性需求，為本地區經濟發展提供了良好保證。項目按照產品規?；?、多元化和內部循環經濟發展要求建設和運行，對延伸產業鏈條、建立和完善地區循環經濟體系有十分重要的促進作用，實現了資源效益、環保效益和經濟效益的多贏。

本項目的實施可以為企業主導產業的進一步發展奠定堅實的基礎，項目各項經濟技術和財務指標良好，國民經濟和社會效益顯著，產品具有極好的市場適應性和成長性，市場前景十分廣闊。

通過對該建設項目的定性和定量分析，可以得出以下結論：該項目具有良好的經濟效益和社會效益，符合相關產業發展政策，并且得到了桂林市政府的支持，是一個具有良好投資回報的項目，并且投資風險小、收益大、可持續性強。

11.2問題與建議

（1）項目的投資估算和財務分析涉及部分不確定數據，需要在項目建設過程中進一步調整。因此，建議在項目的建設過程中加強對資金和費用的控制，以確保工程在預期內順利完成。

（2）建議在項目建設過程中進一步明確質量指標，并強化質量控制，確保項目建設高質量完成。項目建設應嚴格控制投資規模，主要設備應采用公開招標方式采購，以最大限度地節省項目投資。

（3）在項目建設的同時，應組織好綜合利用資源產品的銷售工作，增加項目運行效益，為進一步發展循環經濟提供資金支持和保證。抓緊建設單位自籌資金的落實，并積極爭取國家專項資金及其他政策性資金的支持。

（4）進一步完善冶煉、熱處理、清整等生產環節的環保措施，通過環保部門審批，一并作為初步設計依據，防止在資源利用過程中造成環境污染。