[发明专利]基于设计参数碳排放的砂型铸造工艺优化方法

摘要

本发明公开了基于设计参数碳排放的砂型铸造工艺优化方法。首先根据工艺设计参数间的属性关系将参数分类，提出三类碳源碳排放和总碳排放计算方法并将原始工艺代入计算；然后主要依据原始工艺碳排放和参数类别调整部分参数形成新工艺，经过质量验证后计算新工艺的碳排放；最后对比新旧碳排放量，反复调整工艺设计参数直到新工艺满足节能减排目标。本发明能够从砂型铸造的工艺设计阶段出发，以工艺碳排放为衡量标准和优化参数判断依据，从而可以有针对性地选择可优化参数进行优化，以达到最终减少原料浪费和碳排放产生，并降低能耗的目的，对砂型铸造行业在节能减排和工艺优化方面具有一定的实际意义。

主权项

1.基于设计参数碳排放的砂型铸造工艺优化方法，其特征在于：整个工艺优化方法由以下步骤组成；步骤一：根据工艺设计参数之间的属性关系，将工艺过程内的砂型铸造工艺设计参数分为砂型铸造独立工艺设计参数IP、砂型铸造耦合工艺设计参数CP、砂型铸造固有属性工艺设计参数IAP这三个参数类型，三类工艺设计参数可以作如下描述：DP＝{IP,CP,IAP}其中DP表示砂型铸造工艺设计参数，将砂型铸造工艺设计参数按照自身属性归类至三类工艺设计参数中；步骤二：提出砂型铸造的三类碳排放：物料碳排放CM、能源碳排放CE、非期望碳排放CU；按照铸造物料碳排放折算方式的不同，将物料碳排放CM分解为一次性物料碳排放CM_ot、重复利用物料碳排放CM_r、均摊物料碳排放CM_s；根据三类碳排放的基础计算公式和砂型铸造工艺设计参数计算初始工艺的碳排放，其中一次性物料碳排放计算如下：式中，m_i表示第i种一次性物料消耗量，f_i表示第i种一次性物料的碳排放系数；重复利用物料碳排放计算如下：式中，m_j表示第j种重复利用物料投入量，λ_j表示第j种重复利用物料的回收率，f_j表示第j种一次性物料的碳排放系数；均摊物料碳排放计算如下：式中，M_k表示一段时间内第k种均摊物料的消耗量，M_ca表示单个铸件质量，M_aca表示均摊物料的消耗的这段时间内作用的总铸件质量，f_k表示第k种均摊物料的碳系数；能源碳排放计算如下：式中，E_e为消耗电力，f_E为电力的碳系数，E_l为第l种燃料能源的消耗量，f_l为第l种燃料能源的制造碳系数，f_f为燃料能源燃烧过程直接排放碳系数；非期望碳排放计算如下：式中，M_h为铸造工艺过程产生的第h种废弃物量，为处理单位第h种废弃物电耗；碳排放总量计算如下：C＝CM+CE+CU步骤三：参照步骤二中各部分碳排放值的大小，根据步骤一的各参数之间的属性关系以及工厂生产经验，合理选择部分工艺设计参数进行调整，每调整一次可以得到一套新的工艺设计参数；步骤四：将新的工艺设计方案进行软件模拟验证，如果铸件质量合格则进行下一步；如果质量不合格则重复步骤三、四，直至新工艺达到要求；步骤五：将新工艺的设计参数代入步骤二的公式中，得到新的碳排放总量与各分量；将新旧碳排放量做对比，反复调整工艺设计参数直到新工艺设计参数满足设定的节能减排目标。