鑄造技術(shù)的現(xiàn)狀發(fā)展與對策

1、鑄造技術(shù)的現(xiàn)狀發(fā)展與對策鑄造是金屬成形的一種最主要方法， 它是熱加工的基礎。 鑄造的歷史與華夏文明的歷史一樣 悠久，我們的祖先在 4000 多年前就鑄造出了“三星堆”那樣精美的青銅器，其技術(shù)水平令 人嘆為觀止， 然而到了現(xiàn)代， 作為全球鑄件產(chǎn)量第一大國， 中國的鑄造水平卻落后于發(fā)達國 家。、我國鑄造業(yè)的概況我國鑄件產(chǎn)量從 2000 年起超越美國已連續(xù) 6 年位居世界第一，其中 2004 年為 2242 萬噸， 2005年估計為 2600萬噸，鑄件年產(chǎn)值超過 2500億元，鑄件產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的 1/4 之多， 已成為世界鑄造生產(chǎn)基地。根據(jù)全球主要鑄件生產(chǎn)國2004 年的產(chǎn)量統(tǒng)計可以看出，十大鑄

2、件生產(chǎn)國可分為兩類。一類是發(fā)展中國家，雖然產(chǎn)量大，但鑄件附加值低，小企業(yè)多，從業(yè) 人員隊伍龐大，黑色金屬比重大。另一類是發(fā)達國家，如日本、美國及歐洲等，他們采用高 新技術(shù)主要生產(chǎn)高附加值鑄件。發(fā)達國家總體上鑄造技術(shù)先進、 產(chǎn)品質(zhì)量好、 生產(chǎn)效率高、環(huán)境污染小、原輔材料已形成系 列化。歐洲已建立跨國服務系統(tǒng)，生產(chǎn)實現(xiàn)機械化、自動化、智能化。生產(chǎn)過程從嚴執(zhí)行技 術(shù)標準， 鑄件廢品率約為 2% 5%。重視用信息化提升鑄造工藝設計水平，普遍應用軟件進行充型凝固過程模擬和工藝優(yōu)化設計。從批量和勞動生產(chǎn)率看，歐、美、日的優(yōu)勢很大，日本的勞動生產(chǎn)率是人均年產(chǎn)鑄件 140 噸，我國估計約為 20噸，相差 7

3、倍。我國人工成本低于 1美元/小時，與發(fā)達國家相差幾十 倍，因而出口鑄件具有優(yōu)勢。 但近年來材料價格猛漲， 使我國出口鑄件在材料成本方面的優(yōu) 勢消失殆盡。 在產(chǎn)品質(zhì)量和檔次方面， 我們遠落后于發(fā)達國家。 近年我國鑄件出口雖有所增 長，但出口只占我國總產(chǎn)量的 97% ，占世界鑄件市場流通量不到 8%，總體增速緩慢，表現(xiàn) 為質(zhì)量較差、價格低。長期以來，出口的鑄件以中低檔產(chǎn)品為主，各類管件、散熱器、廚具 及浴具占到 36%。一些出口鑄件雖可達到國際標準，但要達到歐美客戶標準還有距離。在國內(nèi)，鑄造業(yè)是關(guān)系國計民生的重要行業(yè)，是汽車、石化、鋼鐵、電力、造船、紡織、裝 備制造等支柱產(chǎn)業(yè)的基礎， 是制造業(yè)的

4、重要組成部份。 在機械裝備中， 鑄件占整機重量的比 例很高，內(nèi)燃機占 80%、拖拉機占 50% 80%、液壓件、泵類機械占 50% 60%。汽車中的 關(guān)鍵部件幾乎全部鑄造而成；冶金、 礦山、 電站等重大設備都依賴于大型鑄鍛件，鑄件的質(zhì) 量直接影響著整機的質(zhì)量和性能。我國鑄造生產(chǎn)企業(yè)主要分布在東部， 西部產(chǎn)量較少。 目前全國鑄造企業(yè)約有 24000 家、從業(yè) 人員約 120 多萬。從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)看， 既有從屬于主機生產(chǎn)廠的鑄造分廠或車間， 也有專業(yè)鑄造 廠，還有大量的鄉(xiāng)鎮(zhèn)鑄造廠。就規(guī)模和水平而言，既有工藝先進、機械化程度高、年產(chǎn)數(shù)萬 噸鑄件的大型鑄造廠，如重型行業(yè)、 汽車行業(yè)、航空工業(yè)的一些先進的鑄

5、造廠；也有工藝落 后、設備簡陋、手工操作，年產(chǎn)鑄件百余噸的小型鑄造廠。、我國鑄造業(yè)存在的問題 我國鑄造行業(yè)的技術(shù)水平比發(fā)達國家落后約 20 年，無法滿足國民經(jīng)濟快速發(fā)展的需要。技 術(shù)落后、設備陳舊、 能耗和原材料消耗高、環(huán)境污染嚴重以及工人作業(yè)環(huán)境惡劣等問題，已 經(jīng)成為行業(yè)的共識。具體表現(xiàn)在：(1) 工藝水平低，鑄件質(zhì)量差 鑄件加工余量大。 由于缺乏科學的設計指導， 工藝設計人員憑經(jīng)驗難以控制變形問題， 鑄 造的加工余量一般比國外大 13 倍。加工余量大，鑄件的能耗和原材料消耗嚴重，加工周 期長，生產(chǎn)效率低，已成為制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸。 大型鑄件偏析和夾雜物缺陷嚴重。 大型鑄鋼件和大型鋼錠在凝固

6、結(jié)束后， 在冒口根部、 鑄 件的厚大斷面存在宏觀偏析、晶粒粗大問題。 鑄件裂紋問題嚴重。導致鑄件出品率和合格率 澆注系統(tǒng)設計不合理。 由于設計不當， 存在卷氣、夾雜等缺陷， 低。 模擬軟件應用不普及。 鑄造過程模擬是鑄件生產(chǎn)的一個必要環(huán)節(jié)， 在國外， 如果沒有計算 機模擬技術(shù)， 就拿不到訂單。 我國的鑄造業(yè)計算機模擬起步較早， 雖然核心計算部分開發(fā)能 力較強， 但整體軟件包裝能力較差， 導致成熟的商業(yè)化軟件開發(fā)遠落后于發(fā)達國家， 相當一 部分鑄造企業(yè)對計算機模擬技術(shù)望而卻步， 缺乏信任。 目前這種局面雖有所好轉(zhuǎn)， 但在購買 了鑄造模擬軟件的企業(yè)中， 能夠發(fā)揮其作用的還不多見， 急需對企業(yè)員工進

7、行軟件應用培訓。 普通鑄件的生產(chǎn)能力過剩， 高精密鑄件的制造依然困難， 核心技術(shù)和關(guān)鍵產(chǎn)品仍依賴進口。(2) 能耗和原材料消耗高我國鑄造行業(yè)的能耗占機械工業(yè)總耗能的25%30% ，能源平均利用率為 17%，能耗約為鑄造發(fā)達國家的 2 倍。我國每生產(chǎn) 1 噸合格鑄鐵件的能耗為 550700 公斤標準煤， 國外為 300 400公斤標準煤，我國每生產(chǎn) 1噸合格鑄鋼件的能耗為 8001000 公斤標準煤，國外為 500 800 公斤標準煤。據(jù)統(tǒng)計，鑄件生產(chǎn)過程中材料和能源的投入約占產(chǎn)值的55% 70%。中國鑄件毛重比國外平均高出 10% 20%，鑄鋼件工藝出品率平均為 55%，國外可達 70%。(3

8、) 環(huán)境污染嚴重、作業(yè)環(huán)境惡劣我國除少數(shù)大型企業(yè)如一汽、二汽、 大起大重、 沈陽黎明公司等生產(chǎn)設備精良、鑄造技術(shù)先 進、環(huán)保措施基本到位以外，多數(shù)鑄造廠點生產(chǎn)設備陳舊、技術(shù)落后、 一般很少顧及環(huán)保問 題。上世紀 80 年代，政府對規(guī)模小、技術(shù)水平低、污染嚴重的企業(yè)進行了專業(yè)化調(diào)整，提 高了企業(yè)的集約化程度，但鑄造生產(chǎn)的粗放型特征沒有得到根本改變。生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境惡劣、 作業(yè)條件差、技術(shù)落后、粗放式生產(chǎn)的鑄造企業(yè)占90%以上； 1998 年在匈牙利舉辦的第 63 屆世界鑄造會議上頒發(fā)了環(huán)境保護獎， 獲獎鑄造廠中沒有一個在中國， 這與中國的鑄造大國 地位極不相稱。我國鑄造業(yè)的環(huán)境問題還表現(xiàn)在對自然資源

9、的超量消耗上。鑄造生產(chǎn)中爐料主要是生鐵、廢鋼、焦炭、石灰石等、型砂、芯砂。主要是原砂、粘土、煤 粉、樹脂等粘結(jié)劑、固化劑、舊砂等的運輸、混砂、造型、制芯、烘烤、熔化、澆注、冷卻、 落砂、清理和后處理等工序， 就其作業(yè)內(nèi)容來講是在機械振動和噪聲中進行， 有的還在高溫 ? 如熔化、澆注中作業(yè)，有的產(chǎn)生刺激性氣味， 粉塵作業(yè)環(huán)境更是惡劣。 在我國鑄造車間每生 產(chǎn) 1 噸鑄件，約散發(fā) 50 公斤粉塵，熔煉和澆注工序排放廢渣 200 公斤、 廢氣 20 立方米， 造 型和清理排廢砂約 1315 噸。以年產(chǎn) 2200 萬噸鑄件計， 每年排污物總量為： 廢渣 440 萬噸、 廢砂近 1650萬噸、廢氣 4億

10、立方米。 這些數(shù)據(jù)足以說明我國鑄造行業(yè)環(huán)境問題的嚴峻程度， 采用高技術(shù)實現(xiàn)綠色鑄造是當前需要重點解決的關(guān)鍵問題。(4) 人才短缺鑄造技術(shù)人才嚴重短缺是制約我國鑄造技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。 主要表現(xiàn)在： 技術(shù)及管理人員數(shù) 量偏少，分布不均， 最少的工廠技術(shù)及管理僅占總職工人數(shù)的12%，最多的工廠占到 323%，相差27倍之多，國企尤其是軍工企業(yè)比例高。高級人才數(shù)量少。鑄造企業(yè)技術(shù)管理人才 基本以中專、大專和本科生為主，特別是中專、大專生數(shù)量為多，研究生很少。新人才來 源困難。很多高校在上世紀 90 年代后不再設置鑄造專業(yè)，一些大中企業(yè)的廠辦學校也有下 降趨勢，新人才的來源日益困難。鑄造人才缺乏的根本原因

11、在于企業(yè)待遇低、工作環(huán)境差。國有企業(yè)在崗職工年齡40 歲以上的占 80%， 2040 歲的人員很少，出現(xiàn)斷檔。民營企業(yè)從事鑄造的專業(yè)技術(shù)人才，從年齡 上看，大部分也在 60 歲以上，絕大多數(shù)工人更是極少經(jīng)過專業(yè)培訓，許多是農(nóng)民工從事鑄 造生產(chǎn)。整個行業(yè)的技術(shù)水平尤其是質(zhì)量意識和質(zhì)量控制水平不適應市場競爭的要求。三、我國鑄造業(yè)發(fā)展的對策我國鑄造業(yè)正處在從鑄造大國向鑄造強國起步的新階段。必須克服現(xiàn)實的能源、 資源、 人才瓶頸和環(huán)境問題的困擾。 因此， 必須抓住機遇，利用高技術(shù)提升鑄件質(zhì)量， 扭轉(zhuǎn)中國鑄件在 國際市場上技術(shù)含量不高、 價格低廉的形象。 要扶持一批具有優(yōu)勢的鑄造企業(yè)使之成為具有 國際競

12、爭力的帶動中國鑄件出口的龍頭企業(yè)。(1) 加強對鑄造新工藝、新材料、新設備的研究加強鑄造業(yè)的基礎研究和應用研究， 鑄造行業(yè)中許多金屬材料都是通用的和關(guān)鍵的， 因而應 注重工藝研究和改進， 同時又要加強材料工藝及計算機模擬等先進技術(shù)的采用以穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì) 量。實際上， 國內(nèi)過分強調(diào)發(fā)展新材料而忽視通用關(guān)鍵材料的工藝設計和質(zhì)量穩(wěn)定等方面研 究，而生產(chǎn)設備上許多問題卻都出在這里， 如三峽使用的水輪機轉(zhuǎn)輪材料。 逐步減少和消 除小沖天爐，發(fā)展 10 噸/小時以上大型沖天爐，并根據(jù)需要采用外熱送風、水冷無爐襯連續(xù) 作業(yè)沖天爐；推行沖天爐 ?感應爐雙聯(lián)熔煉工藝；推廣沖天爐除濕送風技術(shù)，沖天爐變頻控 制技術(shù)，增

13、加除塵裝置，減少電力耗費。深入開展大型鑄鋼件的冶煉和澆注工藝研究。采用精煉技術(shù)、氣體保護澆注技術(shù)，AOD 精煉技術(shù)和選擇合適的耐火材料提高鑄件的純凈度， 提升鑄件質(zhì)量。 采用新型澆注系統(tǒng)和冒口 設計原則， 提高鑄件質(zhì)量和工藝出品率。 以可視化鑄造技術(shù)發(fā)展起來的新型無氣隙澆注系統(tǒng)設計是鑄造工藝的一項重大創(chuàng)新，金屬所與一重集團利用此技術(shù)已能夠制造大型鑄鋼支承 輥。(2) 開發(fā)環(huán)保型鑄造原輔材料建立新的與高密度粘土型砂相適應的原輔材料體系，根據(jù)不同合金、鑄件特點、生產(chǎn)環(huán)境、 開發(fā)不同品種的原砂、 無污染的優(yōu)質(zhì)殼芯砂； 抓緊我國原砂資源的調(diào)研與開發(fā)， 開展取代特 種砂的研究和開發(fā)人造鑄造用砂； 研究并

14、推廣使用清潔無毒的原輔材料， 使用無毒無味的變 質(zhì)劑、精煉劑、 粘結(jié)劑，開發(fā)環(huán)保型砂芯無機粘結(jié)劑；用濕型砂無毒無污染粉料光潔劑代替 煤粉等； 采用高潰散性型砂工藝， 如樹脂砂、 改性酯硬化水玻璃砂工藝、 新型酯固化水玻璃， 納米改性水玻璃；加強對水玻璃砂吸濕性、潰散性研究，尤其應大力開發(fā)舊砂回用新技術(shù)， 環(huán)保型砂處理及再生技術(shù)； 盡可能再生回用鑄造舊砂， 研究鑄造用后的舊砂用于高速公路路 基材料，特別是鉻鐵礦砂的回收利用。 發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟， 以“減量化 ?REDUCE 、再利用 (REUSE) 、 再循環(huán) (RECYCLE) ”為行業(yè)準則 (3R 原則 )，走集約化清潔生產(chǎn)之路，合理使用資源，使

15、用 可再生材料和能源，確保鑄造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。(3) 構(gòu)建共性技術(shù)和高技術(shù)傳輸平臺針對企業(yè)存在的共性問題， 提高產(chǎn)品的合格率和工藝出品率， 降低能耗和原材料消耗， 實 現(xiàn)綠色鑄造。 支持科研單位面向生產(chǎn)需求、 著力解決生產(chǎn)實際問題， 這應當成為鑄造技術(shù)研 究的主攻方向。建立高技術(shù)傳輸平臺。 開發(fā)關(guān)鍵件的鑄造技術(shù)， 實現(xiàn)國產(chǎn)化。 通過與國外的研究機構(gòu)和企 業(yè)合作， 引進消化高新鑄造技術(shù)， 與工廠一道開發(fā)關(guān)鍵件的鑄造技術(shù)研究， 并轉(zhuǎn)化為新產(chǎn)品 進入市場。 希望政府在這方面加強投入， 鼓勵大的科研機構(gòu)與大型企業(yè)集團共同合作， 解決 事關(guān)國計民生的關(guān)鍵件的國產(chǎn)化問題。(4) 注重能源與環(huán)保立法 鑄造行

16、業(yè)勞動條件惡劣， 對環(huán)境的危害也較大。 應加大政策法規(guī)對這方面的限制力度， 環(huán)保 勞保的準入門檻也應升高，已有的技術(shù)落后、污染嚴重的鑄造廠點應關(guān)閉。提高從事冶煉、 澆注和清理作業(yè)的工人和臨時工的待遇， 并為其提供保險。 加強能源的科學管理， 加強節(jié)能 技術(shù)改造或高耗能設備的更新?lián)Q代。(5) 制定人才政策，加強技能培訓 由于鑄造是個苦臟累的行業(yè)，待遇也低， 因此學生不愿學，工人不愿干，許多跨入這個行業(yè) 的人也想盡辦法跳槽，造成人才短缺。國家應從長遠考慮，制定吸引和穩(wěn)定人才的政策。針 對目前許多高校不設鑄造專業(yè)的情況， 可采取企業(yè)委托培養(yǎng)及廠校聯(lián)合辦學方式培養(yǎng)人， 并 且要特別重視對其計算機軟件的培訓。 通過建立全國性和地區(qū)性的技術(shù)培訓基地， 提高技術(shù) 人員和工人的鑄造水平。 同時還要加強鑄造企業(yè)的領(lǐng)導和管理人員的培訓， 使其掌握現(xiàn)代管 理知識，建立起現(xiàn)代管理體系