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        鑄造技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展對(duì)策

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           鑄造是金屬成形的一種*主要方法,它是熱加工的基礎(chǔ)。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**大國(guó),中國(guó)的鑄造水平卻落后于發(fā)達(dá)**。


            一、我國(guó)鑄造業(yè)的概況我國(guó)鑄件產(chǎn)量從2000年起超越美國(guó)已連續(xù)6年位居世界**,其中2004年為2242萬(wàn)噸,2005年估計(jì)為2600萬(wàn)噸,鑄件年產(chǎn)值超過(guò)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(guó)2004年的產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)可以看出,十大鑄件生產(chǎn)國(guó)可分為兩類。


            一類是發(fā)展中**,雖然產(chǎn)量大,但鑄件附加值低,小企業(yè)多,從業(yè)人員隊(duì)伍龐大,黑色金屬比重大。


          另一類是發(fā)達(dá)**,如日本、美國(guó)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(dá)**總體上鑄造技術(shù)優(yōu)良、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(guó)服務(wù)系統(tǒng),生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化。生產(chǎn)過(guò)程從嚴(yán)執(zhí)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),鑄件廢品率約為2%—5%。重視用信息化提升鑄造工藝設(shè)計(jì)水平,普遍應(yīng)用軟件進(jìn)行充型凝固過(guò)程模擬和工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)。


             從批量和勞動(dòng)生產(chǎn)率看,歐、美、日的優(yōu)勢(shì)很大,日本的勞動(dòng)生產(chǎn)率是人均年產(chǎn)鑄件140噸,我國(guó)估計(jì)約為20噸,相差7倍。我國(guó)人工成本低于1美元/小時(shí),與發(fā)達(dá)**相差幾十倍,因而出口鑄件具有優(yōu)勢(shì)。但近年來(lái)材料價(jià)格猛漲,使我國(guó)出口鑄件在材料成本方面的優(yōu)勢(shì)消失殆盡。在產(chǎn)品質(zhì)量和檔次方面,我們遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)**。


            近年我國(guó)鑄件出口雖有所增長(zhǎng),但出口只占我國(guó)總產(chǎn)量的97%,占世界鑄件市場(chǎng)流通量不到8%,總體增速緩慢,表現(xiàn)為質(zhì)量較差、價(jià)格低。長(zhǎng)期以來(lái),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(dá)到**標(biāo)準(zhǔn),但要達(dá)到歐美客戶標(biāo)準(zhǔn)還有距離。


            在國(guó)內(nèi),鑄造業(yè)是關(guān)系國(guó)計(jì)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(chǔ),是制造業(yè)的重要組成部份。在機(jī)械裝備中,鑄件占整機(jī)重量的比例很高,內(nèi)燃機(jī)占80%、拖拉機(jī)占50%—80%、液壓件、泵類機(jī)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(shè)備都依賴于大型鑄鍛件,鑄件的質(zhì)量直接影響著整機(jī)的質(zhì)量和性能。我國(guó)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(guó)鑄造企業(yè)約有24000家、從業(yè)人員約120多萬(wàn)。從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)看,既有從屬于主機(jī)生產(chǎn)廠的鑄造分廠或車間,也有**鑄造廠,還有大量的鄉(xiāng)鎮(zhèn)鑄造廠。就規(guī)模和水平而言,既有工藝優(yōu)良、機(jī)械化程度高、年產(chǎn)數(shù)萬(wàn)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)的一些優(yōu)良的鑄造廠;也有工藝落后、設(shè)備簡(jiǎn)陋、手工操作,年產(chǎn)鑄件百余噸的小型鑄造廠。


            二、我國(guó)鑄造業(yè)存在的問(wèn)題我國(guó)鑄造行業(yè)的技術(shù)水平比發(fā)達(dá)**落后約20年,無(wú)法滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要。技術(shù)落后、設(shè)備陳舊、能耗和原材料消耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重以及工人作業(yè)環(huán)境惡劣等問(wèn)題,已經(jīng)成為行業(yè)的共識(shí)。具體表現(xiàn)在:


             (1)工藝水平低,鑄件質(zhì)量差①鑄件加工余量大。由于缺乏科學(xué)的設(shè)計(jì)指導(dǎo),工藝設(shè)計(jì)人員憑經(jīng)驗(yàn)難以控制變形問(wèn)題,鑄造的加工余量一般比國(guó)外大1—3倍。加工余量大,鑄件的能耗和原材料消耗嚴(yán)重,加工周期長(zhǎng),生產(chǎn)效率低,已成為制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸。②大型鑄件偏析和夾雜物缺陷嚴(yán)重。大型鑄鋼件和大型鋼錠在凝固結(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(wèn)題。③鑄件裂紋問(wèn)題嚴(yán)重。④澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理。由于設(shè)計(jì)不當(dāng),存在卷氣、夾雜等缺陷,導(dǎo)致鑄件出品率和合格率低。⑤模擬軟件應(yīng)用不普及。鑄造過(guò)程模擬是鑄件生產(chǎn)的一個(gè)必要環(huán)節(jié),在國(guó)外,如果沒(méi)有計(jì)算機(jī)模擬技術(shù),就拿不到訂單。我國(guó)的鑄造業(yè)計(jì)算機(jī)模擬起步較早,雖然核心計(jì)算部分開(kāi)發(fā)能力較強(qiáng),但整體軟件包裝能力較差,導(dǎo)致成熟的商業(yè)化軟件開(kāi)發(fā)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)**,相當(dāng)一部分鑄造企業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)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(gòu)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(jiàn),急需對(duì)企業(yè)員工進(jìn)行軟件應(yīng)用培訓(xùn)。⑥普通鑄件的生產(chǎn)能力過(guò)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(jìn)口。


             (2)能耗和原材料消耗高我國(guó)鑄造行業(yè)的能耗占機(jī)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(dá)**的2倍。我國(guó)每生產(chǎn)1噸合格鑄鐵件的能耗為550—700公斤標(biāo)準(zhǔn)煤,國(guó)外為300—400公斤標(biāo)準(zhǔn)煤,我國(guó)每生產(chǎn)1噸合格鑄鋼件的能耗為800—1000公斤標(biāo)準(zhǔn)煤,國(guó)外為500—800公斤標(biāo)準(zhǔn)煤。據(jù)統(tǒng)計(jì),鑄件生產(chǎn)過(guò)程中材料和能源的投入約占產(chǎn)值的55%—70%。中國(guó)鑄件毛重比國(guó)外平均高出10%—20%,鑄鋼件工藝出品率平均為55%,國(guó)外可達(dá)70%。


             (3)環(huán)境污染嚴(yán)重、作業(yè)環(huán)境惡劣我國(guó)除少數(shù)大型企業(yè)如一汽、二汽、大起大重、沈陽(yáng)黎明公司等生產(chǎn)設(shè)備精良、鑄造技術(shù)優(yōu)良、環(huán)保措施基本到位以外,多數(shù)鑄造廠點(diǎn)生產(chǎn)設(shè)備陳舊、技術(shù)落后、一般很少顧及環(huán)保問(wèn)題。上世紀(jì)80年代,政府對(duì)規(guī)模小、技術(shù)水平低、污染嚴(yán)重的企業(yè)進(jìn)行了**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(méi)有得到根本改變。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)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(huì)議上頒發(fā)了環(huán)境保護(hù)獎(jiǎng),獲獎(jiǎng)鑄造廠中沒(méi)有一個(gè)在中國(guó),這與中國(guó)的鑄造大國(guó)地位極不相稱。我國(guó)鑄造業(yè)的環(huán)境問(wèn)題還表現(xiàn)在對(duì)自然資源的超量消耗上。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(shù)脂等粘結(jié)劑、固化劑、舊砂等的運(yùn)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(lái)講是在機(jī)械振動(dòng)和噪聲中進(jìn)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(guó)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13—15噸。以年產(chǎn)2200萬(wàn)噸鑄件計(jì),每年排污物總量為:廢渣440萬(wàn)噸、廢砂近1650萬(wàn)噸、廢氣4億立方米。這些數(shù)據(jù)足以說(shuō)明我國(guó)鑄造行業(yè)環(huán)境問(wèn)題的嚴(yán)峻程度,采用高技術(shù)實(shí)現(xiàn)綠色鑄造是當(dāng)前需要**解決的關(guān)鍵問(wèn)題。


           (4)人才短缺鑄造技術(shù)人才嚴(yán)重短缺是制約我國(guó)鑄造技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。主要表現(xiàn)在:①技術(shù)及管理人員數(shù)量偏少,分布不均,*少的工廠技術(shù)及管理僅占總職工人數(shù)的12%,*多的工廠占到323%,相差27倍之多,國(guó)企尤其是**企業(yè)比例高。②高級(jí)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。③新人才來(lái)源困難。很多高校在上世紀(jì)90年代后不再設(shè)置鑄造**,一些大中企業(yè)的廠辦學(xué)校也有下降趨勢(shì),新人才的來(lái)源日益困難。鑄造人才缺乏的根本原因在于企業(yè)待遇低、工作環(huán)境差。國(guó)有企業(yè)在崗職工年齡40歲以上的占80%,20—40歲的人員很少,出現(xiàn)斷檔。民營(yíng)企業(yè)從事鑄造的**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(guò)**培訓(xùn),許多是農(nóng)民工從事鑄造生產(chǎn)。整個(gè)行業(yè)的技術(shù)水平尤其是質(zhì)量意識(shí)和質(zhì)量控制水平不適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的要求。


             三、我國(guó)鑄造業(yè)發(fā)展的對(duì)策我國(guó)鑄造業(yè)正處在從鑄造大國(guó)向鑄造強(qiáng)國(guó)起步的新階段。必須克服現(xiàn)實(shí)的能源、資源、人才瓶頸和環(huán)境問(wèn)題的困擾。因此,必須抓住機(jī)遇,利用高技術(shù)提升鑄件質(zhì)量,扭轉(zhuǎn)中國(guó)鑄件在**市場(chǎng)上技術(shù)含量不高、價(jià)格低廉的形象。要扶持一批具有優(yōu)勢(shì)的鑄造企業(yè)使之成為具有**競(jìng)爭(zhēng)力的帶動(dòng)中國(guó)鑄件出口的龍頭企業(yè)。


             (1)加強(qiáng)對(duì)鑄造新工藝、新材料、新設(shè)備的研究加強(qiáng)鑄造業(yè)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)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(yīng)注重工藝研究和改進(jìn),同時(shí)又要加強(qiáng)材料工藝及計(jì)算機(jī)模擬等優(yōu)良技術(shù)的采用以穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。實(shí)際上,國(guó)內(nèi)過(guò)分強(qiáng)調(diào)發(fā)展新材料而忽視通用關(guān)鍵材料的工藝設(shè)計(jì)和質(zhì)量穩(wěn)定等方面研究,而生產(chǎn)設(shè)備上許多問(wèn)題卻都出在這里,如三峽使用的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪材料。逐步減少和消除小沖天爐,發(fā)展10噸/小時(shí)以上大型沖天爐,并根據(jù)需要采用外熱送風(fēng)、水冷無(wú)爐襯連續(xù)作業(yè)沖天爐;推行沖天爐?感應(yīng)爐雙聯(lián)熔煉工藝;推廣沖天爐除濕送風(fēng)技術(shù),沖天爐變頻控制技術(shù),增加除塵裝置,減少電力耗費(fèi)。深入開(kāi)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(hù)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(shè)計(jì)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(lái)的新型無(wú)氣隙澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是鑄造工藝的一項(xiàng)重大**,金屬所與一重集團(tuán)利用此技術(shù)已能夠制造大型鑄鋼支承輥。


             (2)開(kāi)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(yīng)的原輔材料體系,根據(jù)不同合金、鑄件特點(diǎn)、生產(chǎn)環(huán)境、開(kāi)發(fā)不同品種的原砂、無(wú)污染的優(yōu)良?xì)ば旧埃蛔ゾo我國(guó)原砂資源的調(diào)研與開(kāi)發(fā),開(kāi)展取代特種砂的研究和開(kāi)發(fā)人造鑄造用砂;研究并推廣使用清潔無(wú)毒的原輔材料,使用無(wú)毒無(wú)味的變質(zhì)劑、精煉劑、粘結(jié)劑,開(kāi)發(fā)環(huán)保型砂芯無(wú)機(jī)粘結(jié)劑;用濕型砂無(wú)毒無(wú)污染粉料光潔劑代替煤粉等;采用高潰散性型砂工藝,如樹(shù)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(qiáng)對(duì)水玻璃砂吸濕性、潰散性研究,尤其應(yīng)大力開(kāi)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(jì),以“減量化?REDUCE、再利用(REUSE)、再循環(huán)(RECYCLE)”為行業(yè)準(zhǔn)則(3R原則),走集約化清潔生產(chǎn)之路,合理使用資源,使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(tái)①針對(duì)企業(yè)存在的共性問(wèn)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(shí)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(shí)際問(wèn)題,這應(yīng)當(dāng)成為鑄造技術(shù)研究的主攻方向。②建立高技術(shù)傳輸平臺(tái)。開(kāi)發(fā)關(guān)鍵件的鑄造技術(shù),實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。通過(guò)與國(guó)外的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)合作,引進(jìn)消化高新鑄造技術(shù),與工廠一道開(kāi)發(fā)關(guān)鍵件的鑄造技術(shù)研究,并轉(zhuǎn)化為新產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。希望政府在這方面加強(qiáng)投入,鼓勵(lì)大的科研機(jī)構(gòu)與大型企業(yè)集團(tuán)共同合作,解決事關(guān)國(guó)計(jì)民生的關(guān)鍵件的國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題。


             (4)注重能源與環(huán)保立法鑄造行業(yè)勞動(dòng)條件惡劣,對(duì)環(huán)境的危害也較大。應(yīng)加大政策法規(guī)對(duì)這方面的限制力度,環(huán)保勞保的準(zhǔn)入門檻也應(yīng)升高,已有的技術(shù)落后、污染嚴(yán)重的鑄造廠點(diǎn)應(yīng)關(guān)閉。提高從事冶煉、澆注和清理作業(yè)的工人和臨時(shí)工的待遇,并為其提供保險(xiǎn)。加強(qiáng)能源的科學(xué)管理,加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)改造或高耗能設(shè)備的更新?lián)Q代。


             (5)制定人才政策,加強(qiáng)技能培訓(xùn)由于鑄造是個(gè)苦臟累的行業(yè),待遇也低,因此學(xué)生不愿學(xué),工人不愿干,許多跨入這個(gè)行業(yè)的人也想盡辦法跳槽,造成人才短缺。**應(yīng)從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮,制定吸引和穩(wěn)定人才的政策。針對(duì)目前許多高校不設(shè)鑄造**的情況,可采取企業(yè)委托培養(yǎng)及廠校聯(lián)合辦學(xué)方式培養(yǎng)人,并且要特別重視對(duì)其計(jì)算機(jī)軟件的培訓(xùn)。通過(guò)建立全國(guó)性和地區(qū)性的技術(shù)培訓(xùn)基地,提高技術(shù)人員和工人的鑄造水平。同時(shí)還要加強(qiáng)鑄造企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)和管理人員的培訓(xùn),使其掌握現(xiàn)代管理知識(shí),建立起現(xiàn)代管理體系,使企業(yè)依靠管理出效益。


             (6)注重自主**加大鑄造企業(yè)的重組和結(jié)構(gòu)調(diào)整,進(jìn)行**化生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)地域化聚集,壯大龍頭企業(yè),使中小企業(yè)圍繞產(chǎn)業(yè)鏈集聚,實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)配套、特殊工序裝備、檢測(cè)設(shè)備、信息網(wǎng)絡(luò)、環(huán)保設(shè)施等資源共享;充分權(quán)衡當(dāng)?shù)氐馁Y源、人力、資本和市場(chǎng),把握優(yōu)勢(shì),突出集群的特點(diǎn)。在企業(yè)、產(chǎn)品集聚的同時(shí),實(shí)現(xiàn)信息的集聚、人才的集聚、技術(shù)的集聚,甚至競(jìng)爭(zhēng)的集聚,產(chǎn)生規(guī)模效應(yīng)。不應(yīng)盲目地購(gòu)買技術(shù)、設(shè)備和產(chǎn)品,必須加強(qiáng)自主**,生產(chǎn)更多滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防安全的高精尖鑄件,并將材料研究融入其中,參與


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