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铸造业在我国的发展趋势面向全球化

来源:创新量具 发布时间:2012/11/6 9:06:47
面对全球,信息、技术飞速发展,机械制造业尤其是装备制造业的现代化水平高速提升,中国(这里只讲大陆的情况,不包括台湾和港澳地区)铸造业当清醒认识自己的历史重任和与发达国家的现实差距,大胆利用现代科学技术及管理的最新成果,认清“只有实现高新技术化才能跟上时代步伐”的道理,把握现代铸造技术的发展趋势,采用先进适用技术,实施可持续发展战略,立足现实又高瞻远瞩,以振兴和发展中国铸造业的累累硕果来奠定中国现代工业文明进程的坚实基础。
我国加入WTO和世界进入21世纪以来,人们从不同角度探讨铸造技术的发展并且发表了许多著述,为了给人们提供一个关于我国铸造技术发展现状和发展趋势的整体概念,引发同仁们更深入地思考,笔者就自己的认识以及参考了一些公开发表的文献,同时又吸纳了一些专家学者的意见,形成此文,以供同行参考。
1发达国家铸造技术发展现状
发达国家总体上铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境污染少、原辅材料已形成商品化系列化供应,如在欧洲已建立跨国服务系统。生产普遍实现机械化、自动化、智能化(计算机控制、机器人操作)。
铸铁熔炼使用大型、高效、除尘、微机测控、外热送风无炉衬水冷连续作业冲天炉,普遍使用铸造焦,冲天炉或电炉与冲天炉双联熔炼,采用氮气连续脱硫或摇包脱硫使铁液中硫含量达0.01%,以下:熔炼合金钢精炼多用AOD、VOD等设备,使钢液中H、O、N达到几个或几十个10~6的水平。
在重要铸件生产中,对材质要求高,如球墨铸铁要求P小于0.04%、S小于0.02%,铸钢要求P、S均小于0.025%,采用热分析技术及时准确控制C、S含量,用直读光谱仪2~3 min分析出十几个元素含量且精度高,C、S分析与调控可使超低碳不锈钢的C、S含量得以准确控制,采用先进的无损检测技术有效控制铸件质量。普遍采用液态金属过滤技术,过滤器可适应高温诸如钴基、镍基合金及不锈钢液的过滤。过滤后的钢铸件射线探伤A级合格率提高13个百分点,铝镁合金经过滤,铸件抗拉强度提高50%、伸长率提高100%以上。
采用热风冲天炉、两排大间距冲天炉和富氧送风,电炉采用炉料预热、降低熔化温度、提高炉子运转率、减少炉盖开启时间,加强保温和实行微机控制优化熔炼工艺。在球墨铸铁件生产中广泛采用小冒口和无冒口铸造。铸钢件采用保温冒口、保温补贴,工艺出品率由60%提高到80%。考虑人工成本高和生产条件差等因素而大量使用机器人。由于环保法制严格(电炉排尘有9国规定100~250 mg/m3、冲天炉排尘,11国规定100~1000 mg/m3,或0.25~1.5kg/t铁液;砂处理排尘,8国规定100~250 mg/m3),铸造厂都重视环保技术。
重视开发使用互联网技术,纷纷建立自己的主页、站点。铸造业的电子商务、远程设计与制造、虚拟铸造工厂等飞速发展。
2我国铸造技术发展现状
总体上,我国铸造领域的学术研究并不落后,很多研究成果居国际先进水平,但转化为现实生产力的少。国内铸造生产技术水平高的仅限于少数骨干企业,行业整体技术水平落后,铸件质量低,材料、能源消耗高,经济效益差,劳动条件恶劣,污染严重。具体表现在,模样仍以手工或简单机械进行模具加工;铸造原辅材料生产供应的社会化、专业化、商品化差距大,在品种质量等方面远不能满足新工艺新技术发展的需要;铸造合金材料的生产水平、质量低;生产管理落后;工艺设计多凭个人经验,计算机技术应用少;铸造技术装备等基础条件差;生产过程手工操作比例高,现场工人技术素质低;仅少数大型汽车、内燃机集团铸造厂采用先进的造型制芯工艺,大多铸造企业仍用震压造型机甚至手工造型,制芯以桐油、合脂和粘土等粘结剂砂为主。大多熔模铸造厂以水玻璃制壳为主;低压铸造只能生产非铁或铸铁中小件,不能生产铸钢件;用EPC技术稳定投入生产的仅限于排气管、壳体等铸件,生产率在30型/h以下,铸件尺寸精度和表面粗糙度水平低;虽然建成了较完整的铸造行业标准体系,但多数企业被动执行标准,企业标准多低于GB(国标)和ISO(国际标准)。
近年开发推广了一些先进熔炼设备,提高了金属液温度和综合质量,如外热式热风冲天炉开始应用,但为数少,使用铸造焦的仅占1%。一些铸造非铁合金厂仍使用燃油、焦炭坩埚炉等落后熔炼技术。冲天炉—电炉双联工艺仅在少数批量生产的流水线上得以应用。少数大、中型电弧炉采用超高功率(600~700kVA/t)技术。开始引进AOD、VOD等精炼设备和技术,提高了高级合金铸钢的内在质量。重要工程用的超低碳高强韧马氏体不锈钢,采用精炼技术提高钢液纯净度,改善性能。0Crl6Ni5Mo、Crl3Ni5Mo铸造马氏体不锈钢在保持原有韧性基础上,屈强比由0.70~0.75提高到0.85~0.90,强度提高30%~60%,硬度提高20%~50%。
高强度、高弹性模量灰铸铁用于机床铸件,高强度薄壁灰铸铁件铸造技术的应用,使最薄壁厚达4—16mm的缸体、缸盖铸件本体断面硬度差小于HB30,组织均匀致密。灰铸铁表面激光强化技术用于生产。人工智能技术在灰铸铁性能预测中应用。蠕墨铸铁已在汽车排气管和大马力柴油机缸盖上应用,汽车排气管使用寿命提高4—5倍。钒钛耐磨铸铁在机床导轨、缸套和活塞环上应用,寿命提高1~2倍。高、中、低铬耐磨铸铁在磨球、衬板、杂质泵、双金属复合轧辊上使用,寿命提高。应用过滤技术于缸体、缸盖等调高强度薄壁铸件流水线生产中,减少了夹渣、气孔缺陷,改善了铸件内在质量。
我国铸造技术发展趋势
3.1铸造合金材料
以强韧化、轻量化、精密化、高效化为目标,开发铸铁新材料;重点研制奥贝球墨铸铁(ADl)热处理设备,尽快制定国家标准,推广奥贝球墨铸铁新技术(如中断热落砂法、中断正火法等);开发薄壁高强度灰铸铁件制造技术、铸铁复合材料制造技术(如原位增强颗粒铁基复合材料制备技术等)、铸铁件表面或局部强化技术(如表面激光强化技术等)。
3.2铸造原辅材料
建立新的与高密度粘土型砂相适应的原辅材料体系,根据不同合金、铸件特点、生产环境、开发不同品种的原砂、少无污染的优质壳芯砂,抓紧我国原砂资源的调研与开发,开展取代特种砂的研究和开发人造铸造用砂;将湿型砂粘结剂发展重点放在新型煤粉及取代煤粉的附加物开发上。
铝合金铸件生产中,着重解决无污染、高效、操作简便的精炼技术、变质技术、晶粒细化技术和炉前快速检测技术,针对不同牌号、不同用途的合金,采用计算机数值模拟技术研究固溶、时效处理工艺参数的优化,以发挥材料潜能、提高材料性能。引进和消化RID、FI等先进精炼技术,提高铝合金熔炼水平。
3.4砂型铸造
大力改善铸件内在、外部质量(如尺寸精度与表面粗糙度)、减少加工余量,进一步推广应用气冲、高压、射压和挤压造型等高度机械化、自动化、高密度湿砂型造型工艺是今后中小型铸件生产的主要发展方向。采用纳米技术改性膨润土,或采用在膨润土中加助粘结剂技术来提高膨润土质量,是推广应用湿型砂造型工艺的关键。
3,5特种铸造
开发熔模铸造模具、模料新技术,用硅溶胶或硅酸乙酯做粘结剂造型;采用精密、大型、薄壁熔模铸件成形技术;采用快速成形技术替代传统蜡模成形技术,简化工艺,缩短生产周期;研制适合我国的压蜡设备、制壳机械手、燃油型壳焙烧炉;开发优质型壳粘结剂,增加可铸合金种类、扩大工艺适用面。
深入研究压铸充型、凝固规律,开发新型压铸设备及控制系统,改善液面加压系统性能以满足工艺要求;开展半固态合金压铸及新型压铸涂料研究;开发新压铸技术及金属基复合材料、镁合金、高铝锌基合金等压铸新合金材料;采用快速原型制造技术制作压铸模。
3.6质量保障
研究市场经济条件下,铸件产品质量的概念、含义、指标评价体系及具体量值;研究铸造企业质量体系特点、结构、质量手册编写方法、体系要素支撑标准的构成及建立、贯彻的方法;为适应全球经贸一体化的趋势,加快推行、主动申请质量(1S09000)、安全、环境(1SOl4000)等第三方认证制度,加快采用国际标准的步伐,以取得参与市场竞争的权利。扎实深入到企业(团体)业务实践的细节,策划有效的解决方案,使管理体系真实调整到提高产品
(服务
)质量、防止浪费,提高效率,满足顾客要求的基准目标上来,建立质量保证及环境管理体系。
铸造技术的发展必然要为社会进步和经济发展的大局所左右,“绿色铸造”的概念体现了高速发展着的文明进程的人性化特征和经济可持续发展的总体要求。
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