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.
一、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，他們采用高新技術主要生產(chǎn)高附加值鑄件。
發(fā)達國家總體上鑄造技術先進、產(chǎn)品質量好、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，鑄造業(yè)是關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，鑄件的質量直接影響著整機的質量和性能。
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)結構看，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。
二、我國鑄造業(yè)存在的問題
我國鑄造行業(yè)的技術水平比發(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，鑄件質量差
①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1—3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。
②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結束后，在冒口根部、鑄件的厚大斷面存在宏觀偏析、晶粒粗大問題。
③鑄件裂紋問題嚴重。
④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，導致鑄件出品率和合格率低。
⑤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，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)對計算機模擬技術望而卻步，缺乏信任。目前這種局面雖有所好轉，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)員工進行軟件應用培訓。
⑥普通鑄件的生產(chǎn)能力過剩，高精密鑄件的制造依然困難，核心技術和關鍵產(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550—700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800—1000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)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、技術水平低、污染嚴重的企業(yè)進行了專業(yè)化調整，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13—15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，采用高技術實現(xiàn)綠色鑄造是當前需要重點解決的關鍵問題�！�(4)人才短缺
鑄造技術人才嚴重短缺是制約我國鑄造技術發(fā)展的關鍵。主要表現(xiàn)在：①技術及管理人員數(shù)量偏少，分布不均，最少的工廠技術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。②高級人才數(shù)量少。鑄造企業(yè)技術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%，20—40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)的技術水平尤其是質量意識和質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，利用高技術提升鑄件質量，扭轉中國鑄件在國際市場上技術含量不高、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的采用以穩(wěn)定產(chǎn)品質量。實際上，國內過分強調發(fā)展新材料而忽視通用關鍵材料的工藝設計和質量穩(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輪材料�！≈鸩綔p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，沖天爐變頻控制技術，增加除塵裝置，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、氣體保護澆注技術，AOD精煉技術和選擇合適的耐火材料提高鑄件的純凈度，提升鑄件質量。采用新型澆注系統(tǒng)和冒口設計原則，提高鑄件質量和工藝出品率。以可視化鑄造技術發(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)質殼芯砂；抓緊我國原砂資源的調研與開發(fā)，開展取代特種砂的研究和開發(fā)人造鑄造用砂；研究并推廣使用清潔無毒的原輔材料，使用無毒無味的變質劑、精煉劑、粘結劑，開發(fā)環(huán)保型砂芯無機粘結劑；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，環(huán)保型砂處理及再生技術；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)構建共性技術和高技術傳輸平臺
①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研究的主攻方向。
②建立高技術傳輸平臺。開發(fā)關鍵件的鑄造技術，實現(xiàn)國產(chǎn)化。通過與國外的研究機構和企業(yè)合作，引進消化高新鑄造技術，與工廠一道開發(fā)關鍵件的鑄造技術研究，并轉化為新產(chǎn)品進入市場。希望政府在這方面加強投入，鼓勵大的科研機構與大型企業(yè)集團共同合作，解決事關國計民生的關鍵件的國產(chǎn)化問題。
(4)注重能源與環(huán)保立法
鑄造行業(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，已有的技術落后、污染嚴重的鑄造廠點應關閉。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)性的技術培訓基地，提高技術人員和工人的鑄造水平。同時還要加強鑄造企業(yè)的領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，使企業(yè)依靠管理出效益。
(6)注重自主創(chuàng)新
加大鑄造企業(yè)的重組和結構調整，進行專業(yè)化生產(chǎn)，實現(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，實現(xiàn)基礎配套、特殊工序裝備、檢測設備、信息網(wǎng)絡、環(huán)保設施等資源共享；充分權衡當?shù)氐馁Y源、人力、資本和市場，把握優(yōu)勢，突出集群的特點。在企業(yè)、產(chǎn)品集聚的同時，實現(xiàn)信息的集聚、人才的集聚、技術的集聚，甚至競爭的集聚，產(chǎn)生規(guī)模效應。不應盲目地購買技術、設備和產(chǎn)品，必須加強自主創(chuàng)新，生產(chǎn)更多滿足國民經(jīng)濟和國防安全的高精尖鑄件，并將材料研究融入其中，參與國際競爭。 |
