中國鑄鐵件加工的狀況和趨勢

受多方面因素的影響，西方工業(yè)發(fā)達(dá)國家的鑄件產(chǎn)量將會逐漸減少，轉(zhuǎn)而向發(fā)展中國家采購一般鑄件，但同時又會向發(fā)展中國家出口高附加值、高技術(shù)含量的鑄件。

20世紀(jì)80年代初，鑄鐵材料發(fā)展進(jìn)入了蓬勃期，隨后，世界的鑄鐵產(chǎn)量便出現(xiàn)急劇遞減，然而鑄鐵仍是當(dāng)今金屬材料中應(yīng)用的基礎(chǔ)材料，在鑄造合金材料中占有重要地位。 

由于受能源、勞動力價格和環(huán)境因素的影響，西方工業(yè)發(fā)達(dá)國家的鑄件產(chǎn)量將會逐漸減少，轉(zhuǎn)而向發(fā)展中國家采購一般鑄件，但同時又會向發(fā)展中國家出口高附加值、高技術(shù)含量的鑄件。當(dāng)前，世界經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程的加速為我國鑄造業(yè)的發(fā)展提供了機(jī)遇，國際和國內(nèi)市場對我國鑄件的需求呈持續(xù)增長的趨勢。與此同時，鑄鐵作為一種傳統(tǒng)的金屬材料，在其質(zhì)量、性能和價格等方面正面臨著嚴(yán)酷的挑戰(zhàn)。抓緊我國鑄鐵鑄造業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)改造；努力提高鑄件質(zhì)量檔次，提高和理環(huán)境污染的水平，實(shí)現(xiàn)鑄鐵材料的高附加值化是應(yīng)付未來更加激烈的市場競爭，滿足用戶多樣化需求的主要對策。 

　一、我國鑄鐵的生產(chǎn)水平及差距 

　　1．鑄造工藝材料及輔料 

　　我國鑄造工藝材料如原砂、粘土、煤粉、粘結(jié)劑和涂料在品種、性能、質(zhì)量等方面與工業(yè)先進(jìn)國家之間的差距較大，以致我國的鑄件尺寸精度和表面粗糙度比國外差一到兩個等級，鑄件表面缺陷造成的廢品率比國外高幾倍。鑄造用工藝原料的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和商品化仍是一個亟待解決的問題。 

　　2．鑄造工藝過程及鑄件質(zhì)量的檢測與控制 

　　我國在鑄造工藝過程和鑄件質(zhì)量的檢測與控制方面與工業(yè)先進(jìn)國家還存在比較大的差距，主要反映在以下方面： 

　?、勹T造工藝過程的檢測。 

　?、阼T造工藝過程的優(yōu)化和控制。 

　?、坭T件質(zhì)量的檢測。而上述檢測和控制手段的完善是提升我國鑄鐵鑄造生產(chǎn)水平的一個主要內(nèi)容。 

　　3．鑄造工藝裝備 

　　對于鑄造生產(chǎn)，國外廣泛采用流水線大量生產(chǎn)；高壓造型、射壓造型、靜壓造型和氣沖造型；造芯全部用殼芯和冷、熱芯盒工藝。國內(nèi)除汽車等行業(yè)中少數(shù)廠家采用半自動、自動化流水線大量生產(chǎn)外，多數(shù)廠家仍采用較落后的鑄造工藝裝備。 

　　二、鑄鐵熔煉技術(shù) 

　　1．沖天爐技術(shù) 

　　沖天爐居鑄鐵熔煉設(shè)備至今仍擔(dān)負(fù)著80％以上鑄鐵件的熔煉任務(wù)。70年代以后，符合我國特點(diǎn)的爐型和熔煉技術(shù)已逐漸完善和成熟，形成了具特色的多排小風(fēng)口和兩排大間距沖天爐系列。在操作技術(shù)上，從一度追求低焦耗到重視鐵液質(zhì)量，進(jìn)而講求提高技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、勞動衛(wèi)個和環(huán)境保護(hù)的綜合指標(biāo)，逐步開發(fā)應(yīng)用了從爐料處理、修爐、烘爐到配加料、鼓風(fēng)。爐況控制、鐵液檢驗(yàn)等全過程的操作技術(shù)。在較短的歷程中，我們在沖天爐理論研究、爐子結(jié)構(gòu)、修爐材料、送風(fēng)系統(tǒng)、熱能利用、強(qiáng)化底作燃燒、爐內(nèi)氣氛調(diào)整控制、鐵液爐前檢驗(yàn)、消煙除塵、非焦炭化鐵、配料及熔煉過程計(jì)算機(jī)優(yōu)化控制等諸多方自都取得了可喜的成績。 

　　沖火爐的發(fā)展是圍繞著提高性能和生產(chǎn)率，降低消耗，改善操作，減少污染進(jìn)行的。沖天爐性能主要體現(xiàn)在炭的燃燒、爐料的加熱和冶金過程三方面。隨著鑄鐵生產(chǎn)批量的擴(kuò)大和對鑄造生產(chǎn)率及鑄件質(zhì)量要求的提高，沖天爐容量也不斷增加。大容量的沖天爐熔煉狀況更穩(wěn)定，無論技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上比小爐子更具優(yōu)勢。因此，在單一品種大批量生產(chǎn)中，用一臺大容量爐子取代多臺小爐子是合理的、在國際上，沖天爐的發(fā)展主要為等離子體沖大爐、無焦沖天爐、新型回轉(zhuǎn)熔煉爐。 

　　加入WTO將在我們面前展現(xiàn)一個競爭激烈的世界鑄件市場。因此；沖天爐熔煉的發(fā)展將圍繞強(qiáng)化管理、推進(jìn)技術(shù)改造、提高規(guī)模效益進(jìn)行。我國沖天爐技術(shù)的發(fā)展方向主要有以下若干方面： 

　?。?）走專業(yè)化生產(chǎn)道路，提高沖天爐生產(chǎn)率，向大型化、智能化。長期作業(yè)方向發(fā)展。 

　?。?）爐料供應(yīng)專業(yè)化、規(guī)模化。 

　?。?）大力發(fā)展沖天爐配套技術(shù)，同時加強(qiáng)對沖天爐的控制和檢測。 

　?。?）發(fā)展沖天爐一—電爐雙聯(lián)熔煉技術(shù)。 

　?。?）高溫鐵液是沖天爐熔煉的根本要求。 

　　2．電爐技術(shù) 

　　感應(yīng)電爐由于具有鐵液溫度高。成分穩(wěn)定、污染少、便于調(diào)整鐵液成分的優(yōu)點(diǎn)，60年代初，在一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家開始普及。近年來，中頻感應(yīng)熔煉爐的迅速發(fā)展給鑄鐵生產(chǎn)注入了新的活力。 

　　感應(yīng)電爐的發(fā)展和應(yīng)用，使鑄鐵生產(chǎn)進(jìn)入了一個新階段。盡管工頻感應(yīng)電爐存在某些不足，但它在金屬熔煉。鐵液成分調(diào)整。金屬液的升溫和保溫，尤其作為其他熔煉爐的雙聯(lián)用爐仍在普遍應(yīng)用。中頻感應(yīng)電爐特別適合熔煉合金鑄鐵、球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵，它的迅速發(fā)展和所顯示的優(yōu)越性，使其在鑄鐵生產(chǎn)中呈現(xiàn)出被廣泛應(yīng)用的新趨勢。 

　　 三、鑄鐵件的生產(chǎn)狀況和趨勢 

　　1．鑄鐵合金 

　　世界鑄鐵件的生產(chǎn)狀況和趨勢是，灰鑄鐵件的比例明顯下降，但仍占優(yōu)勢。球墨鑄鐵件的產(chǎn)量持續(xù)增長，蠕墨鑄鐵和特種鑄鐵也有了較大的發(fā)展。 

　　全球的灰鑄鐵產(chǎn)量逐年下降，但從鑄鐵中的高強(qiáng)度鑄鐵所占的比重越來越大，加強(qiáng)高強(qiáng)度灰鑄鐵的試驗(yàn)研究無疑是我國灰鑄鐵的發(fā)展方向。 

在鑄鐵產(chǎn)量縮減的情況下，球墨鑄鐵在鑄鐵件中所占的比率依然在擴(kuò)大。在西方發(fā)達(dá)國家，通常用球墨鑄鐵件取代部分灰鑄鐵件和可鍛鑄鐵件。我國球墨鑄鐵鑄件產(chǎn)量比較低，占鑄鐵件的比例遠(yuǎn)小于發(fā)達(dá)國家。此外，我國球墨鑄鐵件在質(zhì)量和生產(chǎn)穩(wěn)定性方面的差距也較大。我國球墨鑄鐵生產(chǎn)較突出的問題是材質(zhì)強(qiáng)韌性上、缺陷多，其原因除爐料、球化處理方法和球化劑等因素外，主要是球化處理前對鐵液含硫量要求過松。因此，為使我國球墨鑄鐵生產(chǎn)能有大幅度的增長，大力實(shí)施能穩(wěn)定提供質(zhì)量可靠的球墨鑄鐵件的配套技術(shù)。 

國內(nèi)外有蠕化工藝和蠕化劑的研究方面都達(dá)到了很高的水平，所研制的蠕化劑種類繁多，已達(dá)近百種。目前，在生產(chǎn)中應(yīng)用的蠕化劑主要是稀土用鐵鎂合金、稀土硅鈣合金和稀土鎂鈦合金。國內(nèi)外現(xiàn)有的蠕化處理工藝主要有沖入法、隨流法、氣動法和型內(nèi)法等。蠕墨鑄鐵已用于大量生產(chǎn)，建有生產(chǎn)線（用感應(yīng)電爐熔化），質(zhì)量基本穩(wěn)定。 

2．鑄鐵合金的發(fā)展 

（1）高強(qiáng)化、薄壁化是我國灰鑄鐵的發(fā)展方向鑄鐵薄壁化、輕量化、強(qiáng)韌化是為了滿足工程界對工程材料節(jié)能性、回用性兩方面的要求，適應(yīng)“人類可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略”的需要。鑄件的“薄壁高強(qiáng)化”正在工程界成為一種趨勢，其技術(shù)應(yīng)用也將日益成熟并迅速拓展，在可以預(yù)見的將來，3～5mm的高強(qiáng)度薄壁球墨鑄鐵件將會大量出現(xiàn)在一般機(jī)電產(chǎn)品中。 

我國高強(qiáng)度灰鑄鐵研究的要求是： 

①提高鐵液溫度，改善鑄鐵冶金質(zhì)量，采用合成鑄鐵熔煉工藝。 

②加強(qiáng)孕育處理技術(shù)。尤其是強(qiáng)化孕育鑄件的研究和推廣。 

③研究和推廣低合金化孕育鑄鐵。 

④調(diào)整化學(xué)成分、控制鑄鐵的Si/C比，以獲得高強(qiáng)度低應(yīng)力鑄鐵。

（2）發(fā)展球墨鑄鐵新品種，采用新工藝 

①加強(qiáng)薄壁大斷面鑄態(tài)球墨鑄鐵技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。

②繼續(xù)開發(fā)和應(yīng)用奧-貝球墨鑄鐵

③發(fā)展奧氏體球墨鑄鐵。這種球墨鑄鐵在石油、化工、海洋與船舶、儀器儀表以及核工程等許多領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景，因而成為近年來球墨鑄鐵領(lǐng)域中一個新的研究領(lǐng)域。 

④采用新的球墨鑄鐵生產(chǎn)工藝。

（3）發(fā)展孕育技術(shù) 

（4）發(fā)展合金鑄鐵  

（5）發(fā)展鑄鐵件表面強(qiáng)化技術(shù)對于特殊應(yīng)用場合，對于希望鑄件表層具有特殊的性能。

四、未來的發(fā)展方向 

我國加入WTO后，鑄鐵鑄造業(yè)的機(jī)遇大于挑戰(zhàn)，在國內(nèi)外兩個市場都有較大的增長潛力。 

未來鑄鐵鑄造業(yè)在以下若干方面將得到發(fā)展： 

（1）以機(jī)床工業(yè)、能源工業(yè)、石化工業(yè)及海洋工程為主要目標(biāo)，以重、高、大、難為特點(diǎn)，開展重大技術(shù)裝備、鑄造技術(shù)的基礎(chǔ)理論研究。發(fā)展數(shù)值模擬、物理模擬及專家系統(tǒng)，使鑄鐵技術(shù)由“經(jīng)驗(yàn)”走向“定量”。 

（2）以汽車工業(yè)、航空航天及核能工業(yè)為主要目標(biāo)，以強(qiáng)韌化、輕量化為特點(diǎn)，開展鑄鐵新材料。新工藝的研究。 

（3）為提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率，增強(qiáng)我國工業(yè)產(chǎn)品在國際市場上的競爭能力，開展鑄造過程自動化、柔性生產(chǎn)單元和系統(tǒng)及集成制造技術(shù)的研究。 

（4）激勵開展有潛在應(yīng)用前景的鑄鐵技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)理論的研究。 

（5）大力發(fā)展提供鑄鐵工藝材料及輔料的專業(yè)化、現(xiàn)代化的企業(yè)。 

（6）發(fā)展綠色集約化鑄造，加大治理鑄造過程對環(huán)境污染的力度，加強(qiáng)對鑄造材料的再生和回用。