精密铸造行业淘汰落后产能的研究

2017-03-10 12:46:37 来源： 点击：

熔模铸造是一种先进的少无切削加工的零件成型工艺，与其他铸造工艺相比，它具以下的独特优点：

1）能铸造形状极为复杂的零件，如内腔复杂的航空发动机空心叶片，大型薄壁复杂的结构零件等，熔模铸造都是唯一的或最好的成型方法；

2）铸件尺寸精度高、表面粗糙度低，铸件的精度最好可达到CT3级, 粗糙度最低可达到Ra1.6, 从而大量节省了零件机械加工;

3）可以铸造各种金属材料, 包括难于加工的合金或含有易于氧化的元素的合金，如特殊钢、高温合金、钛合金、铝合金等。因此熔模铸造是高端制造业中不可缺少的基础工艺。

与其他的铸造成型工艺相比，熔模铸造工艺的工序多,生产周期长,能源消耗高,因而生产成本高。在发展这项工艺时要把好两个方向, 一是要掌握该工艺的应用方向, 要以产品质量要求的难度为目标，不能将这种先进而昂贵的工艺用于生产低附加值的简单产品上, 而必须是其他成型工艺不能替代的，才能体现它的高贵价值, 这就要求不断的完善该工艺技术底蕴，充分发挥该工艺的优势，以此去开发高端的新产品：二是要创新和完善该项工艺技术，在熔模铸造工艺大的前提下，对其各工序细节的工艺技术、专用装备、辅助材料进行创新优化，以克服该工艺的不足，从而扩大其应用范围。

二、我国精铸行业两种工艺的利弊分析及产品方向

由于历史发展的原因，目前我国熔模铸造行业存在着两种水平的工艺，即简称硅溶胶精铸工艺和水玻璃精铸工艺。

1）硅溶胶精铸工艺。这是目前发达国家通用的熔模铸造工艺，它以优质的中温模料制造模型，以硅溶胶作为粘结剂，以锆英和硅铝系材料作耐火材料，通过除湿干燥制造型壳为基本的熔模铸造工艺。

硅溶胶精铸工艺的优势和不足是：

①铸件质量档次高。尺寸精度可达CT3至CT5级, 粗糙度可达Ra1.6至Ra3.2, 铸造缺陷少；

②生产过程环保。由于粘结剂是水基的硅溶胶, 故生产过程无有害排放。

③生产周期长。主要是制壳时粘结剂与耐火涂层靠恒温除湿干燥脱水形成强度, 一般需要三至四天。

④辅料成本高。优质的中温模料及制壳材料价格高。

⑤能耗高。主要是制壳周期长和型壳焙烧要达到1100℃, 故拉高了能耗，一般硅溶胶精铸工艺吨铸件能耗约为1.2-1.6吨标煤，按其铸件特徵要求的不同而略有区别。

综上所述，硅溶胶精铸工艺是一项国际公认的先进的铸造工艺，对某些高端产品来说，它是其他工艺不能代替的, 应予存在和发展， 其成本和能耗高的弊端须由企业用价格的杠杆来限制低附加值产品的生产。并在生产中推扩节能降耗优质的新装备、新技术和新材料。

2）水玻璃精铸工艺。是上世纪五十年代在引进前苏联技术的基础上，经过不断完善而形成的我国传统的熔模铸造工艺，它是以石蜡为主的低温模料制造模型，以水玻璃作为粘结剂，以石英及铝矾土或硬质粘土为耐火材料，以氯盐水溶液作硬化剂，通过化学硬化的方式制造型壳为基本的熔模铸造工艺。

水玻璃精铸工艺与硅溶胶精铸工艺相比, 其优势和不足是：

①铸件精度偏低。尺寸精度可达CT5至CT7级, 粗糙度可达Ra6.3至Ra12.5, 与硅溶胶精铸工艺相比,一般均低两级左右。但由于其熔模铸造的工艺特点，可以生产各种批量的形状复杂薄壁的中小型精细化铸件。

②辅料成本低廉。温模料及制壳材料价格低廉，总的制造成本低。

③生产周期短。由于制壳过程是化学硬，制壳周期一般一天, 比硅溶胶精铸工艺快四倍。

④能耗较低。与硅溶精铸工艺相比,制模制壳不需恒温控制、制壳的生产周期短和型壳焙烧温度为仅为900℃, 故能耗相对较低，一般水玻璃精铸工艺吨铸件能耗约为0.6-0.8吨标煤，仅为硅溶胶精铸工艺的－半。

⑤生产过程需环保治理。由于粘结剂是水玻璃，需用酸性氯盐水溶液进行硬化,故制壳过程产生氨气，型壳脱蜡时，排放的废水中残存有少量硬剂，特别是型壳焙烧过程会产生酸性氯盐挥发物的有害排放, 必须进行治理。

综上所述, 水玻璃精铸工艺是一项相对廉价的熔模铸造工艺，在我国汽车、工程机械、轨道交通、泵阀等行业有着广泛的市场, 并将为今后制造业实现零部件轻量化的节能降耗措施开创道路。但由于该工艺会产生氨气及氯盐烟气, 因此应淘汰规模过小没有治理条件的小型作坊式企业，建立月产量在400吨以上规模的有严格的环保治理条件的企业。

三、水玻璃精铸工艺中落后工艺、设备及材料的分析

水玻璃精铸工艺主要应从环保治理上着手进行改进，经对该工艺现况分析后，提出以下几点整顿意见：

1）淘汰落后的小规模作坊式小企业。由于该工艺产品附加值相对较低，若企业规模过小，则设有经济能力治理有害排放，建议水玻璃精铸工艺生产企业最小生产规模为年产5000吨，可要求在限定时间内达到。

2）制壳用化学硬化剂的改造。现有氯化铵硬化剂在硬化反应时产生氨气，氯化铝硬化剂PH值达1.5, 型壳焙烧时排放腐蚀性烟气，建议这两种硬化剂限制使用, 推荐使用氯化镁或其混合硬化剂，使制壳间无氨气，或面层采用硅溶胶粘结剂以免除化学硬化剂。

3）焙烧炉烟气排放的治理。型壳在焙烧时, 型壳中残留硬化剂及反应物会挥发到烟气中, 因此凡水玻璃精铸工艺的型壳焙烧炉, 均需附有烟气处理系统。要淘汰以煤为燃料的焙烧炉，推荐使用电阻焙烧炉。

4）感应熔炼电炉的更新换代。由于精密铸造的零件偏小，故均采用容量比较小的中频感应电炉，以免浇注时间过长而增加了合金液的保温用电，为提高电炉的功率因素和减少电损耗，应逐步选用先进的IGBT半导体模块的逆变电路的中频电源, 同时当前广为使用的并联逆变电路的中频电源产生高次谐波, 如企业规模稍大, 熔炼电炉多时，将影响电网安全运行，且电耗偏高，故这类电源应逐步退出使用。

四、硅溶胶精铸工艺中落后工艺、设备及材料的分析

硅溶胶精铸工艺主要应从节能高效和循环经济上着手进行改进，经对该工艺现况分析后，提出以下几点整顿意见：

1) 从多方面着手降低制壳的能耗。主要可从硅溶胶中加入快干剂，或采用真空除湿设备等缩短制壳周期，或提高制壳干燥间的利用率, 以达到节约电能的效果, 使吨铸件制模制壳的电耗降到800度以下。

2) 采用节能喷咀的焙烧炉或电阻焙烧炉。淘汰以煤为燃料的焙烧炉，凡以油或天然气为燃料时均应采用节能喷咀式焙烧炉, 可使烟气温度降至80℃以下，可以节约燃料50%。

3) 感应熔炼电炉的更新换代。由于精密铸造的零件偏小，故均采用容量小的中频感应电炉，以免浇注时间过长而增加了合金液的保温用电，为提高电炉的功率因素和减少电损耗，应逐步选用先进的IGBT半导体模块的逆变电路的中频电源, 同时当前广为使用的并联逆变电路的中频电源产生高次谐波, 如企业规桎稍大, 熔炼电炉多时，将影响电网安全运行，且电耗偏高，故这类电源应逐步退出使用。

4) 型壳废砂及酸洗钝化废水的再生处理回用。

①精铸生产中会产生大量的废型壳，生产1吨合格铸件将产生约1.2吨左右的废型壳，废型壳中约含有10%以上的锆英砂粉及80%以上的煅烧高岭土，如不进行回用而废弃，虽无化学性质的危害，但会破坏植背，而且也是极大的资源浪废，因此精铸企业的废型壳不能任意排放，而应有专用处理条件进行再生回用，或集中存放，由专门的企业进行再生处理。

②不锈钢精铸件的酸洗钝化目前仍是世界通用的处理工艺，由于在酸洗钝化的废液中含有微量重金属元素，以及在清洗的废水中含有酸，因此不能自由排放，必须有与酸洗钝化设备配套的废水处理和回用的专门设备，达到完全无废水排放。

五、“十二五”期间精密铸造分行业淘汰落后建议表