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)達國家的鑄件產量將會逐漸減少，轉而向發(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、高技術含量的鑄件。

20世紀80年代初，鑄鐵材料發(fā)展進入了蓬勃期，隨后，世界的鑄鐵產量便出現(xiàn)急劇遞減，然而鑄鐵仍是當今金屬材料中應用的基礎材料，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)達國家的鑄件產量將會逐漸減少，轉而向發(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、高技術含量的鑄件。當前，世界經(jīng)濟全球化進程的加速為我國鑄造業(yè)的發(fā)展提供了機遇，國際和國內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，在其質量、性能和價格等方面正面臨著嚴酷的挑戰(zhàn)。抓緊我國鑄鐵鑄造業(yè)的結構調整和技術改造；努力提高鑄件質量檔次，提高和理環(huán)境污染的水平，實現(xiàn)鑄鐵材料的高附加值化是應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、粘結劑和涂料在品種、性能、質量等方面與工業(yè)先進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準化、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量的檢測與控制 

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

　　①鑄造工藝過程的檢測。 

　　②鑄造工藝過程的優(yōu)化和控制。 

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

　　3．鑄造工藝裝備 

　　對于鑄造生產，國外廣泛采用流水線大量生產；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 

　　1．沖天爐技術 

　　沖天爐居鑄鐵熔煉設備至今仍擔負著80％以上鑄鐵件的熔煉任務。70年代以后，符合我國特點的爐型和熔煉技術已逐漸完善和成熟，形成了具特色的多排小風口和兩排大間距沖天爐系列。在操作技術上，從一度追求低焦耗到重視鐵液質量，進而講求提高技術、經(jīng)濟、勞動衛(wèi)個和環(huán)境保護的綜合指標，逐步開發(fā)應用了從爐料處理、修爐、烘爐到配加料、鼓風。爐況控制、鐵液檢驗等全過程的操作技術。在較短的歷程中，我們在沖天爐理論研究、爐子結構、修爐材料、送風系統(tǒng)、熱能利用、強化底作燃燒、爐內氣氛調整控制、鐵液爐前檢驗、消煙除塵、非焦炭化鐵、配料及熔煉過程計算機優(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率，降低消耗，改善操作，減少污染進行的。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。隨著鑄鐵生產批量的擴大和對鑄造生產率及鑄件質量要求的提高，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，無論技術上還是經(jīng)濟上比小爐子更具優(yōu)勢。因此，在單一品種大批量生產中，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)展將圍繞強化管理、推進技術改造、提高規(guī)模效益進行。我國沖天爐技術的發(fā)展方向主要有以下若干方面： 

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

　?。?）爐料供應專業(yè)化、規(guī)?；?。 

　?。?）大力發(fā)展沖天爐配套技術，同時加強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。 

　?。?）高溫鐵液是沖天爐熔煉的根本要求。 

　　2．電爐技術 

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

　　感應電爐的發(fā)展和應用，使鑄鐵生產進入了一個新階段。盡管工頻感應電爐存在某些不足，但它在金屬熔煉。鐵液成分調整。金屬液的升溫和保溫，尤其作為其他熔煉爐的雙聯(lián)用爐仍在普遍應用。中頻感應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，使其在鑄鐵生產中呈現(xiàn)出被廣泛應用的新趨勢。 

　　 三、鑄鐵件的生產狀況和趨勢 

　　1．鑄鐵合金 

　　世界鑄鐵件的生產狀況和趨勢是，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。 

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

在鑄鐵產量縮減的情況下，球墨鑄鐵在鑄鐵件中所占的比率依然在擴大。在西方發(fā)達國家，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量比較低，占鑄鐵件的比例遠小于發(fā)達國家。此外，我國球墨鑄鐵件在質量和生產穩(wěn)定性方面的差距也較大。我國球墨鑄鐵生產較突出的問題是材質強韌性上、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能有大幅度的增長，大力實施能穩(wěn)定提供質量可靠的球墨鑄鐵件的配套技術。 

國內外有蠕化工藝和蠕化劑的研究方面都達到了很高的水平，所研制的蠕化劑種類繁多，已達近百種。目前，在生產中應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、氣動法和型內法等。蠕墨鑄鐵已用于大量生產，建有生產線（用感應電爐熔化），質量基本穩(wěn)定。 

2．鑄鐵合金的發(fā)展 

（1）高強化、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“人類可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略”的需要。鑄件的“薄壁高強化”正在工程界成為一種趨勢，其技術應用也將日益成熟并迅速拓展，在可以預見的將來，3～5mm的高強度薄壁球墨鑄鐵件將會大量出現(xiàn)在一般機電產品中。 

我國高強度灰鑄鐵研究的要求是： 

①提高鐵液溫度，改善鑄鐵冶金質量，采用合成鑄鐵熔煉工藝。 

②加強孕育處理技術。尤其是強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調整化學成分、控制鑄鐵的Si/C比，以獲得高強度低應力鑄鐵。

（2）發(fā)展球墨鑄鐵新品種，采用新工藝 

①加強薄壁大斷面鑄態(tài)球墨鑄鐵技術的開發(fā)和應用。

②繼續(xù)開發(fā)和應用奧-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域都具有廣闊的應用前景，因而成為近年來球墨鑄鐵領域中一個新的研究領域。 

④采用新的球墨鑄鐵生產工藝。

（3）發(fā)展孕育技術 

（4）發(fā)展合金鑄鐵  

（5）發(fā)展鑄鐵件表面強化技術對于特殊應用場合，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)的機遇大于挑戰(zhàn)，在國內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）以機床工業(yè)、能源工業(yè)、石化工業(yè)及海洋工程為主要目標，以重、高、大、難為特點，開展重大技術裝備、鑄造技術的基礎理論研究。發(fā)展數(shù)值模擬、物理模擬及專家系統(tǒng)，使鑄鐵技術由“經(jīng)驗”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，以強韌化、輕量化為特點，開展鑄鐵新材料。新工藝的研究。 

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

（4）激勵開展有潛在應用前景的鑄鐵技術應用基礎理論的研究。 

（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，加強對鑄造材料的再生和回用。