2014鑄鐵件實用鑄造技術(shù)交流會報告剪輯

《金屬加工》記者 田文華，周筱壯

據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2013年我國各類鑄件總產(chǎn)量為4450萬噸，其中全國灰鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、可鍛鑄鐵件、合金鑄鐵等鑄鐵件累計總產(chǎn)量約3800萬t，占比超80%，鑄鐵件生產(chǎn)無論在裝備制造還是在鑄造領(lǐng)域都占有重要地位。在此背景下，2014年11月24～26日，由金屬加工雜志社主辦的“2014鑄鐵件實用鑄造技術(shù)交流會”在濟南成功舉辦。

會議特約行業(yè)和企業(yè)的專家有：中國鑄造協(xié)會顧問、資深鑄造專家李傳栻，北京第一機床廠原總鍛冶師、國務(wù)院特殊津貼專家馬敬仲，中國鑄造協(xié)會顧問、有突出貢獻專家、機械工業(yè)生產(chǎn)力促進中心原副總工程師曾藝成，中國鑄造協(xié)會顧問、中國一拖集團有限公司原副總工程師鞏濟民，中國鑄造協(xié)會/學(xué)會顧問、東風(fēng)汽車公司鑄造一廠原總工程師萬仁芳，一汽特種鑄造廠廠長、中鑄協(xié)汽車零部件分會秘書長馬順龍，河南省南陽市西峽內(nèi)燃機進排氣管有限責(zé)任公司副總工程師趙新武，沈陽銀豐機床鑄造有限公司研究中心總經(jīng)理李春榮，山東開泰集團技術(shù)總監(jiān)、山東大學(xué)教授劉如偉，青島四八零八廠高級工程師熊星之等，參會的知名企業(yè)有濟南重汽、洛陽一拖、天津夏利、山東時風(fēng)、廣西玉柴、寧夏共享、大王金泰、常州南車汽車零部件、本溪鋼鐵、山東正道、河北太行機械等。

專家報告內(nèi)容豐富、翔實，全面展示了我國鑄鐵生產(chǎn)領(lǐng)域技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展概貌和方向。

本次交流會特設(shè)專家答疑專場，10位專家齊聚一堂，針對與會代表提交的生產(chǎn)中遇到的質(zhì)量問題，分析原因，給出解決方案，大部分獲得了滿意答案。答疑現(xiàn)場氣氛熱烈，互動有序，代表們表示形式新穎，獲益匪淺。

26日下午，大會組織與會代表參觀了中國重汽濟南鑄鍛中心和山東開泰集團，其現(xiàn)代化的鑄造生產(chǎn)線及廠容廠貌給會議代表留下了深刻印象，也為緊湊而有效的鑄鐵實用鑄造技術(shù)交流會畫上了圓滿的句號。

隨著我國汽車行業(yè)的高速發(fā)展，汽車輕量化概念的深入推進，鋁鎂合金應(yīng)用勢頭不斷擴大。但近年來，灰鑄鐵件在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用有所回升，主要是缸體、缸蓋鑄件相比鋁合金，其高強度、減震性和耐高溫性能具有可比優(yōu)勢。對此，李傳栻指出：20世紀80年代中期以后，出于輕量化的考慮，汽車設(shè)計方面，汽油機缸體、缸蓋的材質(zhì)開始出現(xiàn)了用鋁合金代替灰鑄鐵的趨向。以歐洲為例，到2007年，缸體、缸蓋鑄件采用鋁合金材質(zhì)者即快速增長到50%左右，大有很快就全部取代灰鑄鐵的勢頭。

但是，從2007年開始，情況有了很值得關(guān)注的變化：2007～2009年間，兩種材質(zhì)缸體、缸蓋的用量大體上保持穩(wěn)定、平衡的態(tài)勢；從2010年起，進一步出現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)的態(tài)勢，鋁合金缸體、缸蓋的用量緩慢下降，與之相應(yīng)，灰鑄鐵缸體、缸蓋的用量呈現(xiàn)了逐漸增長的態(tài)勢。近二三十年來，這種情況是頗為罕見的，其主要原因是：隨著對燃料利用率和廢氣排放的要求日益嚴格，內(nèi)燃機廢氣排放的溫度不斷提高，鋁合金高溫力學(xué)性能方面的弱勢日益顯現(xiàn)；冶煉鋁的能耗很大，煉制1t鋁需耗能45000kW·h左右，約是煉制1t生鐵的10倍。用鋁合金鑄件代替灰鑄鐵件，雖然實現(xiàn)了輕量化，但大幅度增加了產(chǎn)品的總體能耗；比之灰鑄鐵件，鋁合金鑄件的生產(chǎn)成本明顯較高。

曾藝成： 球墨鑄鐵應(yīng)用處于關(guān)鍵期

2013年我國球墨鑄鐵產(chǎn)量1160萬t，已超過灰鑄鐵產(chǎn)量的一半，成為鑄鐵的重要材料之一，球墨鑄鐵在我國各領(lǐng)域的研發(fā)和應(yīng)用呈現(xiàn)出可喜的局面。

會上曾藝成闡述了我國球墨鑄鐵生產(chǎn)技術(shù)近年來取得的進展，認為包括高純生鐵在內(nèi)的球化劑、孕育劑、脫硫劑、預(yù)處理劑等鑄造輔助材料的供應(yīng)和質(zhì)量有很大改善，國內(nèi)外出現(xiàn)了各種目前標準中沒有的性能優(yōu)異的新一代新牌號球墨鑄鐵，如硅強化高強度鐵素體球墨鑄鐵、高強度高沖擊韌性低溫鐵素體球墨鑄鐵、高強度高塑性珠光體球墨鑄鐵，以及耐熱、耐蝕高鎳奧氏體球墨鑄鐵，并對其生產(chǎn)質(zhì)量控制進行了詳盡的分析，指出我國球墨鑄鐵件行業(yè)生產(chǎn)專業(yè)化程度、質(zhì)量穩(wěn)定性和一致性正在不斷提高，已具備生產(chǎn)高端球墨鑄鐵件的基本條件，正處于由大變強關(guān)鍵時期。

萬仁芳： 蠕墨鑄鐵應(yīng)用再崛起

20世紀七八十年代，蠕墨鑄鐵研究在我國曾風(fēng)靡一時，然而直到21世紀初，隨著蠕墨鑄鐵在汽車缸體、缸蓋上的應(yīng)用成功，才真正進入應(yīng)用與發(fā)展階段，且與ADI、高韌性球墨鑄鐵并稱“新鐵器時代”的象征。相比灰鑄鐵，蠕墨鑄鐵在強度、鑄造性能、耐熱性能和成本上有其獨特優(yōu)勢。會上，萬仁芳結(jié)合汽車行業(yè)蠕墨鑄鐵的應(yīng)用現(xiàn)狀，對蠕墨鑄鐵的蠕化率定義，球墨鑄鐵與蠕墨鑄鐵的形態(tài)、區(qū)分和聯(lián)系進行了詳細解讀，介紹了半球化法、干擾法、弱球化法制備蠕墨鑄鐵的手段。目前，商用車發(fā)動機的缸蓋、缸體采用蠕墨鑄鐵材質(zhì)已基本得到認可，國內(nèi)商用車內(nèi)燃機主流生產(chǎn)廠家都已成功開發(fā)出了蠕墨鑄鐵缸蓋、缸體鑄件，產(chǎn)量也逐年有所增加，尤其是玉林柴油機集團鑄造廠，其蠕墨鑄鐵缸蓋產(chǎn)量已占缸蓋總量的30%，產(chǎn)量、質(zhì)量、綜合廢品率均為行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先。萬總認為，蠕墨鑄鐵比高牌號灰鑄鐵有更高的強度、更好的鑄造性能、耐熱性能和更低的成本，應(yīng)重點發(fā)展。

萬總表示，由于熔煉原生鋁要比鐵的能耗多出9～10倍，如果站在全球環(huán)境高度而不僅僅某個行業(yè)的角度看，一味的輕量化并不是十分妥當，即使站在行業(yè)的角度看，由于蠕墨鑄鐵缸體能做的更小，在輕量化方面也比鋁合金有優(yōu)勢。

馬敬仲： 樹脂砂應(yīng)用關(guān)鍵在管理

目前，在我國鑄鐵型砂中應(yīng)用的主要是呋喃樹脂砂，經(jīng)過幾十年的生產(chǎn)實踐，工藝已然成熟，但鑄件質(zhì)量問題依然存在的原因何在？馬敬仲從樹脂砂的原輔材料、樹脂砂的環(huán)境溫度與濕度的影響、樹脂砂的發(fā)氣量、樹脂砂的刺激味、樹脂砂操作與管理問題等方面，進行了全面分析，并為應(yīng)用企業(yè)提出建議，指出高質(zhì)量的原砂，合格的樹脂與固化劑，是保證樹脂砂性能的基礎(chǔ)。樹脂砂的質(zhì)量控制中一定要充分了解環(huán)境溫度與濕度對樹脂砂強度、起膜時間、可使用時間的影響，并采取相應(yīng)的措施，否則將導(dǎo)致樹脂砂質(zhì)量的失控；不少鑄造企業(yè)常有一個誤區(qū)，認為樹脂砂透氣性很好，因而忽視了樹脂砂的排氣措施，這是錯誤的。樹脂砂是有機粘結(jié)劑，發(fā)氣量大且集中，很快形成峰值，氣體來不及排出時，則形成氣孔；精細的操作與嚴格的管理是樹脂砂質(zhì)量控制的核心，但目前不少廠皆未執(zhí)行到位。

馬老認為，樹脂砂質(zhì)量的控制是原輔材料、工藝、設(shè)備、管理4個方面有機結(jié)合的系統(tǒng)工程，其中材料是基礎(chǔ)，工藝是核心，設(shè)備是條件，管理是保證，這4方面如一輛車的4個輪子缺一不可。目前，用樹脂砂工藝生產(chǎn)出一流的鑄件已不是一件難事，也沒有懸而不決的關(guān)鍵問題需要解決，難的是操作不精細，管理不嚴格，這正是我國從鑄造大國走向強國中企業(yè)要努力做好的兩件大事。

馬順龍： 汽車鑄鐵業(yè)發(fā)展趨于細分

汽車是我國經(jīng)濟發(fā)展的支柱行業(yè)，汽車零部件鑄造業(yè)是我國鑄造領(lǐng)域的龍頭，其鑄造技術(shù)應(yīng)用具有很大的示范作用。會上，馬順龍秘書長詳細闡釋了汽車鑄造領(lǐng)域的發(fā)展及技術(shù)應(yīng)用。報告分析，中國汽車業(yè)連續(xù)快速發(fā)展，對汽車鑄鐵件需求市場巨大，同時汽車的節(jié)能減排和激烈競爭，對汽車鑄鐵件提出了新要求，對汽車鑄鐵業(yè)的發(fā)展模式也產(chǎn)生了巨大影響，具體可分為四類：一是有大型整車整機集團為依托的大型汽車鑄造企業(yè)；二是有整車整機廠為依托的一般汽車鑄造企業(yè)；三是無整車整機廠為依托或主機廠參股的大型汽車鑄造企業(yè)；四是伴隨汽車發(fā)展而快速發(fā)展的中小鑄造企業(yè)，這類企業(yè)水平參次不齊，問題也較多。

對于汽車零部件材質(zhì)的應(yīng)用也可細分為：

（1）灰鑄鐵件 在汽車上有代表性的是汽缸體，其發(fā)展方向是薄壁高強度，其實現(xiàn)方式主要有兩類：一是低碳當量工藝，主要是通過降低灰鑄鐵的的C、Si含量，提高鑄鐵的強度。二是高碳當量、合金化工藝，且正在向多元微合金化提高強度的方向發(fā)展。

（2）球墨鑄鐵 在汽車上有代表性的主要是曲軸、凸輪軸、中后橋殼、各類支架、殼體等零件，目前正向鑄態(tài)高強度珠光體基體球墨鑄鐵與鑄態(tài)高韌性鐵素體球墨鑄鐵發(fā)展。

（3）蠕墨鑄鐵 在汽車排氣管、大功率發(fā)動機缸蓋等汽車鑄件上獲得了廣泛應(yīng)用，一方面可以通過設(shè)計減輕缸蓋重量，另一方面可提高缸蓋的使用性能，提高發(fā)動機的功率。

（4）等溫淬火球墨鑄鐵 由于其材料性能優(yōu)異，在歐美發(fā)達國家取得迅速發(fā)展，在貨車底盤、發(fā)動機和轎車曲軸等都已成功應(yīng)用。

（5）特殊鑄鐵 如高硅鉬球墨鑄鐵、中硅鉬蠕墨鑄鐵、高鎳球墨鑄鐵相續(xù)出現(xiàn)在排氣管等耐熱性要求越來越高的鑄件上。

鞏濟民： 熔煉設(shè)備有待走出誤區(qū)

熔煉工序是提供優(yōu)質(zhì)合格鐵液、保證鑄件成分合格的基礎(chǔ)，在企業(yè)設(shè)備類型與布局上，如何根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品特點、技術(shù)資金實力合理選擇，目前在我國還存在一些不同聲音。鞏濟民對20世紀八九十年代意大利克里斯蒂羅鑄造廠和2012年德國梅特曼鑄造廠熔煉車間設(shè)計的特點進行實例分析，闡述其“大同”和“小異”?！八街梢怨ビ瘛?，通過外熱風(fēng)沖天爐應(yīng)用，以及感應(yīng)電爐爐型、監(jiān)測、使用壽命對比，鞏總認為沖天爐仍然是重要的鑄鐵熔煉設(shè)備，且沖天爐-有芯感應(yīng)電爐雙聯(lián)是一種很好的熔煉方式。沖天爐與同為鑄鐵熔煉爐的感應(yīng)電爐和電弧爐相比，其優(yōu)點是鐵液過冷度低并在大規(guī)模、連續(xù)生產(chǎn)上有突出優(yōu)勢，其不足之處是其熱效率低。目前，一方面是一些部門和地區(qū)把沖天爐視為落后設(shè)備“一刀切”關(guān)停，且大有蔓延的趨勢，但另一方面有些企業(yè)又花高價從國外引進沖天爐，這看似矛盾的作法至少說明兩個問題：一是目前我國還有不少人對沖天爐缺乏客觀公正的認識；二是國內(nèi)沖天爐的應(yīng)用技術(shù)還明顯落后于發(fā)達國家。另外，先進、合理的鑄鐵熔煉車間設(shè)計應(yīng)包含選用先進的工藝和設(shè)備，在數(shù)量和質(zhì)量上滿足造型線對鐵液的需求，安全、快捷的物流，以及細、凈的爐料管理等內(nèi)容，對于汽車行業(yè)應(yīng)建立現(xiàn)代化的汽車鑄鐵件生產(chǎn)基地。

趙新武： 排氣歧管鑄造技術(shù)追求適用性

近年來，隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，排氣歧管生產(chǎn)工藝技術(shù)發(fā)展很快，但是每一種工藝生產(chǎn)方法都有其特點，因此有其適用性。趙新武副總工程師分享了西峽在排氣歧管鑄造中分別采用潮模砂、自硬砂、殼型背丸、鐵模覆砂及負壓殼型生產(chǎn)的技術(shù)應(yīng)用與經(jīng)驗。針對鑄件工作溫度迅速提高，材質(zhì)技術(shù)要求越來越高，耐熱鑄鐵材料不斷升級，以及耐熱鑄鋼材料已現(xiàn)應(yīng)用的趨勢，介紹了各種牌號材質(zhì)排氣歧管鑄件材料特性及補縮技術(shù)特點，詳細分析了高鎳球墨鑄鐵排氣歧管鑄件泄漏，渦輪增壓發(fā)動機功率、扭矩不足，以及排氣歧管鑄件開裂漏氣失效等問題的影響因素，給出了具體解決方案。趙總介紹，為了提高排氣歧管的質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本，近年來西峽公司開發(fā)了多鐘排氣歧管生產(chǎn)技術(shù)方法，生產(chǎn)工藝方法不同，出現(xiàn)的缺陷不盡相同，其解決技術(shù)措施也不完全相同。另外由于鑄件結(jié)構(gòu)的不同、工藝方法的不同，采用的技術(shù)方法雖然方向、方案相同，但具體技術(shù)細節(jié)也不相同，這就是鑄造工藝設(shè)計的特殊特性。

李春榮： 機床鑄件生產(chǎn)有美學(xué)

由于機床鑄件具有的減震性、耐磨性及高強韌性的要求，特別在數(shù)控機床高端裝備快速發(fā)展的今天，機床鑄件的鑄造水平尤顯重要。李春榮總經(jīng)理指出，隨著市場競爭的不斷加劇，對裝備制造業(yè)母機——機床也提出了更高的要求，不再單純要求經(jīng)久耐用，而對機床整機加工精度和外觀也有了更高的要求，現(xiàn)在機床鑄件的趨勢是更加強調(diào)高剛度、低應(yīng)力和良好的加工性能，即高強度、低硬度、低壁厚敏感性，更重要的是要穩(wěn)定控制，這些都對原材料質(zhì)量及熔煉技術(shù)提出了更高要求。同時，李總詳細分析了機床鑄件的結(jié)構(gòu)特性、材質(zhì)特性及外觀特性，指出我國以前對“美”在機械制造中的作用重視不夠，出口的產(chǎn)品不太重視把美學(xué)運用到造型中去，因此產(chǎn)品雖然在性能、堅固等方面達到國際水平，但仍缺乏競爭力。