2014铸铁件实用铸造技术交流会报告剪辑

《金属加工》记者 田文华，周筱壮

据相关部门统计数据显示，2013年我国各类铸件总产量为4450万吨，其中全国灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁件、合金铸铁等铸铁件累计总产量约3800万t，占比超80%，铸铁件生产无论在装备制造还是在铸造领域都占有重要地位。在此背景下，2014年11月24～26日，由金属加工杂志社主办的“2014铸铁件实用铸造技术交流会”在济南成功举办。

会议特约行业和企业的专家有：中国铸造协会顾问、资深铸造专家李传栻，北京第一机床厂原总锻冶师、国务院特殊津贴专家马敬仲，中国铸造协会顾问、有突出贡献专家、机械工业生产力促进中心原副总工程师曾艺成，中国铸造协会顾问、中国一拖集团有限公司原副总工程师巩济民，中国铸造协会/学会顾问、东风汽车公司铸造一厂原总工程师万仁芳，一汽特种铸造厂厂长、中铸协汽车零部件分会秘书长马顺龙，河南省南阳市西峡内燃机进排气管有限责任公司副总工程师赵新武，沈阳银丰机床铸造有限公司研究中心总经理李春荣，山东开泰集团技术总监、山东大学教授刘如伟，青岛四八零八厂高级工程师熊星之等，参会的知名企业有济南重汽、洛阳一拖、天津夏利、山东时风、广西玉柴、宁夏共享、大王金泰、常州南车汽车零部件、本溪钢铁、山东正道、河北太行机械等。

专家报告内容丰富、翔实，全面展示了我国铸铁生产领域技术应用与发展概貌和方向。

本次交流会特设专家答疑专场，10位专家齐聚一堂，针对与会代表提交的生产中遇到的质量问题，分析原因，给出解决方案，大部分获得了满意答案。答疑现场气氛热烈，互动有序，代表们表示形式新颖，获益匪浅。

26日下午，大会组织与会代表参观了中国重汽济南铸锻中心和山东开泰集团，其现代化的铸造生产线及厂容厂貌给会议代表留下了深刻印象，也为紧凑而有效的铸铁实用铸造技术交流会画上了圆满的句号。

随着我国汽车行业的高速发展，汽车轻量化概念的深入推进，铝镁合金应用势头不断扩大。但近年来，灰铸铁件在汽车领域的应用有所回升，主要是缸体、缸盖铸件相比铝合金，其高强度、减震性和耐高温性能具有可比优势。对此，李传栻指出：20世纪80年代中期以后，出于轻量化的考虑，汽车设计方面，汽油机缸体、缸盖的材质开始出现了用铝合金代替灰铸铁的趋向。以欧洲为例，到2007年，缸体、缸盖铸件采用铝合金材质者即快速增长到50%左右，大有很快就全部取代灰铸铁的势头。

但是，从2007年开始，情况有了很值得关注的变化：2007～2009年间，两种材质缸体、缸盖的用量大体上保持稳定、平衡的态势；从2010年起，进一步出现了逆转的态势，铝合金缸体、缸盖的用量缓慢下降，与之相应，灰铸铁缸体、缸盖的用量呈现了逐渐增长的态势。近二三十年来，这种情况是颇为罕见的，其主要原因是：随着对燃料利用率和废气排放的要求日益严格，内燃机废气排放的温度不断提高，铝合金高温力学性能方面的弱势日益显现；冶炼铝的能耗很大，炼制1t铝需耗能45000kW·h左右，约是炼制1t生铁的10倍。用铝合金铸件代替灰铸铁件，虽然实现了轻量化，但大幅度增加了产品的总体能耗；比之灰铸铁件，铝合金铸件的生产成本明显较高。

曾艺成： 球墨铸铁应用处于关键期

2013年我国球墨铸铁产量1160万t，已超过灰铸铁产量的一半，成为铸铁的重要材料之一，球墨铸铁在我国各领域的研发和应用呈现出可喜的局面。

会上曾艺成阐述了我国球墨铸铁生产技术近年来取得的进展，认为包括高纯生铁在内的球化剂、孕育剂、脱硫剂、预处理剂等铸造辅助材料的供应和质量有很大改善，国内外出现了各种目前标准中没有的性能优异的新一代新牌号球墨铸铁，如硅强化高强度铁素体球墨铸铁、高强度高冲击韧性低温铁素体球墨铸铁、高强度高塑性珠光体球墨铸铁，以及耐热、耐蚀高镍奥氏体球墨铸铁，并对其生产质量控制进行了详尽的分析，指出我国球墨铸铁件行业生产专业化程度、质量稳定性和一致性正在不断提高，已具备生产高端球墨铸铁件的基本条件，正处于由大变强关键时期。

万仁芳： 蠕墨铸铁应用再崛起

20世纪七八十年代，蠕墨铸铁研究在我国曾风靡一时，然而直到21世纪初，随着蠕墨铸铁在汽车缸体、缸盖上的应用成功，才真正进入应用与发展阶段，且与ADI、高韧性球墨铸铁并称“新铁器时代”的象征。相比灰铸铁，蠕墨铸铁在强度、铸造性能、耐热性能和成本上有其独特优势。会上，万仁芳结合汽车行业蠕墨铸铁的应用现状，对蠕墨铸铁的蠕化率定义，球墨铸铁与蠕墨铸铁的形态、区分和联系进行了详细解读，介绍了半球化法、干扰法、弱球化法制备蠕墨铸铁的手段。目前，商用车发动机的缸盖、缸体采用蠕墨铸铁材质已基本得到认可，国内商用车内燃机主流生产厂家都已成功开发出了蠕墨铸铁缸盖、缸体铸件，产量也逐年有所增加，尤其是玉林柴油机集团铸造厂，其蠕墨铸铁缸盖产量已占缸盖总量的30%，产量、质量、综合废品率均为行业内领先。万总认为，蠕墨铸铁比高牌号灰铸铁有更高的强度、更好的铸造性能、耐热性能和更低的成本，应重点发展。

万总表示，由于熔炼原生铝要比铁的能耗多出9～10倍，如果站在全球环境高度而不仅仅某个行业的角度看，一味的轻量化并不是十分妥当，即使站在行业的角度看，由于蠕墨铸铁缸体能做的更小，在轻量化方面也比铝合金有优势。

马敬仲： 树脂砂应用关键在管理

目前，在我国铸铁型砂中应用的主要是呋喃树脂砂，经过几十年的生产实践，工艺已然成熟，但铸件质量问题依然存在的原因何在？马敬仲从树脂砂的原辅材料、树脂砂的环境温度与湿度的影响、树脂砂的发气量、树脂砂的刺激味、树脂砂操作与管理问题等方面，进行了全面分析，并为应用企业提出建议，指出高质量的原砂，合格的树脂与固化剂，是保证树脂砂性能的基础。树脂砂的质量控制中一定要充分了解环境温度与湿度对树脂砂强度、起膜时间、可使用时间的影响，并采取相应的措施，否则将导致树脂砂质量的失控；不少铸造企业常有一个误区，认为树脂砂透气性很好，因而忽视了树脂砂的排气措施，这是错误的。树脂砂是有机粘结剂，发气量大且集中，很快形成峰值，气体来不及排出时，则形成气孔；精细的操作与严格的管理是树脂砂质量控制的核心，但目前不少厂皆未执行到位。

马老认为，树脂砂质量的控制是原辅材料、工艺、设备、管理4个方面有机结合的系统工程，其中材料是基础，工艺是核心，设备是条件，管理是保证，这4方面如一辆车的4个轮子缺一不可。目前，用树脂砂工艺生产出一流的铸件已不是一件难事，也没有悬而不决的关键问题需要解决，难的是操作不精细，管理不严格，这正是我国从铸造大国走向强国中企业要努力做好的两件大事。

马顺龙： 汽车铸铁业发展趋于细分

汽车是我国经济发展的支柱行业，汽车零部件铸造业是我国铸造领域的龙头，其铸造技术应用具有很大的示范作用。会上，马顺龙秘书长详细阐释了汽车铸造领域的发展及技术应用。报告分析，中国汽车业连续快速发展，对汽车铸铁件需求市场巨大，同时汽车的节能减排和激烈竞争，对汽车铸铁件提出了新要求，对汽车铸铁业的发展模式也产生了巨大影响，具体可分为四类：一是有大型整车整机集团为依托的大型汽车铸造企业；二是有整车整机厂为依托的一般汽车铸造企业；三是无整车整机厂为依托或主机厂参股的大型汽车铸造企业；四是伴随汽车发展而快速发展的中小铸造企业，这类企业水平参次不齐，问题也较多。

对于汽车零部件材质的应用也可细分为：

（1）灰铸铁件 在汽车上有代表性的是汽缸体，其发展方向是薄壁高强度，其实现方式主要有两类：一是低碳当量工艺，主要是通过降低灰铸铁的的C、Si含量，提高铸铁的强度。二是高碳当量、合金化工艺，且正在向多元微合金化提高强度的方向发展。

（2）球墨铸铁 在汽车上有代表性的主要是曲轴、凸轮轴、中后桥壳、各类支架、壳体等零件，目前正向铸态高强度珠光体基体球墨铸铁与铸态高韧性铁素体球墨铸铁发展。

（3）蠕墨铸铁 在汽车排气管、大功率发动机缸盖等汽车铸件上获得了广泛应用，一方面可以通过设计减轻缸盖重量，另一方面可提高缸盖的使用性能，提高发动机的功率。

（4）等温淬火球墨铸铁 由于其材料性能优异，在欧美发达国家取得迅速发展，在货车底盘、发动机和轿车曲轴等都已成功应用。

（5）特殊铸铁 如高硅钼球墨铸铁、中硅钼蠕墨铸铁、高镍球墨铸铁相续出现在排气管等耐热性要求越来越高的铸件上。

巩济民： 熔炼设备有待走出误区

熔炼工序是提供优质合格铁液、保证铸件成分合格的基础，在企业设备类型与布局上，如何根据生产规模、产品特点、技术资金实力合理选择，目前在我国还存在一些不同声音。巩济民对20世纪八九十年代意大利克里斯蒂罗铸造厂和2012年德国梅特曼铸造厂熔炼车间设计的特点进行实例分析，阐述其“大同”和“小异”。“他山之石，可以攻玉”，通过外热风冲天炉应用，以及感应电炉炉型、监测、使用寿命对比，巩总认为冲天炉仍然是重要的铸铁熔炼设备，且冲天炉-有芯感应电炉双联是一种很好的熔炼方式。冲天炉与同为铸铁熔炼炉的感应电炉和电弧炉相比，其优点是铁液过冷度低并在大规模、连续生产上有突出优势，其不足之处是其热效率低。目前，一方面是一些部门和地区把冲天炉视为落后设备“一刀切”关停，且大有蔓延的趋势，但另一方面有些企业又花高价从国外引进冲天炉，这看似矛盾的作法至少说明两个问题：一是目前我国还有不少人对冲天炉缺乏客观公正的认识；二是国内冲天炉的应用技术还明显落后于发达国家。另外，先进、合理的铸铁熔炼车间设计应包含选用先进的工艺和设备，在数量和质量上满足造型线对铁液的需求，安全、快捷的物流，以及细、净的炉料管理等内容，对于汽车行业应建立现代化的汽车铸铁件生产基地。

赵新武： 排气歧管铸造技术追求适用性

近年来，随着汽车工业的快速发展，排气歧管生产工艺技术发展很快，但是每一种工艺生产方法都有其特点，因此有其适用性。赵新武副总工程师分享了西峡在排气歧管铸造中分别采用潮模砂、自硬砂、壳型背丸、铁模覆砂及负压壳型生产的技术应用与经验。针对铸件工作温度迅速提高，材质技术要求越来越高，耐热铸铁材料不断升级，以及耐热铸钢材料已现应用的趋势，介绍了各种牌号材质排气歧管铸件材料特性及补缩技术特点，详细分析了高镍球墨铸铁排气歧管铸件泄漏，涡轮增压发动机功率、扭矩不足，以及排气歧管铸件开裂漏气失效等问题的影响因素，给出了具体解决方案。赵总介绍，为了提高排气歧管的质量、降低生产成本，近年来西峡公司开发了多钟排气歧管生产技术方法，生产工艺方法不同，出现的缺陷不尽相同，其解决技术措施也不完全相同。另外由于铸件结构的不同、工艺方法的不同，采用的技术方法虽然方向、方案相同，但具体技术细节也不相同，这就是铸造工艺设计的特殊特性。

李春荣： 机床铸件生产有美学

由于机床铸件具有的减震性、耐磨性及高强韧性的要求，特别在数控机床高端装备快速发展的今天，机床铸件的铸造水平尤显重要。李春荣总经理指出，随着市场竞争的不断加剧，对装备制造业母机——机床也提出了更高的要求，不再单纯要求经久耐用，而对机床整机加工精度和外观也有了更高的要求，现在机床铸件的趋势是更加强调高刚度、低应力和良好的加工性能，即高强度、低硬度、低壁厚敏感性，更重要的是要稳定控制，这些都对原材料质量及熔炼技术提出了更高要求。同时，李总详细分析了机床铸件的结构特性、材质特性及外观特性，指出我国以前对“美”在机械制造中的作用重视不够，出口的产品不太重视把美学运用到造型中去，因此产品虽然在性能、坚固等方面达到国际水平，但仍缺乏竞争力。