我國鑄造業發展中一些問題的探討

張伯明

（中國鑄造協會顧問）

1 我國的鑄件市場

2010年世界鑄件總產量比2009年增加了13.7%，達到了9167萬t，盡管未達到2007年的峰值9490萬t，但也表明世界經濟正從美國次貸危機引起的經濟衰退中走出。而我國2010年產量則達到了3960萬t，占世界總產量的的43.2%。2011年中國鑄件的產量會超過4150萬t，比2010年又增加了4%.

我國仍是個發展中國家，由于底子薄、人口多、地域廣，因此在未來的5 a中，各項經濟指標會繼續增長，鑄件產量也不例外。現在應用鑄件的各下游行業的“十二五”規劃已出來。根據這些規劃增長速度來估算（見表1），至2015年我國鑄件產量將至6300萬t.當然，有些行業的規劃有些冒進，為此，中國鑄造協會慎重地僅按年6%的增長速度規劃，即我國鑄件2015年的產量將為5000萬t.但從2011年產量情況估計，在2015年應在5500萬t左右。

2 鑄造企業的改造勢在必行

市場的需求在增加，鑄造企業招工的難度也十分明顯，這必然會加快鑄造企業現代化改造、升級的步伐，以便節省人力，增加勞動生產率。2011年對于500余家鑄造設備制造商是形勢大好的一年。2001年他們的工業總產值僅是20多億元，2010年達到400多億元，2011年增速又達到了25%.

2.1 2011年新增造型線

表1 我國各主要行業的鑄件消耗量

表2列出了鑄造裝備企業在2011年所供的造型線清單。盡管還是不完全統計，但所供數據確實驚訝：有箱線62條，其中外資公司20條；無箱造型線垂直分型148條，水平分型的53條，共計201條，其中利用國外技術的有73條；自硬砂造型線307條；覆砂造型線38條，消失模生產線50條，總計新增機械化、自動化造型線658條。假設有箱自動線的能力為3萬t/a，無箱線1.5萬t/a，自硬砂線3000t/a，覆砂造型線和消失模生產線各5000t/a，則2011年我國新增現代化造型能力為630萬t/a，這個數據是2010年（3960萬t）比2009年（3530萬t）增加的鑄件產量430萬t的近1.5倍。

表2 2011年銷售造型線情況 條

2.2 2011年新增熔煉設備

在熔煉上，2011年能統計到的數字是：江陰鑄造設備廠提供了沖天爐27臺，總噸位290t/h，青島青力環保設備有限公司23臺，共170t/h，青島爐力公司40臺（以小為主），武穴八環公司100臺（以小為主）；各主要公司提供的中頻電爐如表3所示。按主要廠所占比例估算，2011年全國新增鑄鐵熔煉電爐在500套以上，總個爐體噸位超過5000t.

表3 2011年主要企業變頻電爐銷售情況 套

3 技改中一些問題的討論

3.1 技改的目的

我國鑄造能力原本就有40%～50%的能力沒有發揮，真正有訂單而任務完不成的企業數也不多，而且絕大部分企業都是手工操作，需有大量的勞動人力，勞動強度又十分大，因此現代化的技術改造用于原有企業的機械化、自動化，或原有設備的更新改造，解放勞動力、提高生產率、改善勞動條件，則應該大大的鼓勵。要是關掉一些手工操作點，把他們的任務移到現代化工廠中來，則也應鼓勵。但如果既無定單，又沒經驗，盲目上生產能力，雖然不算低水平重復建設，但對企業本身、對整個鑄造行業都無多大好處。華北有一企業，整體規劃年產5萬t鑄件，有一幾跨的大車間，起重能力達到75 t，可生產大型鑄鋼、鑄鐵件，還有一個鑄鐵車間按有垂直分型和東久水平分型自動線各一條，廠房好、設備好、環境好，但已建成3年，年產不到3000t，東久線至今未開動，不能不說是極大的浪費與可惜。誠然在使用現代化裝備的同時，也可聽到不少地方仍有上手工操作的低水平鑄造企業，此時，地方政府與協會就應該利用準入制度的要求來進行勸阻。

3.2 造型線的管理

對于使用現代化裝備，又有生產任務的企業，也有一些問題值得去考慮，例如造型線的開動率與利用率。

開動率是：

利用率是：

開動率表明了設備運行中狀態的好壞以及金屬液、坭芯、型砂等配套水平。利用率則更考慮了企業任務的飽滿情況。在國外的鑄造企業都要求造型線按額定設計生產率運行，因此他們就只有一個如何提高開動率的問題，他們要求開動率至少應在85%以上。

中國鑄造協會曾對24家重點企業的51條自動線（51條線中國產僅兩條）進行了統計，結果如表4所示。從表可以看出，配有自動造型線的企業，開動率比較理想，表明設備的制造品質和企業的維護水平都較高。其中開動率不高的還在于鐵液、坭芯等配套不全而造成。統計反映出的主要問題是利用率不高，平均僅62%。按設備設計能力運行的僅5家，不到全部線的10%。使用率大于85%的僅一拖、濰柴、朝陽飛馬三家，說明這51條線中還有近30%的能力未發揮，推而廣之，全國有近4000條的各種造型線（包括自硬砂生產線），它們的使用率也類似與此，所以這是一個值得思考的問題。這也表明，如果我們能采用各種措施，在“十二五”末真能壓縮掉10000家全靠手工的鑄造點，不僅不會影響我們國家的鑄件產量，而且在保證產量的同時還能提高鑄件的質量。

協會在2011年10月對國內鑄造企業在用自動造型生產線運行情況進行了調查。根據協會掌握的資料，國內鑄造企業在用自動造型線的廠家應超過100家，而卻只有24家鑄造企業反饋回了統計表。從調查結果來看，一方面是國內在用自動造型生產線的鑄造企業沒有認真對待此項調查工作；而從深層次角度來看，我們大部分國內鑄造企業根本就沒有對造型線的運行狀況進行跟蹤統計，也沒有對造型線發生故障的原因進行詳細的分析、研究，從而加以改進，以提高造型線的開動率，使之達到設計水平。大部分鑄造企業仍停留在顯示具有高端鑄造設備，但怎樣利用這些高端設備，使之達到設計水平，并最大限度地提高設備的使用率卻處于無人問津的狀況。甚而有之，本人在參觀一家使用垂直分型自動線的鑄造廠時，湊巧鐵液未到，全線停運，我問到設備開動率多高時，廠長說100%，我說不對呀，在等鐵液就沒有運行，原因是廠長根本就不知道開動率、使用率，也不知如何去管理。這充分體現了我們企業的管理水平還處于一個相對較低的層次，相對于較高的技術水平和設備能力來說，我們的管理水平更要滯后許多。

3.3 熔煉爐的選擇

在現代化技改中，使用何種爐子來熔煉鑄鐵成了討論的中心。在電爐誕生之前，各國基本上都用沖天爐化鐵，各先進工業國家都能用沖天爐生產各種牌號的各種等級的鑄件。在使用合理的爐料及正確的配料系統時，單一沖天爐都能使鐵液的碳當量控制在±0.05%以內，確保了鑄件質量的一致性，有利于繼后的切削加工。“基液”熔煉制的貫徹，首先簡化了沖天爐的操作，其次又能保證不同等級牌號鑄件以及同等牌號壁厚不同鑄件的生產，確保了鑄件本體性能達到設計的要求。至今世界上70%的鐵液仍是由沖天爐熔煉的。電爐出現的較晚，上世紀60年代剛啟用時曾發現過電爐鐵液的白口傾向大，目前已經清楚只要采用合適的增碳劑以及孕育工藝就可解決這個問題。所以應該說兩種爐型都可滿足鑄件的工藝技術要求，采用那種爐子完全取決于生產類型、投資及成本比較，不存在誰先進、誰落后的問題。比較統一的認識是：在單件小批生產、鑄件牌號變動頻繁時采用電爐較好；在大批量生產時，尤其是鐵液需求量大于10t/h時采用沖天爐熔煉更為合理。一汽鑄造有限公司在考察歐洲鑄造企業后也得出了同樣的結論。

從投資上看，要是把供電系統也算在內，則國外認為電爐的總投資要大于沖天爐。

從環保上看，兩種爐子都是污染源，僅是電爐在室內不易見到，而我國采用的沖天爐在外面，又無除塵裝置，造成了對外的污染。實際上電爐的煙塵也必須收集并集中處理，沖天爐更要對爐氣進行除塵等處理才可使用。現在沖天爐除塵系統都能把粉塵的排放控制在10mg/m3以下，完全可滿足北京、上海等地的環保要求。因此某些地方的環保部門，簡單地采用禁用沖天爐熔煉的規定是錯誤的、不合理的。按照他們的做法，瑞士、荷蘭、比利時、奧地利等國家不應有沖天爐存在，但恰恰相反，這些國家用了沖天爐，而環保水平比我國更高。

能耗比較也應是評定選用裝備的準則之一。降低能耗是國家的強行要求，也是整個地球可持續發展、為子孫著想的要求。節能對于每個企業也意味著降低成本。鑄造生產的能耗中，金屬的熔煉占到總能耗的50%～70%，所以節能重點應在熔煉工部。從理論上講，把1t 24℃室溫的鐵料熔化到1500℃的鐵液，需要1322600k J的熱量，這基本上是固定的。鎮江鑄造焦的發熱量為30400k J/kg。把1t的鐵料化到1500℃需焦碳43 kg，合標煤42.38kgce。每k W·h的電能能產生3600k J的熱，所以化1t鐵需367.4 k W·h的電。按發熱量換算，1kW·h=0.123kgce標煤，相當于45kgce標煤。但若從發電及輸電角度看，企業所用的1度電，相當于0.4 kgce的標煤，所以化1t鐵，一次耗能是146.9kgce的標煤，是焦碳化鐵的3倍以上。使用沖天爐，企業的裝電量僅在35kW/t左右。而用電爐，則裝機容量要在500k W/t～1000k W/t.要是大家都用電爐，則存在當地的供電能力是否足夠的問題。考慮我國是個焦碳生產大國，所以應該鼓勵采用焦碳化鐵，當然在使用焦碳時必須對沖天爐的排放有所處理。

表4 造型線運行狀況統計表

實際耗能不僅要看能源種類，還要看熔煉設備的效率，二者結合才能得出真正的熔煉能耗。中頻電爐的效率在70%左右，最好的沖天爐僅65%，一般在35%～40%，電爐有優勢（見圖1～圖3）。

圖1 中頻電爐的熱平衡

圖2 冷風沖天爐的熱平衡

圖3 熱風沖天爐的熱平衡

把能源種類與設備綜合起來，德國著名生產電爐的容克公司做了不同爐型熔煉鑄鐵一次性能耗的比較（見圖4）。從圖4看出，在達到同樣鑄鐵要求的前提下，中頻電爐的耗能～6200M J/t，相當于203.9kgce標煤;冷風沖天爐在～5300M J/t，相當于174.3kgce標煤;而外熱式熱風沖天爐僅～4400M J/t，相當于144.7kgce標煤，其比值分別是1.41︰1.20︰1.0，即沖天爐化鐵的節能效果是十分明顯的。綜上所述，這也是國內廣大鑄造工作者強力要求發展大型（10t/h以上）外熱式沖天爐的原因。為便于組織生產，在沖天爐之后應配一感應電爐進行雙聯，雙聯熔煉又能在單一爐熔煉基礎下節能20%.

3.4 加強成本管理

采用現代化的裝備，必然會提高勞動生產率，從而能降低生產成本，這是西方工業發達國家走過的道路。20年前，我國曾有一種“不改等死、改了找死”的論調，它反映了他們看到了改造的必要性，但又看不到改造后對產量和質量的好處。現在招工難已成為事實，一個好的手工造型工月工資已達5000元/月～7000元/月，相當于城市中高級職稱的技術人員工資，而且企業在付高薪后還難以找到這樣的技術工人。這迫使許多企業走機械化、自動化的道路，這絕對是正確的。某鑄造下水道管件的企業用垂直分型自動造型線加覆膜砂制芯替代手工造型、濕型（芯）工藝后，使每天2人造D N 200口徑的管件僅10箱20件的水平，一下就跳躍到 100件/h，從而使生產成本降低500元/t以上。

我國金屬原材料價格已逐漸接近國際市場水平（見表5）。國外的鑄造廠化鐵基本不用生鐵，電爐和沖天爐都用廢鋼和回爐料。歐洲廢鋼價位在330歐元/t～400歐元/t，相當于人民幣2700元/t～3280元/t，和國內價格3000元/t～3200元/t持平。焦炭在歐洲約445歐元/t～460歐元/t（相當于人民幣3650元/t～3780元/t），幾乎是國內的一倍。若考慮我們大量使用3900元/t～4000元/t左右的生鐵（國外生鐵的價格相當于人民幣3300元/t～4600元/t），而國外不用的情況，盡管我們的焦碳比人便宜，但實際投入爐料的價格已相差無幾。因此，我們的優勢在于便宜的勞動力。但這種優勢也在逐漸減小，同時國家已注意貧富的問題，提出了最低工資年漲13%的標準，這勢必推動提高整體工資水平的要求。許多鑄造廠老板都認為現已到了不能承擔的地步。為此做了一個生產成本構成的調查見表6。從表6看出，國內各企業的人工費用占整個生產成本的百分比已從5年前的8%～10%上升到現在的15%（個別廠達到并超過了國外的水平），增加了50%以上。雖然整體占比還不及國外的1/2，但如果考慮人的貢獻，也即勞動生產率，我國仍有很多企業僅是國外的1/3～1/2，則我國人力資源的優勢就十分有限了。從國外的企業看，自動化能有效地降低人工的費用。同一個廠，通過改造并進一步加強管理，使人員費用從32%降低到25%（原材料價格的上漲也使人員工資比例下降）。表6也充分顯示，生產鑄件越大，勞動生產率越高，人工費用就越低（表中第10和11行）。我國汽車行業的鑄造廠機械化自動化水平高，他們的生產成本組成基本和國外相近，只是絕對值不同而已。

表5 一些數據的對比

鑄造行業本身是控制不了原材料價格的，要想生存就必須加強管理、控制生產成本、提高勞動生產率，應在同樣生產成本下生產出質量更好的鑄件方面下功夫。就像很多企業對造型線的利用率不關心一樣，在生產成本組成的調查中也發現好些企業，尤其是手工生產的小企業，他們的財務數據不完整，許多企業領導只關心盈與虧，而不去從數字中分析如何提高企業管理、降低成本的途徑。這和國外的差距十分大。國外不僅是整個鑄造企業，而是每個車間都是經濟核算單位，每月末要做生產成本的預算，每月初要對上月經濟數據進行審查，實際情況與預算數據必須控制在±3%以內，超過3%要向上作口頭報告，超過5%要做出書面報告（節約或降低也要說明原因），從而企業領導人對如何降低成本的要點十分清楚。誠然，國內也有做的非常好的企業，新興鑄管就根據自己的特點創造了一套類似國外的預決算制度，而且完全做到了信息化，為此，他們的產品成本都比其他企業低200元/t～300元/t.在鋼鐵企業大虧本的2011年下半年，他們仍然能有較好的利潤，受到了國資委的表彰。

表6 2011年生產成本組成比較表 %

機械化、自動化水平越高，環保設施越全，企業的能耗也越高，因為這都是耗能的裝備。國外對工人的勞動一樣也有十分苛刻的要求，無論是塵煙濃度、噪音水平，還是室內工作溫度都有嚴格規定，要達到這些規定，許多地方都是要耗能的。例如室內溫度要求在17℃以上，就要有一套完整的供熱系統。參觀德國的許多工廠，大都是在老廠房內有一流的設施，抬頭一看都有一套后加的燃油供熱系統。盡管如此，從表4對比可以看出，國內的能耗費用仍大都比國外高一倍以上。這有技術的原因，但更多的是管理不嚴造成。此外，應充分認識到加強勞動保護，不僅是安全生產的硬性要求，而且也是尊重工人，以人為本，留住工人的最好措施。

3.5 在技改時必須考慮鑄件質量

在同樣的生產成本下生產出更優質的鑄件也能為企業創造更好的市場，從而得以持續發展。盡管我們鑄件的本體強度、內在質量以及均勻性、一致性方面和國外相比仍有很大的差距，即我們的產品質量標準要比國外低，但我們的鑄件廢品率仍高居不下。2011年德國杜塞爾多夫鑄造展覽會上，我國從各個系統組織了龐大隊伍去參加，其中有兩位廠長對我講：“和人家一比，我們的鑄件展不出去”；有二位德國朋友也對我講“你們怎么把廢品也拿出來展覽，你們拿出來前不選呀？”。我認為這是對我們質量意識的最好描述，許多企業深受計劃經濟的影響，不重視產品質量，也另一方面反映了我們基礎管理的薄弱。

4 結束語

在探討上述一些問題之后，我想向大家推薦我們原機械部副部長、中國鑄協原理事長陸燕遜同志去年在中國機械制造工藝協會上講的四句話：“工藝出精品，精品創品牌，品牌出效益，效益促發展“。這指出，我們鑄造業在發展中要通過扎實的基礎技術工作和管理，制造出高質量的鑄件，然后要像“密烘鑄鐵”那樣創出自己的品牌，一旦有品牌基本上就會有效益，有了效益企業就有資金可更進一步的做大做強。

［1］張伯明主編.鑄造手冊鑄鐵卷［M］.第3版.北京：機械工業出版社，2011.

［2］中國鑄造協會編.第十屆中國鑄造協會年會會刊（信息篇）［G］.2012.

［3］張伯明.國內外鑄造的節能降耗［J］.金屬加工，2010，19:57-60.