2014鑄鐵件實用鑄造技術交流會報告剪輯

《金屬加工》記者 田文華，周筱壯

據相關部門統計數據顯示，2013年我國各類鑄件總產量為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量約3800萬t，占比超80%，鑄鐵件生產無論在裝備制造還是在鑄造領域都占有重要地位。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交流會”在濟南成功舉辦。

會議特約行業和企業的專家有：中國鑄造協會顧問、資深鑄造專家李傳栻，北京第一機床廠原總鍛冶師、國務院特殊津貼專家馬敬仲，中國鑄造協會顧問、有突出貢獻專家、機械工業生產力促進中心原副總工程師曾藝成，中國鑄造協會顧問、中國一拖集團有限公司原副總工程師鞏濟民，中國鑄造協會/學會顧問、東風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、中鑄協汽車零部件分會秘書長馬順龍，河南省南陽市西峽內燃機進排氣管有限責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理李春榮，山東開泰集團技術總監、山東大學教授劉如偉，青島四八零八廠高級工程師熊星之等，參會的知名企業有濟南重汽、洛陽一拖、天津夏利、山東時風、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。

專家報告內容豐富、翔實，全面展示了我國鑄鐵生產領域技術應用與發展概貌和方向。

本次交流會特設專家答疑專場，10位專家齊聚一堂，針對與會代表提交的生產中遇到的質量問題，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，其現代化的鑄造生產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交流會畫上了圓滿的句號。

隨著我國汽車行業的高速發展，汽車輕量化概念的深入推進，鋁鎂合金應用勢頭不斷擴大。但近年來，灰鑄鐵件在汽車領域的應用有所回升，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，汽車設計方面，汽油機缸體、缸蓋的材質開始出現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，情況有了很值得關注的變化：2007～2009年間，兩種材質缸體、缸蓋的用量大體上保持穩定、平衡的態勢；從2010年起，進一步出現了逆轉的態勢，鋁合金缸體、缸蓋的用量緩慢下降，與之相應，灰鑄鐵缸體、缸蓋的用量呈現了逐漸增長的態勢。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，內燃機廢氣排放的溫度不斷提高，鋁合金高溫力學性能方面的弱勢日益顯現；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，雖然實現了輕量化，但大幅度增加了產品的總體能耗；比之灰鑄鐵件，鋁合金鑄件的生產成本明顯較高。

曾藝成： 球墨鑄鐵應用處于關鍵期

2013年我國球墨鑄鐵產量1160萬t，已超過灰鑄鐵產量的一半，成為鑄鐵的重要材料之一，球墨鑄鐵在我國各領域的研發和應用呈現出可喜的局面。

會上曾藝成闡述了我國球墨鑄鐵生產技術近年來取得的進展，認為包括高純生鐵在內的球化劑、孕育劑、脫硫劑、預處理劑等鑄造輔助材料的供應和質量有很大改善，國內外出現了各種目前標準中沒有的性能優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，并對其生產質量控制進行了詳盡的分析，指出我國球墨鑄鐵件行業生產專業化程度、質量穩定性和一致性正在不斷提高，已具備生產高端球墨鑄鐵件的基本條件，正處于由大變強關鍵時期。

萬仁芳： 蠕墨鑄鐵應用再崛起

20世紀七八十年代，蠕墨鑄鐵研究在我國曾風靡一時，然而直到21世紀初，隨著蠕墨鑄鐵在汽車缸體、缸蓋上的應用成功，才真正進入應用與發展階段，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勢。會上，萬仁芳結合汽車行業蠕墨鑄鐵的應用現狀，對蠕墨鑄鐵的蠕化率定義，球墨鑄鐵與蠕墨鑄鐵的形態、區分和聯系進行了詳細解讀，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，商用車發動機的缸蓋、缸體采用蠕墨鑄鐵材質已基本得到認可，國內商用車內燃機主流生產廠家都已成功開發出了蠕墨鑄鐵缸蓋、缸體鑄件，產量也逐年有所增加，尤其是玉林柴油機集團鑄造廠，其蠕墨鑄鐵缸蓋產量已占缸蓋總量的30%，產量、質量、綜合廢品率均為行業內領先。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，應重點發展。

萬總表示，由于熔煉原生鋁要比鐵的能耗多出9～10倍，如果站在全球環境高度而不僅僅某個行業的角度看，一味的輕量化并不是十分妥當，即使站在行業的角度看，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勢。

馬敬仲： 樹脂砂應用關鍵在管理

目前，在我國鑄鐵型砂中應用的主要是呋喃樹脂砂，經過幾十年的生產實踐，工藝已然成熟，但鑄件質量問題依然存在的原因何在？馬敬仲從樹脂砂的原輔材料、樹脂砂的環境溫度與濕度的影響、樹脂砂的發氣量、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，并為應用企業提出建議，指出高質量的原砂，合格的樹脂與固化劑，是保證樹脂砂性能的基礎。樹脂砂的質量控制中一定要充分了解環境溫度與濕度對樹脂砂強度、起膜時間、可使用時間的影響，并采取相應的措施，否則將導致樹脂砂質量的失控；不少鑄造企業常有一個誤區，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。樹脂砂是有機粘結劑，發氣量大且集中，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量控制的核心，但目前不少廠皆未執行到位。

馬老認為，樹脂砂質量的控制是原輔材料、工藝、設備、管理4個方面有機結合的系統工程，其中材料是基礎，工藝是核心，設備是條件，管理是保證，這4方面如一輛車的4個輪子缺一不可。目前，用樹脂砂工藝生產出一流的鑄件已不是一件難事，也沒有懸而不決的關鍵問題需要解決，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要努力做好的兩件大事。

馬順龍： 汽車鑄鐵業發展趨于細分

汽車是我國經濟發展的支柱行業，汽車零部件鑄造業是我國鑄造領域的龍頭，其鑄造技術應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域的發展及技術應用。報告分析，中國汽車業連續快速發展，對汽車鑄鐵件需求市場巨大，同時汽車的節能減排和激烈競爭，對汽車鑄鐵件提出了新要求，對汽車鑄鐵業的發展模式也產生了巨大影響，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；二是有整車整機廠為依托的一般汽車鑄造企業；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；四是伴隨汽車發展而快速發展的中小鑄造企業，這類企業水平參次不齊，問題也較多。

對于汽車零部件材質的應用也可細分為：

（1）灰鑄鐵件 在汽車上有代表性的是汽缸體，其發展方向是薄壁高強度，其實現方式主要有兩類：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，目前正向鑄態高強度珠光體基體球墨鑄鐵與鑄態高韌性鐵素體球墨鑄鐵發展。

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

（4）等溫淬火球墨鑄鐵 由于其材料性能優異，在歐美發達國家取得迅速發展，在貨車底盤、發動機和轎車曲軸等都已成功應用。

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

鞏濟民： 熔煉設備有待走出誤區

熔煉工序是提供優質合格鐵液、保證鑄件成分合格的基礎，在企業設備類型與布局上，如何根據生產規模、產品特點、技術資金實力合理選擇，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計的特點進行實例分析，闡述其“大同”和“小異”。“他山之石，可以攻玉”，通過外熱風沖天爐應用，以及感應電爐爐型、監測、使用壽命對比，鞏總認為沖天爐仍然是重要的鑄鐵熔煉設備，且沖天爐-有芯感應電爐雙聯是一種很好的熔煉方式。沖天爐與同為鑄鐵熔煉爐的感應電爐和電弧爐相比，其優點是鐵液過冷度低并在大規模、連續生產上有突出優勢，其不足之處是其熱效率低。目前，一方面是一些部門和地區把沖天爐視為落后設備“一刀切”關停，且大有蔓延的趨勢，但另一方面有些企業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；二是國內沖天爐的應用技術還明顯落后于發達國家。另外，先進、合理的鑄鐵熔煉車間設計應包含選用先進的工藝和設備，在數量和質量上滿足造型線對鐵液的需求，安全、快捷的物流，以及細、凈的爐料管理等內容，對于汽車行業應建立現代化的汽車鑄鐵件生產基地。

趙新武： 排氣歧管鑄造技術追求適用性

近年來，隨著汽車工業的快速發展，排氣歧管生產工藝技術發展很快，但是每一種工藝生產方法都有其特點，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的技術應用與經驗。針對鑄件工作溫度迅速提高，材質技術要求越來越高，耐熱鑄鐵材料不斷升級，以及耐熱鑄鋼材料已現應用的趨勢，介紹了各種牌號材質排氣歧管鑄件材料特性及補縮技術特點，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量、降低生產成本，近年來西峽公司開發了多鐘排氣歧管生產技術方法，生產工藝方法不同，出現的缺陷不盡相同，其解決技術措施也不完全相同。另外由于鑄件結構的不同、工藝方法的不同，采用的技術方法雖然方向、方案相同，但具體技術細節也不相同，這就是鑄造工藝設計的特殊特性。

李春榮： 機床鑄件生產有美學

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