以綠色制造為引領 推動鑄鍛業轉型升級

徐治新

(一拖（洛陽）鑄造有限公司，河南洛陽 471004)

鑄鍛件作為我國裝備制造業的重要基礎性產業，伴隨著國家經濟實力的持續提升，行業整體上取得了快速的發展。主要表現為：行業增速逐年提高、產量連續增長、產業布局更趨合理、產品品質穩步優化、生產集中度和裝備工藝水平不斷提升，為我國裝備制造業的振興和發展做出了突出貢獻。同時，我們也應該看到，鑄鍛行業還存在落后產能過剩、產品檔次不高、知名品牌缺乏、粗放式生產方式沒有根本改觀等亟待解決的矛盾和問題。目前，整個行業已進入全面推進結構調整、轉型升級和夯實基礎的重要階段，面臨著從以往散、低、弱向集（產業集中度）、高（技術水平）、強（競爭力）；從高耗能、高污染向節能減排、環境友好的方向轉型升級的重要任務和挑戰。

傳統鑄鍛業在推動生產力發展、創造財富的同時,也消耗了大量自然資源，對環境造成了嚴重污染,不符合國家長遠可持續發展的政策導向，因而是沒有前途的。綠色制造運用系統工程原理,從最初的產品設計到產品生命周期結束的每一過程都考慮了對資源的優化利用和對環境的各種影響。用綠色制造的理念和方法，對像鑄鍛這樣的傳統制造業進行技術改造,既要在硬件上用先進的設備取代落后的設備,更要在思想的軟件上用“綠色”的觀念指導和引領實踐，才能取得良好的效果。

1 鑄鍛產業的發展

我國鑄件產量從2001年的1489萬噸增加到2016年4720萬噸，增長了2.17倍；鍛件產量從246萬噸增加到1650萬噸，增長了5.7倍。鑄件產量連續16年居全球之首；鍛件產量約占全球總產量的39%。宏觀經濟（以汽車為例，2001年總產量233.47萬輛，經過十多年的發展，已接近2000萬輛）的發展，在推動鑄鍛件生產能力快速提升的同時，也加劇了與資源節約、環境保護之間的嚴重矛盾，使鑄鍛行業發展面臨嚴峻的挑戰，不僅不利于鑄鍛工業技術與國際接軌和和諧社會建設，也更加阻礙了鑄鍛造行業的持續提升。

河南省鑄鍛企業大約2000多家，除極少數企業已達到或接近國際先進水平外，大多數鑄鍛企業規模小、生產工藝設備自動化程度低，存在高能耗、高污染、資源浪費的嚴重問題，是一個污染排放重、資源消耗大的行業。在工業發達國家鑄鍛企業用于環境保護的投資約占整個鑄鍛廠設備投資的20%～30%，而我國只占約5%～8%，相當多的企業甚至不足3%。據測算，以氣態污染物為例，每年排放廢氣約380億m3、粉塵排放約190萬噸。因鑄鍛行業的生產過程煙氣成份非常復雜，除各類粉塵外，還含有二氧化碳、一氧化碳、硫化物、氮氧化物、苯胺等化學類煙塵。總體來說，目前我國鑄鍛行業大多數生產過程煙氣排放難以穩定地達到國家規定的排放標準，污染十分嚴重。大氣污染物的控制與治理，已是關乎到鑄鍛行業生死存亡的重大問題。因此，行業除應加大結構調整力度外，還要依靠科技、創新機制，大力推廣應用環境科學技術，以技術創新促進環保工作升級[1～3]。

2 近幾年國家一系列治理環境的政策和法規

2013年國家工業和信息化部正式頒布《鑄造行業準入條件》，在環境監測中制訂了GB7078-1996《工業爐窯大氣污染物綜合排放標準》、GBl327-2001《鍋爐窯大氣污染物排放標準》、GB／T28001-2011《職業健康安全管理體系的要求》及GB14554-1993《惡臭污染物排放標準》等標準。

北京“兩會”期間，多名委員在提案中提出要打好“藍天保衛戰”，生態環保約束將越來越嚴，手段會越來越硬。政府將通過關停污染企業，倒逼創新驅動和轉型升級，實現綠色可持續發展。既要金山銀山，又要綠水青山。

國家強力推進實施《試點區域大氣污染防治“十二五”規劃》，采取綜合治理PM2.5，確保2015年重點區域PM2.5深度下降5%，京、津、冀、珠三角、長三角區域深度下降6%。最新頒布的《環境空氣細顆粒物污染防治技術政策》提出了全面防治PM2.5，相關措施包括工業污染源治理、移動污染源治理、農業污染源治理、其他污染源治理以及污染的預警和應急等。

工信部出臺了《關于金屬工業節能減排的指導意見》。文中指出：到2015年每萬元工業增加值耗電比2010年降低18%，節約標煤750萬噸，二氧化硫排放總量減少110%，污染物排放總量和排放濃度全面達到國家有關標準。當前，節能環保已成為經濟發展、改善民生的重中之重[4]。

國家環保部[2016]101號文件《關于扎實做好今冬明春大氣污染防治工作的通知》，要求京、津、冀、魯、豫城市通道中的企業錯峰生產。河南省人民政府辦公廳[2016]117號《關于大氣污染防治攻堅戰7個實施方案的通知》、豫工信聯節[2016]229號《關于重點行業企業錯峰生產實施方案的通知》中規定“2016年11月1日至2017年1月31日,對全省96家重點鑄造企業實施錯峰生產，其余鑄造企業全部停產”。

近年來，隨著霧霾天氣的加重，大氣污染防治成為群眾關注的熱點問題。2016年10月以來，鑄鍛行業被政府列為環保重點監控對象。河南省大部分鑄鍛企業停產、限產或錯峰生產。為表達鑄鍛行業的合理訴求，省鑄鍛協會主動與政府有關部門聯系，反映鑄鍛企業有別于鋼鐵、電力排放，希望不要采取一刀切的治理方式，得到了政府有關部門的積極回應。最近，環保部出臺的《京津冀及周邊地區2017年大氣污染防治工作方案》中對鑄造（不含電爐、天然氣爐）進行了區別性的規定。

由此可以看出，在轉型升級過程中，我國鑄鍛行業將面臨來自國內外巨大的壓力和挑戰。從外部環境來看，我國正處于經濟結構調整和增長速度換擋的疊加期，深層次矛盾凸顯，經濟下行壓力依然較大；廉價要素供給難以維系，多方面推高鑄鍛企業成本；技術引進難度增大，自主創新仍然不足；資源利用、環境保護的約束明顯增強。

當前，我國正處于由鑄鍛大國向鑄鍛強國轉變的起步階段，我們必須按照《河南省鑄鍛行業“十三五”發展規劃》提出的“把推進綠色理念貫穿鑄鍛造生產的全過程”的要求，通過優化工藝、產品、裝備、工廠設計，實現集約化、規模化、專業化生產，提高鑄鍛件合格率，降低能耗物耗，改善作業環境，有效治理污染，減少廢棄物排放，做到減量化、再循環、再利用，實現鑄鍛全過程節能減排，讓“綠色鑄鍛”起好步、開好局。

3 一拖鑄造推進綠色制造的有益探索

一拖（洛陽）鑄造有限公司（以下簡稱“一拖鑄造”）作為第一拖拉機股份有限公司的全資子公司，由六個專業鑄造廠（原第一鑄鐵廠、第二鑄鐵廠、球鐵鑄鋁廠、鑄鋼廠、通用鑄造廠、精鑄廠等）整合重組而成。產品主要為缸體、缸蓋及復雜殼體類鑄件，年產能14萬噸。一拖鑄造作為老企業，擁有德國KW鑄造生產線、蘇鑄機靜壓鑄造線、瑞士GF氣沖造型線。以上三條生產線系統，是鑄造公司的主要生產單元，主要配套大輪拖、100/105柴油機。2010年前，一拖鑄造KW線、靜壓線均為沖天爐熔煉，生產時會產生大量的粉塵、CO、CO2、NOX、SO2等污染環境，雖屢經治理，但效果不甚理想。為此，2011年，一拖鑄造啟動了“鑄造系統綠色科技升級改造項目”，旨在通過應用綠色鑄造新工藝、新技術，實施管理同步升級，推進環境治理，實現增速提效，改變了一拖鑄造臟、亂、差的舊面貌，推動整潔、綠色、環保理念的新發展。

3.1 恪盡社會責任，推進環境治理

2011年6月，一拖鑄造配置KW造型線2套12.5t熔化電爐（圖1）、靜壓造型線1套10t熔化電爐，搬遷1套10t保溫電爐，熔化電爐于2012年4月投入運行；2012年4月，靜壓造型線實現沖天爐永久性關停；2012年6月，KW造型線實現沖天爐永久性關停。通過以上改造和關停，實現了 CO、CO2、NOX、SO2零 排 放 ， 粉 塵 排 放 降 至50mg/m3以下（見表1），極大改善了生產作業環境，且每年可節省SO2、煙塵、固體廢棄物等排污處置費用200萬元。

圖1 KW造型線12.5t中頻感應電爐

圖2 KW線拋丸清理機通風除塵設備設施

表1 改造前后污染物控制情況

2013年，一拖鑄造針對KW線、靜壓線及氣沖線區域除塵效果不佳，現場作業環境差的問題，有步驟、分階段對以上3個區域進行了投資治理，更新、新增除塵器69臺，治理揚塵點123處。治理過程中，針對鑄造除塵設備難維護、易失效的難題，因地制宜，拒水濾料，采取單機或集中的除塵方案，有效解決除塵管道易堵塞、糊濾料的問題。對回砂皮帶中含煤粉、粘土的粉塵，回用到配砂系統中，既節約了資源，減少了粉塵清運量，又實現了達標排放，使相關區域的作業環境得到顯著改善。

3.2 優化清理流程，改善作業環境

對KW線清理工藝流程進行了改造。第一，擴建清理廠房面積約1800平方米，新增鱗板輸送機、振動輸送槽替代原先的叉車轉運，優化了鑄件的冷卻、轉運、落砂等工藝線路，減少轉運環節，實現了落砂區域的全封閉，解決了叉車轉運造成的環境污染和物流不暢等問題，使KW線的運行效率大幅提高。第二，對KW生產系統清理工藝布局進行優化，根據KW產品多品種的特點，用九拋頭步進式拋丸機替代原Q384通過式拋丸機，新增機械手拋丸機、缸體磨床等設備，同步完善相關通風除塵設施，使多品種鑄件物流順暢、拋磨清鏟適應性強，徹底解決了鑄件積壓、物流不順暢等問題，改善了現場作業環境，提高了“一個流”通過能力。

圖3 改造前后鑄件轉運通道效果圖

圖5 消失模造型線

同時，擴建KW線廠房面積約1000平方米，用于新增KW線2條冷卻道，將鑄件冷卻時間延長1.56小時以上，解決鑄件裂紋等質量問題。

圖4 KW線新增冷卻道改造

3.3 新建消失模生產線，構建綠色鑄造

消失模鑄造工藝是目前國際上先進的鑄造工藝之一，具有精度高、表面質量好、便于清理、成本低等特點，可有效改善鑄造生產的作業條件與環境、降低勞動強度、減少能源消耗，被國內外譽為21世紀的一次綠色鑄造“革命”。

一拖鑄造于2014年新建的1.5萬噸消失模生產線，是根據自身需要量身定做的一條全自動生產線。砂箱尺寸為1200 mm×1100 mm×1300mm，生產率設計為20箱/小時，主要生產HT200—250及球鐵鑄件，實現了當年投產，當年達產，當年創效。消失模采用回收利用率95%以上的天然硅砂作為造型材料，不含有粘結劑。模型表面使用水基混合涂料，不產生污染。各揚塵點均采用除塵器除塵。消失模生產使用的聚苯乙烯，在澆注過程中產生的苯類有機廢氣經過催化燃燒處理，凈化率達99%。

兩年來，一拖鑄造消失模生產線運行良好。現場環境整潔干凈，鑄件品質明顯提升。作業環境上的投入在鑄件質量提升上取得了事半功倍的效果，取得了當前利益、長遠利益、環境利益的多贏局面。

3.4 運用綠色技術，循環利用資源

3.4.1 舊砂再生

針對鑄造企業外排廢砂造成環境污染的問題，2015年，一拖鑄造與上海圣泉蘭科環保設備有限公司合作，新建了一拖鑄造舊砂再生循環利用項目。項目對廢砂進行全量再生分級利用，再生砂回用鑄造，分離出的污泥經干化后，可替代煤粉、水泥、煤球等材料作為外摻料使用，廢砂綜合利用率達到了100%，實現鑄造廢砂零排放，有效地解決了固體廢棄物排放問題，為一拖鑄造可持續發展創造了良好的條件。項目自2016年投產后，其生產的再生砂已能用于所有鑄件品種，包括缸體、缸蓋及殼體等關鍵鑄件的砂芯生產，取得了預期效果并實現常態化管理。

3.4.2 中水回用

為提高水資源利用率，一拖鑄造實施中水回用，將供水管道進行了徹底改造，實現了飲用水、洗澡水等生活用水與工業用水徹底分離（見圖7），混砂機、雙盤冷卻器用水全部采用中水（見圖8），衛生間沖水也全部使用中水（見圖9）。中水用水量占比達到25%。同時，舊砂再生濕法工藝所需用水也全部采用中水。

圖6 舊砂再生系統及再生砂制芯

圖7 混砂機使用中水混砂

圖8 使用中水的冷卻系統

圖9 中水與生活用水分離

4 推進兩化融合，助力綠色發展

一拖鑄造順應信息化發展趨勢，把兩化融合作為建設綠色鑄造的重要切入點，運用信息技術改造提升傳統產業，淘汰落后產能。

當前，在鑄件生產過程中，一方面人工和機械的生產方式，其精度和可靠性已不能滿足高品質鑄件的需求；另一方面，“招工難”、“用工貴”常年困擾鑄造業的發展。因此，采用機器人及集成技術代替人工完成簡單重復性且勞動強度高的工作，進而提高操作精度和生產效率已是大勢所趨。

一拖鑄造KW生產線采用砂型噴涂機器人代替人工進行砂型噴涂作業，保證了質量，降低了勞動強度、減少了人工成本的投入（見圖10）。

圖10 砂型噴涂機器人

采用鑄件磨削機器人代替人工進行鑄件柔性打磨作業，使工人擺脫惡劣作業環境的同時，還提高產品一致性及品質（見圖11）。接下來，一拖鑄造將在復雜鑄件制芯工序，使用取芯和浸涂料機器人，在KW線使用自動澆注機，使日趨成熟的“智能化、數字化”鑄造裝備得到廣泛應用。

圖11 鑄件磨削機器人

采用美國海克斯康激光三維掃描儀，對模具、鑄件進行各種測量、檢測及逆向工程系統應用，在提高現場質量反應速度，確保鑄件品質提升等方面發揮了重要的作用。

5 推進職業健康管理，踐行以人為本理念

2014年，一拖鑄造通過北京中聯認證中心，引進環境/職業健康安全管理體系，確定了“健康安全、重在預防、保護環境、遵規守矩、以人為先、持續發展”的環境/職業健康安全方針，依據GB/T24001-2004標準、GB/T28001-2011標準，每年開展“雙認證”審核工作，堅持隱患整改和職工教育相結合，污染控制和污染治理相結合，樹立關愛職工健康、改善作業環境、消除安全隱患、減少污染排放的理念，不斷提高全員思想健康環保意識和技能。同時，堅持每年全員全面體檢，實現健康規范化管理。

圖12 缸體檢測應用

6 注重整體籌劃，推進節能降耗

一是完善分級管理、分線負責的節能管理體系。通過明確職責分工、分解管理目標、細分管理責任、量化管理標準、建立管評機制，落實管理考核，推動自主管理能力提升。二是降低電能消耗。采取避峰就谷生產方式，實施削峰填谷作業，優化用電結構，將公司綜合電價控制到0.54元/kW·h左右。三是加強節能監測。對64個重點用能點進行動態監測，發現異常，快速反應。

7 結語

綠色制造是企業轉變發展方式、實現可持續發展的內在要求，進一步推動節能減排、綠色環保是鑄造業的永恒課題。隨著國家對環境整頓力度的加大和民眾環保意識的增強，一些高污染、高消耗的企業將舉步維艱、難以為繼。鑄鍛行業要想得到一個良性持久的發展，就要主動響應國家政策號召，積極轉變發展思路，走高效、節能、環保的綠色發展之路。近年來，一拖鑄造以打造綠色環保企業為己任，以提高資源、能源利用效率為核心，通過技術改造及苦練內功，大力發展低碳經濟和循環型經濟，致力于建設資源節約型、環境友好型企業，走出了一條實力持續增強、能耗持續下降、效益持續提升、環境持續改善的綠色發展之路。一拖鑄造愿與其它鑄鍛企業共享發展經驗，共走綠色制造道路，共同推進鑄鍛行業轉型升級。

[1] 尤丙夫,姜南,王俊杰.推進沖天爐消煙凈化環保節能技術的發展[J].鑄造設備與工藝，2014（2）：55-58+62.

[2] 尤丙夫,姜南,王俊杰,等.論綠色鑄造發展及環保塑燒板除塵器技術革新[J].機械工業標準化與質量,2014(7)：34-38.

[3] 李懷明,秦洪建,劉新江.淺析鑄造車間除塵系統設計及除塵設備選擇[J].機械工業標準化與質量,2015(7)：20-24.

[4] 王俊杰,尤丙夫,王偉.推進鑄造除塵技術發展,解決高粘度、高油煙粉塵的凈化 [C].2014中國鑄造活動周論文集，河南，2014：792-795.