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       铸造生产是获得机械产品毛坯的主要方法之一,是机械制造工业的重要基础,在国民经济中占着相当重要的位置。在许多机械中,铸件重量占整机重量的比例很高,内燃机80%,拖拉机65%—80%,液压件、泵类机械50%—60%。作为我国支柱产业正在大力发展的汽车工业,其心脏部分──发动机的关键零件,如缸体、缸盖、曲轴、缸套、活塞、进气管、排气管等八大件几乎全部由铸造成而成;冶金、矿山、电站等重大关键设备需求优质的重大型铸件;另外国民经济的基础设施和人民生活也需要大量铸件,输水(气)管道则需要各种尺寸的高韧性球墨铸铁管。

     铸件的质量直接影响着整机的质量和性能;机床铸件的耐磨性和尺寸稳定性直接高呼到机床的精度保持寿命;各类泵的叶轮、壳体和液压件的内腔尺寸和表面粗糙度影响到主机工作效率;缸套和活塞环的质量影响到发动机的性能效率和工作寿命。机械工业和国民经济各部门迫切要求铸造生产向优质、精化、高性能、多品种、低消耗、低成本和低污染的方向发展。
 
1.1 我国铸造行业的现状
 
(1)我国铸造行业的基本情况
      据有关资料分析估计,我国有各类铸造厂点约2万余家,从业人数约120多万人,年产铸件1200万吨左右,铸件产值超过400亿元,居世界第二位,1994年出口铸件约55万吨,总值3.3亿美元。从产业结构看,现有大量从属于主机生产厂或公司的铸造分厂或铸造车间;也有在推行专业化生产过程中发展起来的一大批独立的专业铸造厂(以工艺专业化为主);还有改革开放以来乡镇建立的为数众多的小型铸造厂点。就规模和水平而言,既有工艺先进、机械化程度高、年产铸件达数万吨的大型铸造厂;也有工艺落后、设备简陋、基本上手工操作,年产铸件百吨的小铸造厂。全员劳动生产率,以铸铁件为例全国平均水平为8~10吨/人 年左右。一般铸造厂的铸铁件与铸钢件每吨能耗分别为550~650公斤标准煤与900~1000公斤标准煤。近十年来,通过技术改造,一批企业有了较大的进步和改观,形成一批具有先进水平的铸造骨干生产厂,但总体来说,我国铸造成业仍面临着经济效益差,铸件质量低,能源、材料消耗高,劳动条件恶劣,环境污染等严重问题。
1989—1992年统计分析表明,市场对铸件的需求呈上繁荣昌盛趋势,我国铸件产量按合金种类分,铸铁件占81%~83%,铸钢件占13%~15%,非铁合金铸件占3.5%~4.5%。熔模精铸件年产量17万吨,压铸件年产量约25万吨,占2%。
 
(2)近5—10年来我国铸造行业的技术进步和发展变化
 
      随着改革开放,以及“七五”、“八五”的技术改造,使我国铸造行业发生了不少变化。铸造工艺、技术水平和铸件质量水平在总体上比前10年有了一定的提高,出现了一批具有国际80年代水平的重点骨干铸造厂。我国铸造行业的技术进步和发展变化主要表现在:
 
      1)新装备的应用提高了我国铸造生产机械化水平。
 
      ──机床、石油、通用和重型机械等行业的成批量生产已先后引进80多条树脂砂生产线。同时国内开发装备了5~20吨/时能力的树脂砂技术和装备的应用形成了一批以树指砂工艺为主的铸造生产,提高了铸造生产的技术水平,使我国大中型铸件的尺寸精度达到CT9—11级,表面粗糙达Ra12.5~50μ m,其质量接近国际80年代水平。目前我国已形成年产70多万吨的树脂砂铸件生产能力,并能成功地生产出150吨重的树脂砂铸钢件。国内部分工厂已能适应国际市场要求,用树脂砂工艺生产出口的机床铸件和其他铸件。
     ——汽车、内燃机等行业的大批量流水生产中已先后引进冲造型线31条。在消化吸收的基础上,国内自主开发研制气冲造型机和线29台(条)。由于这些自动造型线投入生产并采用了优质细钢丸清理,在我国形成了一批采用先进工艺大指生产铸件的厂点,使部份铸造厂生产的缸体、缸盖和箱体等铸件的尺寸精度达到ISOCT6—8级,表面粗糙度达到Ra12.5~25μ m,接近国外同类铸件的质量水平。此外,我国还先后引进垂直和水平分型的高压、射压、挤压和静压以及“V”法等先进的造型生产线70多条,这对提高我国高强度薄壁铸件的质量水平起到了显著的促进作用。
     ──消失模工艺由于尺寸精度高(可达0.2mm以内),表面光洁(Ra5~6μ m),生产成本低,投资省等优点,近几年在欧美等国已得到较快的发展。我国已应用消失模技术生产汽车用铝合金进气管,以及阀门、管件等铸铁件。
     ──铸铁管待业先后引进约10套直径1m以下中型球墨铸铁管离心铸造成套设备,每个工厂形成3~5万吨/年的生产能力。同时国内已研制开发出球墨铸铁管的水冷金属型离心机和多种配套辅机,预计在今后2~3年内我国离心球墨铸铁管的年产量将会迅速增加。
     ──重型机械行业引进AOD与VOD等炉外精炼技术与设备,有自动控制的80吨大型电弧炉等先进装备,大大地提高了高级合金铸钢件的内在质量。
     ──近几年我国共引进各类制芯机110多台(套)。我国已能批量生产各种类型、型号的热芯盒机、壳芯机。三乙胺法的冷芯盒装备和制芯单元经过消化吸收已研制成功或投入使用。制芯水平有了很大提高。
     ──近几年引进压铸机100多台,并自行研制成功1.6万Kn的压铸机。铝压铸件水平也有了很大提高。
 
     2)新材质的研制应用提高了整机的使用寿命和可靠性。
 
     ──我国富有的稀土资源在铸造生产中得到广泛的应用。稀土镁球墨铸铁已在汽车、柴油机,以及其他机械产品中大量应用。稀土中碳低合金铸钢和耐热铸钢在机械和冶金产品中得到良好应用,并获得可观的技术经济效益。
     ──高强度、高弹性模数的灰铸铁已成功地应用于机床铸件,提高了机床的精度;高强度薄壁灰铸铁件铸造技术的应用,使最薄壁厚仅4~6毫米的缸体、缸盖铸件的本体断面硬度差HB<30,组织细密均匀。
     ──蠕墨铸铁已在汽车排气管和大马力柴油机缸盖上应用,使汽车排气管的使用寿命提高了4~5倍,达到10万里以上。
     ──高磷、含硼和钒钛等耐磨铸铁已在机床导轨、缸盖和活塞环上大量应用,使其耐磨性和使用寿命提高了1~2倍;高铬和低铬抗磨铸铁已在耐磨件上大量应用,使用寿命比原材质分别提高8~10倍和2~3倍。
     ──研制出ZL206高温耐热铝合金和ZM6耐热高强稀土镁合金等新型航空材料。
 
     3)新工艺和新技术的推广应用促进了铸造技术水平及铸件内在和外观质量的提高。
 
     ──经过十多年的研制和攻关,已形成我国自己的孕育剂、球化剂和蠕化剂系列,逐步形成按国爱标准商品化供应三剂的生产基地,有力地促进了我国铸铁件内在质量的提高。
     ──近几年开发和推广了各种先进的铸铁熔炼设备,从而进一步提高了铁液温度,减少铁液氧化。外热式热风(风温500~600)冲天炉已开始在我国应用,使铁液温度达到1500。冲天炉──电炉双联熔炼工艺已在大批量流水及批量生产中较广泛应用。
     ──在缸体、缸盖等高强度薄壁铸件等方面的大批量流水生产中应用了过滤网技术,改善了铸件内在质量,减少了渣孔缺陷。
     ──金属型覆砂铸造技术在柴油机曲轴上得到了成功的应用,它有效地提高了曲轴的质量和成品率。
     ──成功地生产出60万千瓦的汽轮机高中压缸体,12.5~17万千瓦水轮机不锈钢叶片,毛重330吨的大型铸钢件,以及毛重5吨、净重2.7吨的大型铝合金铸件。
     ──热芯盒、壳芯、冷芯盒等先进的树脂砂制芯工艺技术已在汽车、内燃机、拖拉机、机床等行业的铸件上得到较普遍应用,大大提高了铸件的尺寸精度。
     ──国内已成功地开发出水平连续铸造技术和装备,并生产出60~200和40x40~200x200的墨铸铁和灰铸铁型材。该材质具有组织致密、强度高、耐压、尺寸精度高和表面光洁等一系列优点。
     ──我国精铸技术有了长足的进步,采用近净形技术生产出无余量航空发动机叶片,达到国际80年代水平。目前生产的不锈钢精铸件能力已达1万吨/年,其尺寸精度和表面粗糙度达到国际水平,满足出口要求。
 
     4)原辅材料的供应开始有了好转。
 
     铸造原辅材料的质量和供应长期以来一直制约着我国铸造业的发展和铸件质量的提高。经过广大铸造工作者四十多年的呼吁和艰苦奋斗,此局面开始有所好转。
     ──对铸造用原砂、膨润土等资源进行了较系统的调研和基础工作。在统一规划下,内蒙大林、巴胡塔、东西都昌、河南郑庵、福建东山、平潭等30多个采砂场全部实现了原砂的水洗,使原砂的含泥量低于0.8%。目前这些采砂场的水洗砂年产量达150~200多万吨,擦洗砂年产量为50多万吨。
     ──我国已能批量生产和商品化供应树脂砂造型和制芯用各种树脂、硬化剂及辅料,以及商品化供应复膜树脂砂。
     ──涂料、结合剂等各种辅助材料已有了引进和商品化生产供应,为今后系统发展奠定了基础。
     ──生产高温优质铁液所需的铸造焦已在我国初步建成生产基地,形成一定的指规模,为稳定球墨铸铁件和高强度灰铸铁件的质量创造了有利条件。
     5)先进的测试手段和电子技术在铸造生产中得到应用和发展。
     ──近年来在许多重点待业的骨干铸造厂点较多地采用直读光谱仪和热分析仪,快速且有效地控制了炉前金属液万分和杂质元素会计师,采用声频、声速等测试方法控制铸件的质量,保证了铸件内在质量的可靠和稳定。
     ──三坐标测量仪已在少数大型铸造厂开始应用,有效地保证了模具、芯盒及至铸件的尺寸精度。
     ──电子计算机已在铸造生产中得到应用。目前已用于生产管理和各种数据处理,生产过程自动化控制,以及铸造工艺辅助设计等领域。
     ──机械手和机器人在铸造生产的落砂、清理工序,以及压铸熔模精铸中开始得到应用。
 
1.2 市场需求分析
 
(1)从铸造生产现状和产量增长趋势对铸件需求分析
 
      按照我国国民经济总体发展规划设想,90年代我国国民生产总值将以8%~9%速度增长。经济建设规模会继续扩大,铸件出口量也将有所增加,预计我国铸件产量会继续增长。同时,由于技术进步因素,如提高铸件尺寸精度,减薄铸件壁厚,处长铸件使用寿命,扩大应用轻合金铸件,采用工程塑料肮脏冲压──焊接结构件等,预测铸件产量以平均每年约4%的速度继续增长。到2000年,我国铸件年产量将达到1350万吨左右。
 
(2)从重点主机产品发展对铸件需求分析
 
     ──汽车铸件上升幅度较大,到2000年汽车用种类铸件年用量将达150万吨。
     ──由于建筑业的兴旺和国家大力发展水、油、气的管道输送,铸铁管的产量会以较快的速度增长,到2000年将超过230万吨。其中离心球墨铸铁管由于引进的近10套主机相继投产,到2000年时其产量会超过50万吨,使其在铸铁管中的比例由目前的5%上升到20%~25%。
     ──铁道机车、发电设备、冶金矿山和各种专业机械等由于国家投资向基础设施倾斜而有较大的增长,预计到2000年时的产量比目前产量增长30%以上,铸件产量也会有所增加。
     ──农机、内燃机铸件的产量仍会有稳定的增长,到2000年预计产量会超过200万吨。
     ──机床、阀门、液压铸件产量也会有一定的增长,由于树脂砂的应用,该类铸件出口量会有所增加。机床铸件占全部铸件重量的比例可能仍在7%左右。
 
(3)从重点主机产品发展对各类铸造合金需求分析
 
     1)铸铁件产量继续增长,但在铸件总产量中所占的比例仍维持在80%~82%左右,其内部的构成比例将产生较大的变化。
     ──球墨铸铁件由于汽车产量的急剧增加和近10套离心球队墨铸铁管生产线的陆续投产,以及它进一步代替部分铸钢件和可锻铸铁件而有较大幅度的增长,预计到2000年,我国球队墨铸铁件所占的比例将超过15%,年产量达200万吨。
     ──可锻铸铁件虽在管接头、紧固件和线路金具等产品上仍有一定的市场,但由于它在汽车行业用量的急剧减少而下降幅度较大。预计到2000年,其比例将下降至2%~3%,年产量为30~40万吨。
     ──灰铸铁件由于在几个主要产品,如汽车、柴油机、拖拉机、机床、各种专业机器中仍大量应用,其产量会继续增长。预计到2000年,年产量900万吨,它占全部铸件重量的比例会稍有下降,在65%左右。
 
     2)非铁合金铸件产量和比例上升幅度较大。
 
     ──由于未来5~10年内我国小轿车、摩托车和休闲办公室用品的产量迅速增加,我国铝合金铸件和铝、锌合金压铸件的产量会大幅度增加。预计到2000年,铝合金铸件产量有可能达到80万吨左右,占铸件总产量的6%,由于受到有色产量的限制,增长速度也将受到制约。
     ──铜合金铸件产量变化不大,所占比例会有所下降。
     3)铸钢件年产量将下降,约在120万吨左右,它在全部铸件中所占比例会略有下降,但其中合金铸钢件的需求将进一步增加,使它占全部铸钢件的比例上升到25%~30%。
 
(4)国际市场需求分析
 
     近几年世界铸件年产量牌稳定时期,一般在7000~7500万吨,其中球墨铸铁件和铝合金铸件以较高幅度增长,而一般灰铸铁件、可锻铸铁件和铸钢件有所下降。由于受能源劳动力价格和环境等因素的影响,今后西方工业发达国家的铸件产量将会逐渐减少,转而向发展中国家采购一般铸件,但同时又会向发展中国家出口高附加值、高技术含量的优质铸件。如按1990~1993年我国铸件出口平均每年增长15%计算,至2000年我国铸件出口量可能达到100万吨,比现在增长1倍多。
 
1.3 振兴目标
 
(1)振兴总目标
     可以设想用十五年或更多一点时间从根本上改变我国铸造生产的落后状况,力争基本上能满足国家支柱产业──机械工业、汽车工业及高机关报技术产业对高质量铸件的需求,以及国民经济基础设施和人民生活的需求,使我国铸造工业的总体技术水平接近世界水平。
2000年以前为振兴的第一阶段。在加速消化吸收引进的工艺技术和装备的同时,结合我国具体的生产条件和资源情况,积极研究开发铸造新工艺、新材料、新技术和新装备,切实解决好铸造原辅材料的商品化,使其质量与品种适合铸造技术发展的要求,形成一批在国际市场上具有竞争力的骨干铸造生产企业。提高国产铸造机械和工艺装备的质量和可靠性,以促进我国铸造生产的优质、低耗、高效益、少污染,为振兴总目标打下基础。
     2001年到2010年为振兴的第二阶段。主要铸件产品性能、质量和可靠性达到当时的国际水平,在我国形成比较完整的原辅材料供应体系,以及自主开发的铸造机械和工艺装备体系。
 
(2)近期目标
 
预计到2000年,我国铸件产量将达到1350万吨。主要矛盾是提高铸件质量档次、技术经济效益,以及解决工作条件和环境污染问题。力争“九五”或更长一些时期内通过市场竞争,优胜劣汰,深化体制改革和宏观控制,使我国铸造厂点逐步调整至一个较合理的水平,形成约6000家左右厂点,从业人数为60~80万人的行业基本队伍,并使其中1/4成为重点铸造厂,达到规模经济。这些重点铸造厂中的10%(约150家)分别成为各行业的骨干厂,达到或接近工业发达国家80年代末90年代初的生产技术水平;90%(约1400家)重点铸造厂达到工业发达国家80年代中的水平。
 
1.4 近期规模经济生产发展目标
 
     按产品种类生产指和方式的不同,各类铸件的骨干铸造厂的规模经济生产发展目标为:
     1)大批量流水生产的汽车、内燃机、拖拉机铸件和铸铁管,规模经济批量为1.5~2万吨/年·厂以上。其中,某些大型铸造厂(集团公司)和离心球墨铸铁管厂应达到5万吨/年·厂以上。首先是汽车铸造待业在铸件质量、机械化和自动化程度、工艺技术水平、人员素质和环保质量等方面在“九五”期间进一步提高,总体生产水平达到工业发达国家80年代末的水平,一部分达到90年代初的水平,并具有在国际市场上的竞争能力。
     2)成批量生产的机床、阀门、铁道机车和通用的专用的机械类铸件,规模经济批量为0.7万吨/年·厂以上。在技术与装备上应大力推广树脂砂技术,使该类铸件在内在质量、尺寸精度和表面粗糙度等方面达到当今国际标准,总体生产水平,包括机械化程度,达到工业发达国家90年代初水平。环保质量符合国家标准,建立起该类铸件的出口基地。
     3)单件、小批量生产的重、大型矿山、电站、冶金等机械铸件,规模经济批量应在0.7万吨/年·厂以上。工艺技术和装备水平、环保质量达到工业发达国家80年代末90年代初的水平,能为国家重大工程项目的关键设备提供优质可靠的铸件,并在国际市场上具有竞争力。
     4)批量生产的精密小铸件(如液压件、小型压缩机以及高新技术用铸件等),应按工艺要求尽可能集中生产,规模经济批量应达到1000~2000吨/年·厂以上;熔模精铸件在品种相对集中专业化生产基础上力求提高经济规模,达到500吨/年·厂以上。应用当时国际先进水平的工艺技术、材料和装备,使液压件毛坏质量问题得到彻底解决,溶模精铸件的精度和表面粗糙度达到国际同类产品水平。环保质量达到国家标准并建立起部分附加值高的铸件出口基地。
     5)铝合金铸件的规模经济批量应在500~1000吨/年·厂以上。铸件质量和经济效益应达到工业先进国家90年代初水平,满足汽车、仪器仪表等行业的需求,环保质量应达到国家标准。
 
      到2010年,采用适合我国国情的世界上先进的铸造技术和装备,形成比较完整的我国铸造原辅材料供应体系和能自主开发的铸造机械和工艺装备体系。铸件在数量上和质量上能完全满足机械工业的需求,并有部分中、高档铸件出口。调整铸造厂点到5000点铸造企业,并使其中60%(约3000家)成为重点铸造企业,其中30%(约900家)为骨干企业,其生产技术水平、铸件产品性能和环保质量等均达到当时国际水平,70%(约2000家)达到工业发达国家20世纪90年代末水平。
 
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