绿色消失模铸造技术与装备的研发与推广成果

在电渣熔铸短流程铸造方面，电渣熔铸技术最早起源于美国20世纪70年代，是在电渣重熔技术的基础上发展起来的，集钢水精炼与铸造成形于一身。国际上以乌克兰巴顿电焊研究所、德国ALD公司、奥地利INTECO公司、美国Cansarc公司为代表，研发了一系列新设备、新技术。由于电渣锭在铸态下就具有良好的与普通锻造或轧制钢锭大致相当的性能。无论从宏观上还是微观上，电渣钢锭的化学成分都是非常均匀的，缺陷和夹杂物也很少，且具有良好的力学性能，因而在国外得到了广泛的应用。从发展情况看，控制系统已由简单自耦，手动控制，发展为晶闸管或PLC控制，部分厂家采用了计算机控制。传动机构方面，已由精密球型丝杠及液压传动取代了钢丝绳及梯形丝杠，使支臂及托锭承重小车升降更加灵活、平稳、准确。另外，立柱旋转取代了支臂旋转，解决了支臂旋转巨大齿轮制造及安装方面困难，减少了零部件重量，所占空间及造价，转动更加灵活，设备外观给人以简洁明快之感。变压器由过去冶炼过程中必须断电换挡无载有级调压，发展为不需断电即可动态调整冶炼电压有载有级和有载无级变压器，有载无级变压器可以带有负载，即冶炼过程中，不需断电就可把电压调整到任何所需位置。有载无级调压变压器的出现，为实现真正意义上计算机控制提供了必要条件。从变压器冷却方式上，由原来强制油循环冷却，发展为干式风冷。铁心材料质量提高，变压器发热现象明显减弱，自冷式变压器将成为电渣炉用变压器发展方向。

我国是电渣冶金起步较早的国家，属于电渣冶金技术先进国家。但是采用电渣熔铸、电渣浇注、电渣转注、电渣热封顶、电渣离心浇注、电渣复合熔铸、快速电渣重熔等新技术方面普及面不宽，某些领域近乎处于空白状态。我国冶炼工艺与计算机结合方面存在着薄弱环节，当前很多厂家计算机控制实质上停留在一般冶炼过程控制上。真正意义上计算机控制应当是控制冶炼过程的同时控制熔化速率及熔池深度和形状。沈阳铸造研究所在电渣熔铸技术研究方面现已取得了一定的进展，获得了技术上的突破，所制造的大型电站用水轮机叶片、挖掘机复合斗齿、气压机连杆获得了较好的使用效果。

在消失模铸造工艺方面，美国是消失模铸造工艺的领跑者，其消失模铸件的产量已经占世界产量的50%以上。欧洲消失模铸造技术应用晚于美国，但研究开发发展非常迅速。由意大利法塔公司设计，在伯明翰附近建成了世界先进水平的萨金诺铸造厂，年产量已经达到50万只铝合金缸体和50万只缸盖。从国外技术发展研究看，正在进一步研究消失模的铸造工艺流程、铸造工艺设计准则、消失模铸造的缺陷形成机理以及解决措施、消失模铸造的工艺优化设计、新型合金在消失模铸造中的应用研究以及典型零件的消失模铸造技术研究等，以进一步完善消失模铸造工艺技术，更好地推广应用。

20世纪90年代初，继美国、德国和日本等发达国家之后，我国掀起研究和推广消失模铸造技术的热潮。目前全国有10多家科研院所从事消失模铸造技术的研究和推广工作，涌现出数十家为消失模铸造服务的专业设备、模具制造和原辅材料厂商。在我国有22000多家铸造企业中，消失模铸造企业仅仅有100多家，大量企业仍然是传统的砂型铸造技术。铸造污染大，零件加工余量大，工艺出品率低，排除大量的废水、废渣以及粉尘，急需在铸造行业推广消失模铸造技术。虽然我国消失模铸造技术率先在箱体类铸件、管接头及阀体类铸件和耐热、耐磨合金钢铸件以及汽车零部件等铸件上获得成功应用，形成我国消失模铸造之特色，但是目前国内仅机械科学研究总院、清华大学、华中科技大学等科研院所和高校开展消失模铸造技术研究，由于资金的缺乏，缺乏对消失模铸造技术的系统化、标准化的研究以及理论基础研究，已经成为消失模铸造技术进一步发展和工业应用的瓶颈。对比国外水平，我国消失模铸造工艺存在以下四个方面的差距：

（1）由于成套成熟工艺的缺乏，我国消失模铸件产量偏低。

（2）有待优化完善消失模铸造成套工艺技术。

（3）企业缺乏成套的工艺技术指导手册。(www.xing528.com)

（4）铝合金消失模铸造工艺存在问题多。

铝合金、镁合金等铸造技术得到推广应用，例如在汽车工业上，应用压铸工艺生产铝合金缸体和支架等，采用金属型重力铸造生产缸盖、进气管和活塞等，采用低压铸造制造缸盖、缸体等，采用挤压铸造、半固态铸造生产活塞、转向节、转向臂等。发动机缸体、缸盖、活塞、进气歧管、水泵壳、发动机壳、起动机壳、摇臂、摇臂盖、发电机支架、气门室罩盖等均采用铝合金铸造件。北美及欧洲的每辆汽车平均用镁合金3.5kg，目前年增长率为24%，10年后镁在汽车上的应用可达每车10kg，福特公司单车最大用镁量计划可达到118kg，大众公司年计划达到178kg。

铸造业“十二五”规划中明确指出：积极采用先进铸造技术与装备，优先发展铸造产业重大技术装备，必须建立造型（制芯）砂处理、熔化、浇注、除尘和铸件检测设备龙头企业产业集群。关于机械化浇注机、全自动浇注机，保温浇注炉都有采用，国产全自动浇注机尚在初试阶段，气压浇注炉还依赖进口。

德国德毓克（Dueker）公司的名字伴随着高品质的铸件流传了500多年，现在它已经成为供水、供气、承压管道和管件，排水管领域的领航者。凭借悠久的铸造历史和经验，其研发的无焦冲天炉和离心铸造机已经在其工厂平稳运行30年之久。无焦冲天炉的显著优点为：间歇开炉的工厂可免去焦炭存储和运输的烦恼；熔炼工艺中以天然气为能源，容易调节和控制稳定的出铁温度，灵活的熔炼操作性能；熔炼工艺精确可靠的增碳功能，铁水质量好，化学成分稳定，波动小，流动性极佳；环保，硫化物和炉渣等造成空气污染的有害物质排放较少。德毓克公司设计了两种工艺方法的离心铸造机。热模工艺法，模具预热和喷涂料无需高耗能的终退火，模具寿命长。而水冷工艺法，采用无需处理的水冷模具，基本用于承压管道的批量生产。

德国昆格瓦格纳公司（KW公司）创建于1907年，早起从事铸造技术的机械制造。1911年第一台（手动）造型机问世以来，KW公司为在研制铸造设备的同时，为铸造技术发展做出了重大的贡献。1950年后期，公司成为第一批提供全自动造型线的公司。20世纪80年代研发了一系列砂芯过滤方案。KW公司主要以造型线技术和砂处理设备著称。主要有EPM、APM、DFM以及HPM四种类型的造型机。砂处理设备为旧砂冷却器和混砂机。

丹麦DISA迪砂公司（DISA）以生产铸造用的垂直分型无箱射压造型线和抛丸机而闻名于世，它从1964年出售第一台这种造型机以来，在短短的10多年发展很快，截至1988年就向全世界出售了700多条。我国1967年引进了2011型，使用良好。迪砂公司为铸铁及有色金属铸造业开发并制造一系列整体的金属铸造解决方案。迪砂公司的造型产品系列包括了各类潮模砂造型机，有垂直造型机（DISAMATIC®）、双面模板造型机（DISA MATCH）和水平有箱（DISA FLEX）造型机。该公司为许多客户提供了整体铸造线，主要包括垂直造型线、双面模板造型线、水平造型线和震压造型线。其中除了造型技术平台外，还包括了完整的砂处理系统、输送系统、冷却系统、清洗系统、CIM模块及制芯系统等。