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世界铸铁发展趋势

时间: 2011-06-26 21:17 来源: 作者: 点击:
铸铁对于人类文明社会的进程曾经发挥过巨大作用,至今作为主要的工程材料之一,对于国民经济,特别对于机器制造业来说,仍具有重要的影响。但是,近年来由于受能源、劳动力价格和环境等综合因素的影响,西方工业发达国家铸件产量增速减慢,有的甚至下降,特别是灰铸铁产量明显下降,面对轻合金(铝、镁)材料和其它新型工程材料以及制造工艺的竞争,一度在人们的印象中,铸铁被归入古老一类,被看作是“走向衰微,对人类已失去利用潜力”的材料。

美国Lopet和Stefenescu教授在第65届世界会议上则提出不同的看法,他们认为铸铁仍然是未来的基础合金,铸铁件在工程应用中具有其它材料无可替代的各种优越性能,适用于许多工程。

世界铸铁发展呈现如下趋势:

1 产量增长速度减慢

20世纪60年代以来,全世界铸件生产发展很快,到80年代以后,增速减慢。20多年来,美国铸件产量从1981年的1388万吨,降至2002年1181万吨,日本也略有下降,德国基本持平。产生这种现象的原因主要是由于构成铸件用量的几大支柱产业(汽车、建筑、机械等)在工业发达国家发展速度放慢,以及其它工程塑料、复合材料、陶瓷等竞争的结果。此外,技术进步也是铸件产量增速减慢的原因之一,最典型的例子是钢铁工业连铸连轧工艺迅速推广,使传统的钢锭模消耗显著下降;铸件本身强度的提高,使铸件减薄减轻;在抗磨、减摩及耐腐蚀材料领域的技术进步,使得铸件本身的使用寿命有很大提高,也使铸件按质量的需求量有所降低。

中国是发展中国家。改革开放20余年来,由于汽车、建筑、机械、能源等主要支柱产业的迅速发展,铸件产量从1981年的500余万吨,增加到2002年的1626万吨,增长了2倍多,自2000年以后连续位于世界第一。2001、2002年连续增长10%以上,2003和2004年增长15%以上。

但是,从人均铸件年产量来说,德国为56kg,美国和日本为45kg,而中国只有12.5kg;劳动生产率,美国、德国为45~60吨/人·年,日本为60~85吨/人·年,而我国平均只有10吨/人·年左右(少数单位可达30吨/人·年)。因此,我国的铸造生产尚有很大发展空间,铸铁件占整个铸件产量的70%~80%,它更应该获得进一步的发展。

21世纪头30年中国的铸铁产量预期仍然有较大的发展,但进入后半世纪,也将出现现在工业发达国家面临的增速减慢甚至下降的现象。因此,我们铸铁工作者在着眼于提高铸件产量的同时,更要着眼于铸铁件质量的提高和能源、原材料消耗的降低。要以质取胜,以质量求生存、求发展。

2 科技和生产的发展对现代铸铁提出了更高质量要求

(1)高强度

高强度是铸铁件减薄壁厚、减轻质量,与其它材料竞争的基础,新世纪铸铁的发展仍然离不开强度的提高,包括:①铸铁领域中处于最高强度的球墨铸铁将进一步发展。美、德、日等工业发达国家球墨铸铁占整个铸件产量的比例增在30%以上,而我国近年虽有快速增长,仍只占18%左右,因此球铁所占比例还将进一步提高。随着我国汽车工业和铸管工业的发展,以及随着球铁件性能提高、质量稳定导致球铁件应用领域拓宽和出口增加,21世纪我国球铁产量必将出现大幅度增长,2002年球铁管产量已达120万吨,预计在2010年会增加到200万吨/年左右。随着熔炼、球化孕育处理的改进,在线无损检测技术应用,铸态球铁比例将会提高;薄壁球铁、大断面球铁件和大批量流水线稳定生产球铁件技术更趋成熟。②大力发展高强度薄壁灰铸铁。要加强对灰铸铁件性能影响因素的综合研究,尤其要重视高碳当量灰铸铁组织强化问题,如何提高基体显微组织硬度,增加组织中奥氏体枝晶数量、细化石墨、细化共晶团是获得性能优良的高强度灰铸铁的关键。③高强度又兼具其它优良综合性能的蠕墨铸铁不断扩大应用领域,将得到迅速发展。④高强度、高韧性的等温淬火球铁(ADI)将得到快速发展。ADI在国外工业发达国家每年以15%~20%的速度发展,替代了一部分球铁件、碳钢和合金钢铸件、锻钢件、表面淬火及氮化处理件、件、铝合金铸件等,充分显示其强度高、耐磨性好,动载耐疲劳性及断裂韧度好和制造成本低的优势,ADI是21世纪的高新材料,预期其发展速度将是最快的工程材料之一。

(2)高使用性能

应在最低的能耗和材料消耗下,力求提高铸铁件材料的使用性能,诸如抗磨耐磨性、耐热性、耐蚀性、减震性、尺寸稳定性以及机械加工性能,表面抛光性能等,从而提高零件的使用寿命。如我国抗磨材料年消耗200余万吨,仅磨球年需要量即达100万吨以上,如果不断研究和提高抗磨铸铁的性能和质量,则不仅给企业由于减少消耗、降低成本带来经济效益,也为国家节省大量宝贵的金属资源,带来巨大社会效益。

(3)铸铁产品净形或近净形化

铸铁产品净形或近净形化应成为我们21世纪的追求目标。目前我国铸件尺寸精度比国外工业发达国家低1~3级;表面粗糙度比国外差1~2级;发动机缸体、缸盖的壁厚为4.2~4.5±0.8mm,而国外先进国家壁厚为3.2±0.5mm;同类铸件比国外重10%~20%;加工余量大1~3倍。因此,必须结合国情改造原有工艺、开发和采用先进的铸造工艺,尽早改变此方面的落后面貌。一些汽车、发动机大批量流水生产企业如一汽无锡柴油机厂在1998年对铸造车间进行全面改造,新建HWS静压线;东风汽车公司铸造一厂于2002年用HWS静压线更新了使用30余年的KW高压线;近年来一些合资和独资的专业铸造厂如华东泰克西铸造厂和山西国际铸造公司等都分别引进了先进的造型线,取得了良好效果。此外一些工厂采用消失模铸造、金属铸造、V法、VRH法等先进工艺。对单件、小批量、中大件特别是一些机床、阀门、通用机械推广采用树脂砂。砂处理方面,应推广采用优质、高效、节能的砂处理设备和先进的型砂在线检控技术装备,严格控制型砂质量;开发推广提高铸件精度和表面质量的专用涂料或空气载体涂料等;以及继续加强计算机技术在铸造行业的应用,在铸铁件生产上广泛采用//CAE技术。

3 对现代铸铁件具有更高综合竞争力的要求

市场需求是生产和技术发展的动力。在经济全球化迅猛发展的今天,对铸铁件的需求除质量好外,还要求生产周期短、生产成本低以及提供已切削加工的半成品、成品甚至已组装的零部件等。这就要求现代铸铁生产厂在组织生产时,一定要根据铸件的大小、质量要求、批量等选择合理的铸造方法,使得达到同一质量要求铸铁件的生产成本尽量低,交货迅速,以提高其竞争力。此外,在市场经济条件下,铸铁厂要生存发展,还应具有较强的新产品开发能力和机加工能力,以满足客户的要求。有时还要主动出击,充分利用铸铁铸造性能好的特点或采用消失模铸造工艺,在设计方面加以改进,将组装件改成单一件,追求最大的经济效益。

在环境污染日益严重的今天,生产技术是否环境友好,能否实现节能、降耗、减少污染排放及材料能否再生等也逐渐成为这种材料及其生产方法是否具有竞争力的标志之一。(end)

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