汽車配件綠色鑄造技術(shù)

1、項目名稱： 汽車配件綠色鑄造技術(shù) 項目負責(zé)人：邢書明 單位名稱：北京交通大學(xué)1、項目的必要性及需求分析鑄造是應(yīng)用最廣的一種毛坯制造方法，在機械制造領(lǐng)域具有不可 替代的作用。但是，傳統(tǒng)的砂型鑄造（包括熔模鑄造）存在如下問題：造型材料（型砂）粉塵污染嚴重。大約每噸鑄鋼件將排放約1噸的 廢砂；必須使用冒口。冒口占澆注金屬量30-45%，這些冒口需要 切割后重復(fù)熔煉才能使用，切割和重熔造成材料和能源的巨大浪費； 尺寸精度低，加工余量大，也造成了材料的浪費；常因鑄造缺陷 的存在而使鑄件性能不穩(wěn)定， 嚴重降低材料和能源的有效利用。 諸如 此類的一系列問題使傳統(tǒng)的鑄造技術(shù)在低碳經(jīng)濟時代處境十分尷尬： 一方面

2、整個制造業(yè)對其需求極其旺盛， 而另一方面又受到環(huán)保部門越 來越嚴厲的批評和限制。如果進行污染的治理，投資數(shù)額巨大，企業(yè) 難以承受；如果不治理，將面臨關(guān)停并轉(zhuǎn)的后果。要改變這種尷尬局 面，必須走綠色鑄造之路。本項目一改傳統(tǒng)的“先污染后治理”的環(huán)保思路，而是從設(shè)計、材 料、工藝、裝備和生產(chǎn)組織、管理，直至產(chǎn)品應(yīng)用和回收等產(chǎn)品的整 個生命期內(nèi)的每個環(huán)節(jié)對環(huán)境的影響最小?；谶@種“綠色制造”的思 想，本項目以汽車零件為對象， 以液態(tài)模鍛為核心技術(shù)， 實現(xiàn)無冒口、 無砂、近凈形、無缺陷鑄造，為綠色鑄造樹立一個典范。本項目著重 體現(xiàn)綠色、連續(xù)和高效的基本特色，其突出特點是：無砂、無冒口 鑄造。即徹底擺脫了

3、型砂污染和冒口帶來的無功能耗。 機械化程度 高，克服了手工操作廢品率高、工人勞動強度大的問題。利用余熱 進行熱處理， 減少了熱處理能源消耗。 采用具有環(huán)保功能的熔煉爐 熔煉，實現(xiàn)了無煙塵、低能耗熔煉。工藝流程簡短。與精密鑄造相 比，它省去了復(fù)雜的壓蠟、掛砂、脫蠟、制殼、烘殼、切割澆冒口等 一系列工序，實現(xiàn)了短流程作業(yè)。上述一系列的特點賦予了本項目在整個制造業(yè)中的需求都很旺 盛。它可以取代現(xiàn)有鑄造工藝進行綠色鑄造生產(chǎn)， 也可以取代傳統(tǒng)的 固態(tài)鍛造實現(xiàn)比較復(fù)雜的高質(zhì)量零件的近凈形毛坯制造。2.國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢 目前國內(nèi)外汽車零件的毛坯生產(chǎn)技術(shù)仍然是以砂型鑄造、壓鑄和 熔模鑄造為主。其中，壓

4、鑄技術(shù)雖然實現(xiàn)了無砂作業(yè)，但其冒口和余 料都很大，工藝出品率不高，而且目前還難以用于鋼鐵材料。熔模鑄 造技術(shù)雖然可以做到近凈成形， 但其冒口和余料也很大， 產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì) 量穩(wěn)定性差。本項目的技術(shù)核心是液態(tài)模鍛。 液態(tài)模鍛在有色金屬領(lǐng)域的成功 應(yīng)用向世人展示了其綠色高效的突出優(yōu)點， 但是，國內(nèi)外在鋼鐵材料 液態(tài)模鍛方面的工業(yè)應(yīng)用都還較少， 其主要原因是模具壽命較低。 申 報者針對這一問題研制了鋼質(zhì)液態(tài)模鍛專用涂料和鋼質(zhì)液態(tài)模鍛成 套技術(shù)， 使鋼鐵材料液態(tài)模鍛投入工業(yè)應(yīng)用成了現(xiàn)實， 鑄鋼件液態(tài)模 鍛成了這一領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。 到目前為止， 已經(jīng)形成了液態(tài)模鍛高錳 鋼抗磨產(chǎn)品、 液態(tài)模鍛低合金耐磨鋼、液

5、態(tài)模鍛低合金高強鋼等多個 生產(chǎn)基地。生產(chǎn)應(yīng)用證明了本項目在環(huán)保節(jié)能、提高質(zhì)量和降低成本 方面的獨特優(yōu)勢。最近，某汽車配件有限公司與我校簽訂了合作協(xié)議， 進行支座類汽車鑄鋼件的綠色鑄造技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用， 本項目就是基于 這一合作而申報的。3.項目目標(biāo)及主要指標(biāo)和實施方案； 本項目的目標(biāo)是建成一個以鑄造低合金鋼為主要材質(zhì)，以汽車配 件為主要產(chǎn)品的綠色鑄造生產(chǎn)基地，達到年產(chǎn)鑄造低合金鋼件100萬件（約10000噸）的產(chǎn)能規(guī)模，實現(xiàn)年產(chǎn)值10000萬元、年利稅4000萬元以上；形成汽車配件綠色鑄造的品牌企業(yè)，帶動綠色鑄造 技術(shù)推廣應(yīng)用。項目可以達到的環(huán)保指標(biāo)如下：（1） 噸產(chǎn)品的固廢排放量由傳統(tǒng)砂型鑄造

6、的800kg左右降低到10kg以下；（2） 噸產(chǎn)品的鋼材燒損由現(xiàn)在的200kg左右降低到80kg左右（3） 噸產(chǎn)品的電耗由現(xiàn)在的1400度左右降低到1100度以下。 項目計劃3年完成，分三期建設(shè)。 一期建設(shè)工程主要任務(wù)是建設(shè) 年產(chǎn)1000噸小型支座類低合金鑄鋼件液態(tài)模鍛生產(chǎn)線， 形成年產(chǎn)15萬件（約1000噸）的批量生產(chǎn)規(guī)模，計劃2011年11月底完成。二 期工程主要任務(wù)是擴大產(chǎn)能， 使生產(chǎn)規(guī)模達到年產(chǎn)60萬件（約5000噸）的水平，計劃于2012年底完成；三期工程主要任務(wù)是擴大產(chǎn)品 品種，形成大、中、小系列完整的汽車配件綠色鑄造基地，達到年產(chǎn)1萬噸的生產(chǎn)規(guī)模，計劃2013年底完成。4.經(jīng)濟、

7、環(huán)境效益；到2011年11月底，可以完成一期工程建設(shè)， 形成年產(chǎn)15萬件 的產(chǎn)能。項目完成后的正常年份內(nèi)，僅這個企業(yè)，年利稅可達4000萬元以上，經(jīng)濟效益顯著。項目完成后的正常年份，每噸汽車鑄鋼配件節(jié)約電耗300度以 上，節(jié)約鋼材燒損120kg以上。僅這個企業(yè)達到年產(chǎn)1萬噸規(guī)模后， 每年節(jié)電300萬度，節(jié)約鋼材1200噸，減小廢砂排放1萬噸以上， 勞動環(huán)境顯著改善。可見，項目具有顯著的節(jié)能減排效果。我國每年鑄鋼件產(chǎn)量約500萬噸，其中汽車鑄鋼件約占1/5。假 定我國采用項目技術(shù)每年生產(chǎn)汽車鑄鋼件100萬噸，則每年可以節(jié) 電3億度，節(jié)約鋼材12萬噸，減少廢砂排放100萬噸以上。5.項目研究的支撐條件 本項目要完成需要的主要支撐條件包括實施企業(yè)、 技術(shù)儲備和資 金三大方面。項目的實施企業(yè)是山西省的一個汽車配件有限公司， 目前正在建 設(shè)綠色鑄造生產(chǎn)車間。項目的技術(shù)儲備雄厚，有多個企業(yè)批量生產(chǎn)的經(jīng)驗。所以，在技 術(shù)層面的支撐條件具備。資金方面， 項目建設(shè)用資金已經(jīng)由實施企業(yè)自籌到位。 如能獲得 “綠動未來”計劃的資助，研究開發(fā)費就有了保證，可以將工作做得更 加具有示范性和可推廣性。項目將由企業(yè)與北京交通大學(xué)聯(lián)合承擔(dān)， 采取產(chǎn)學(xué)研密切結(jié)合的