钢铁冶金-铸造行业知识.doc

铸造行业行业知识版本：V2.0ERP事业部起草部门： EBU行业与咨询实施部2010年7月版本控制修改DateAuthorVersionChange Reference查阅NamePosition分发Copy No.NameLocation用友软件股份有限公司 行业及咨询实施部 目录目 录前言行业定义2一、铸造行业的行业特点31.1、铸造行业行业分类31.1.1、按照造型方法分类31.1.2、按照成型工艺分类31.2、铸造行业行业特点31.3、铸造行业发展趋势4二、铸造行业的生产工艺52.1、铸造工艺52.1.1、铸型准备52.1.2、铸造金属的熔化与浇注52.1.3、铸件处理和检验62.2、砂型铸造生产工艺62.2.1、砂型铸造的主要工艺流程62.2.2、砂型铸造的生产方式72.3、后续的热处理工艺9三、行业关键需求103.1、接单生产，质量控制困难103.2、生产计划制定、变更控制103.3、成本管理与成本控制103.4、木模（模具）管理11四、铸造行业关键绩效指标12五、铸造行业管理实践12 钢铁冶金行业知识前言行业定义铸造，是将固态铸造金属溶化为液态倒入特定形状的铸型，待其凝固成形、获得一定形状的毛坯或零件的加工方式。铸造金属，是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料，是以一种金属元素为主要成分、并加入其他金属或非金属元素而组成的合金，习惯上称为铸造合金，主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。 铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺，已有约6000年的历史。中国约在公元前1700前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已达到相当高的水平。目前，许多企业不是单纯的铸造企业，通常是包括铸造分厂或车间的机械制造、加工企业。本文收集整理了铸造行业的生产特点、关键需求、绩效指标等内容，旨在帮助读者初步建立对铸造行业的行业认知。鉴于编者水平、经验，本文在深度和广度上还未能尽善。希望有机会阅读或使用本文档的顾问同仁给予进一步的支持和参与，汇集全体顾问的智慧，共同提炼、总结出一份权威的行业知识文档，以便惠及公司同仁。EBU行业及咨询实施部化工（及流程）行业：杨业学：YANGYXUFIDA.COM.CN；卢成静：HBLCJUFIDA.COM.CN；李箕会：SXLJHUFIDA.COM.CN。一、铸造行业的行业特点铸造，是现代机械制造工业的基础工艺之一，因此铸造业的发展标志着一个国家的生产实力。1.1、铸造行业行业分类1.1.1、按照造型方法分类铸造，按照造型方法，习惯上分为：1）、普通砂型铸造（砂铸，翻砂）普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。普通砂型铸造的材料是原砂、黏土、水玻璃、树脂及其他辅助材料。原砂，包括：石英砂、镁砂、锆砂、铬铁矿砂、镁橄榄石砂、兰晶石砂、石墨砂、铁砂等。2）、特种铸造按照造型材料不同，又分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造，消失模铸造等）、和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。1.1.2、按照成型工艺分类铸造，按照成型工艺，可以分为：1）、重力浇铸（砂铸，硬模铸造）：依靠重力，将熔融金属液浇入型腔。2）、压力铸造（低压浇铸，高压铸造）：依靠额外增加的压力，将熔融金属液瞬间压入铸造型腔。1.2、铸造行业行业特点铸造是比较经济的毛坯成形方法，对于形状复杂的零件更能显示出它的经济性。如汽车发动机的缸体和缸盖，船舶螺旋桨以及精致的艺术品等。有些难以切削的零件，如燃汽轮机的镍基合金零件不用铸造方法无法成形。 另外，铸造的零件尺寸和重量的适应范围很宽，金属种类几乎不受限制；零件在具有一般机械性能的同时，还具有耐磨、耐腐蚀、吸震等综合性能，是其他金属成形方法如锻、轧、焊、冲等所做不到的。因此，在机器制造业中用铸造方法生产的毛坯零件，在数量和吨位上迄今仍是最多的，多数无法用其它生产工艺替代。 铸造生产，经常要用的材料有各种金属、电力、焦炭、木材、塑料、气体和液体燃料、造型材料等。所需设备，有冶炼金属用的各种炉子，有混砂用的各种混砂机，有造型造芯用的各种造型机、造芯机，有清理铸件用的落砂机、抛丸机等。还有供特种铸造用的机器和设备以及许多运输和物料处理的设备。 铸造生产有与其他工艺不同的特点，主要是适应性广、需用材料和设备多、污染环境。铸造生产会产生粉尘、有害气体和噪声对环境的污染，比起其他机械制造工艺来更为严重，需要采取措施进行控制。 1.3、铸造行业发展趋势铸造产品发展的趋势，是要求铸件有更好的综合性能、更高的精度、更少的加工余量、和更光洁的表面。此外，节能的要求和社会对恢复自然环境的呼声也越来越高。为适应这些要求，新的铸造合金将得到开发，冶炼新工艺和新设备将相应出现。 铸造生产的机械化、自动化程度，在不断提高的同时，将更多地向柔性生产方面发展，以扩大对不同批量和多品种生产的适应性。节约能源和原材料的新技术将会得到优先发展，少产生或不产生污染的新工艺新设备将首先受到重视。质量控制技术在各道工序的检测和无损探伤、应力测定方面，将有新的发展。 二、铸造行业的生产工艺2.1、铸造工艺铸造工艺，由以下三个基本部分构成：2.1.1、铸型准备铸型准备的优劣，是影响铸件质量的主要因素。铸型，按所用材料可分为砂型、金属型、陶瓷型、泥型、石墨型等，按使用次数可分为一次性型、半永久型和永久型。不同的铸造方法有不同的铸型准备内容。以应用最广泛的砂型铸造为例，铸型准备包括造型材料准备、和造型、造芯两大项工作。砂型铸造中用来造型、造芯的各种原材料，如铸造原砂、型砂粘结剂和其他辅料，以及由它们配制成的型砂、芯砂、涂料等统称为造型材料，造型材料准备的任务是按照铸件的要求、金属的性质，选择合适的原砂、粘结剂和辅料，然后按一定的比例把它们混合成具有一定性能的型砂和芯砂。常用的混砂设备有碾轮式混砂机、逆流式混砂机和连续式混砂机。后者是专为混合化学自硬砂设计的，连续混合，混砂速度快。 造型、造芯，是根据铸造工艺要求，在确定好造型方法，准备好造型材料的基础上进行的。铸件的精度和全部生产过程的经济效果，主要取决于这道工序。在很多现代化的铸造车间里，造型、造芯都实现了机械化或自动化。常用的砂型造型造芯设备有高、中、低压造型机、气冲造型机、无箱射压造型机、冷芯盒制芯机和热芯盒制芯机、覆膜砂制芯机等。 2.1.2、铸造金属的熔化与浇注铸造金属（铸造合金），主要有各类铸铁、铸钢和铸造有色金属及合金。铸造金属的熔化，不仅仅是单纯的熔化，还包括冶炼过程，使浇进铸型的金属在温度、化学成分和纯净度方面都符合预期要求。为此，在熔炼过程中要进行以控制质量为目的的各种检查测试，液态金属在达到各项规定指标后方能允许浇注。有时，为了达到更高要求，铸造金属液在出炉后还要经炉外处理，如脱硫、真空脱气、炉外精炼、孕育或变质处理等。熔炼金属常用的设备有冲天炉、电弧炉、感应炉、电阻炉、反射炉等。2.1.3、铸件处理和检验铸件处理，包括清除型芯和铸件表面异物、切除浇冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物以及热处理、整形、防锈处理和粗加工等。清理设备有磨光机、抛丸机、浇冒口切割机等。砂型铸件落砂清理是劳动条件较差的一道工序，所以在选择造型方法时 ，应尽量考虑到为落砂清理创造方便条件。有些铸件因特殊要求，还要经铸件后处理，如热处理、整形、防锈处理、粗加工等。2.2、砂型铸造生产工艺在我国，砂型铸造占到90%以上，砂型铸件约占铸件产量的80% 。砂型铸造，造型材料以砂子为主，来源广泛、成本低廉，是最常用的铸造方法。2.2.1、砂型铸造的主要工艺流程砂型铸造，主要工艺流程如下图所示：制作木模：为了在砂型内塑成与铸件形状相符的空腔，必须先用木材制成模型，称为木模。空心的铸件，需要制成砂芯、和相应的砂芯木模(芯盒)。制造砂型：有了木模，就可以翻制空腔砂型(铸造也称为“翻砂”)。在制造砂型时，要考虑上下砂箱怎样分开才能把木模取出，还要考虑铁水从什么地方流入，怎样灌满空腔以便得到优质的铸件。熔融浇铸：砂型制成后，就可以进行熔融、浇铸（将铁水灌入砂型空腔）。浇注时，铁水温度在12501350度，熔炼时温度更高。冷却清理：铸件冷却后，需要清砂、切掉浇冒口（浇注通道），得到铸造产品待进行后续加工的“毛坯件”。形象的砂型铸造工艺，如下图所示：砂型铸造的优点：零件的形状复杂；工艺灵活；成本较低。砂型铸造的缺点：机械性能较低，通常“毛坯件”需要要进行热处理工艺以改善机械性能）；精度低，通常“毛坯件”需要经过机加工等后道工序进行加工，才能成为成品；劳动效率低，劳动条件差。2.2.2、砂型铸造的生产方式砂型铸造，有自动化生产（造型生产线）、和手工生产（俗称地模）两种方式。自动化生产线，通常用于小型的铸造阀门、铸造零件的大批量生产；手工生产，则通常用于较大型的、大型的铸件生产，一般批量较小、甚至单件生产。下图，为典型的砂型铸造造型生产线：2.3、后续的热处理工艺对于铸造工程师以及机械结构设计工程师而言，热处理是一项非常有意义，而具甚高价值用以改进材料品质的方法，借助热处理可以改变、或影响铸铁的组织及性质，同时可以获得更高的强度、硬度，而改善其磨耗抵抗能力等等。 由于目的不同，热处理的种类非常多，基本主要可分成两大类：第一类，是组织构造不会经由热处理而发生变化、或者也不应该发生改变的；第二类，是基本的组织结构发生变化者。第一类热处理程序，主要用於消除内应力，而此内应力系在铸造过程中由於冷却状况及条件不同而引起。组织、强度及其他机械性质等，不因热处理而发生明显变化。第二类热处理程序，将导致铸件组织发生了明显的改变，可大致分为五类：1）、软化退火：其目的主要在於分解碳化物，将其硬度降低，而提高加工性能，对於球墨铸铁而言，其目的在於获得更多的铁素体组织；2）、正火处理：主要目的是获得珠光体和索氏体组织提高铸件的机械性螚；3）、淬火：主要为了获得更高的硬度或磨耗强度，同时的到甚高的表面耐磨特性；4）、表面硬化处理：主要为获得表面硬化层，同时得到甚高的表面耐磨特性；5）、析出硬化处理：主要是为获得高强度而伸长率并不因而发生激烈的改变。三、行业关键需求铸造企业的关键业务需求，如下：3.1、接单生产，质量控制困难铸造领域生产方式以接单生产（MTO）方式为多，而汽配铸件的产品遵从汽配行业特点通常根据客户的月度销售预测、周计划调整单及每日变更单这几个方面因素制订和调整生产计划。影响订单交付的一大要因是铸件的质量问题。许多砂型铸造企业的不良率达到20%以上，大多数铸铁件如果不合格则无法修补需要重新铸造，这带来能源、人工、设备等资源的极大浪费。铸钢件，如果出现缺陷、砂眼等较小的质量问题，可以通过补焊等工艺进行修复。产品质量的提高与人、机、料、法、环等因素密切相关。3.2、生产计划制定、变更控制市场和客户对产品交货期的要求越来越短，订单变化快，生产周期又相对较长。铸件产品的生产时间，根据工艺复杂程度不同，压铸加工时间较短，而砂型铸造加工时间较长，多数企业砂型铸造生产时间在10-20天（甚至更长到3045天），这与工艺、订单量、管理等方面相关。在手工状况下，企业的计划管理比较粗放，按月度制订生产计划的企业较多，再根据客户对订单的变化需求、紧急调度会议进行订单变更。这种生产组织方式比较被动、难以有效保障更高的准时交付效率。如何根据销售订单要求快速、准确地制订相应的生产计划和原材料采购计划，以便科学、高效地组织生产、指导生产？如何在生产制造的各个环节上快速有效地响应客户对销售订单的变更要求，调整生产计划，提高客户满意度？如何缩短产品设计周期和生产制造周期？3.3、成本管理与成本控制产品成本控制是铸造企业经营管理的核心内容之一。如何准确、及时地获取影响成本变动的各种因素的数据，并加以分析？如何利用成本核算和分析结果为下一时期的成本预测、决策和控制提供数据支撑？各业务管理流程的优化，消除手工管