把你的铸造厂建成世界一流的铸造厂.docx

从1998年至2004年，中国金属铸件生产连年增长，2004年产量较之6年前的1998年增加一倍多。中国自2000年起铸件生产总吨数首次超过美国，并且此后一直位于世界前列。2003年中国金属铸件产量更超过世界第二（ 美国） 和第三（ 日本） 的总和， 年产值1 000亿元以上，2004年比世界第二（ 美国） 和第三（ 日本） 的总和多3 719 882 t。近年来中国金属铸件生产情况见表11- 7。现在，中国不仅铸件总产量世界第一，还每年出口200 多万吨物美价廉的铸件。但是无论如何中国还远远算不上是铸造强国。中国也进口相当数量价格昂贵，技术含量高的铸件。就规模和水平而言，中国既有工艺先进、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，全国平均水平仅为810 t/(人年)。总体来说，我国铸造业仍存在经济效益差，铸件质量低，能源、材料消耗高，废品率高、工艺出品率低，劳动条件差，环境污染严重等问题。Jun. 2006V ol.55 N o.6铸造FO U N D R Y收稿日期：2006- 05- 20收到修订稿。作者简介：刘金城（ 1946- ），男，陕西宝鸡人，博士，英国铸造学会理事，研究方向为凝固数值模拟、铸件贸易、ADI开发和铸造工艺。E-mail：把你的铸造厂建成世界一流的铸造厂刘金城（ 英国铸造工程师学会理事；清华大学工学硕士；英国曼彻斯特大学材料学博士）摘要：近年来，中国金属铸件生产连年增长。中国现在可以说是世界铸造大国了，但是还远算不上是铸造强国。无论你的铸造厂是怎样的铸造厂，只要具有了建设世界一流铸造厂的意识，只要加强管理，严格工艺规程的执行，积极开发新产品，开发具有更高无形价值、更高附加值的高科技铸件，你的铸造厂完全可以建设成世界一流的高效益的铸造厂。经过铸造界管理人员、科技人员、工程技术人员和工人的不懈努力，中国一定会成为世界一流的铸造强国。关键词：铸造强国；工艺规程；管理；质量；高附加值铸件中图分类号：TG 2-36 文献标识码：A 文章编号：1001-4977（ 2006） 06-0545-05Cons truct Your Foundry into World Clas s FoundryLIU J in-cheng（ Member of Ins titute of Cas t Metal Engineers ; Univers ity of Manches ter, UK）Abs tract : In recent years metal cas ting production of China has been increased continuous ly. NowChina becomes a big cas ting producer in the world but is not a developed cas ting producing countryyet. To become a developed and powerful cas ting producer China cas ting indus try needs tos trengthen proces s ing management, s trictly implement proces s ing procedure and also needs moreactively join in cas ting des ign and to produce more high-tech and more intangible value addedcas tings with good appearance, weight reduction, better properties , better service life and total cos treduction for Chinese equipment manufacturers .Key words : powerful cas ting country; proces s ing management; implement; quality; value addedcas ting!铸造论坛1 中国铸造业目前的状况与你分享发达国家铸造厂的管理经验表1 近年来中国金属铸件生产情况年度1998199920012002200420032000铸件总产量/ t10 194 00612 650 00014 500 00016 261 00022 420 45219 870 50413 950 000比上年增长(%)-24.9%3.95%12.1%12.8%22.2%10.3%备注铸件产量超过美国，首次位居世界第一铸件产量位居世界第一铸件产量位居世界第一铸件产量位居世界第一，超过美国和日本总和铸件产量位居世界第一，比美国和日本总和多3 719 882 t545 中国的铸造厂是否可以建设成世界一流的高效益铸造厂呢？当然可以。中国铸造工人的文化水平、技术水平、勤劳程度一点都不比发达国家的铸造工人差，中国铸造技术人员的学术背景和技术水平也一点不比国外铸造厂的技术人员水平差，中国的不少铸造厂家其铸造设备不比发达国家差，中国的铸造原材料也不比发达国家差；只要具有了建设世界一流铸造厂的意识，只要加强管理，严格工艺规程的执行，积极开发新产品，开发具有更高无形价值、更高附加值的高科技铸件，你的铸造厂完全可以建设成世界一流的高效益的铸造厂。要建设世界一流铸造厂，首先要有建设世界一流铸造厂的意识。那么，什么是世界一流的铸造厂？（ 1） 能生产世界一流的产品，能生产无形价值、附加值高的产品；（ 2） 工艺先进，生产效率高；（ 3） 生产成本低，人均生产铸件吨数达到世界先进水平；（ 4） 人均产值高，利润高，效益高；（ 5） 生产每吨铸件能耗低；（ 6） 排放的废气、废液、废渣少，环保问题少；（ 7） 安全生产。中国的铸造业与国外发达国家的铸造业相比有许多优势，有许多方面相差不多，也有些方面差距较大。3.1 人才方面（ 1） 工人中国铸造工人的文化水平、智力水平一点都不比发达国家的铸造工人差，只比他们强。虽然发达国家要求本国国民必须达到一定的教育程度（ 必须接受国家法律规定的教育至少到16岁），相当于中国的初三或高一，但是美国、英国等发达国家的铸造工人的实际文化水平未必都比中国好；其中不少工人来自发展中国家，许多人未受过基本教育，不能写英文，甚至不能听和说英文，许多情况下交流还需要翻译。发达国家工人技术水平也不比中国铸造工人高。经笔者深入观察、了解，世界各国的铸造工人基本一样，发达国家的铸造工人流动性很大。（ 2） 技术人员西方发达国家的大学没有铸造专业。在工程及材料系的本科教育课程中，有关铸造的课时远较中国同类系的少，没有要求严格的各种实习安排。其技术人员的专业背景多数不如中国的同类专业毕业生，很多技术人员为高中或大学非材料、工程专业学历。但是，他们的管理人员和技术人员的业务知识和水平就其所负责的范围来讲，比国内铸造专业的同行一点都不差；不过，在其工作范围以外的铸造知识则知之不多。但这一点都不妨碍他们将本职工作做好，生产的铸件能耗低、质量好，效益高。计划经济时代，我国有56所以上的大学设有铸造专业，目前的大学里几乎全部删掉了铸造专业，只在材料工程专业的教学中包含了一些铸造的内容。据对国内7所著名理工科大学的调查，7 所大学共设必修课298门，选修课198门，共496门，而真正与铸造有关的却只有10门，只占3.6%8。即使如此，这也远比国外大学工程和材料系的有关铸造的课程多得多。3.2 设备和原材料近年来，美国、英国等发达国家的不少铸造厂家的铸造设备不比中国的新，也未必比中国好，甚至有的不如中国的厂家好。发达国家铸造厂其原材料也未必比中国好多少，部分是从中国进口，如焦炭、增碳剂、铁合金等。发达国家能源价格也与中国差不多。3.3 工艺技术发达国家铸造厂总体来讲，其工艺、技术先进，但并不是各个方面都先进。比如，采用计算机凝固模拟的也只是少数厂家，多数还是靠经验做工艺设计。MODERN CASTING 2004年10月对关于计算机凝固模拟的问卷调查结果统计表明，不使用计算机凝固模拟的原因和所占比例：重复和简单的铸件，不必使用，占25.7%；人员和技能不足，占14.29%；技术缺乏，占17.14%；费用太高，占42.86%。总共约75%的回答说没有对新铸件应用计算机凝固模拟9。发达国家的铸件能耗远小于中国，而劳动生产率和全员产值则远高于多数中国的铸造厂。以铸铁件为例，发达国家的全员产量在每人每年60300 t，中国全国平均水平为810 t/(人年)。发达国家的全员产值在每人每年720万英镑，还有的更高。因此，即使发达国家的劳动力成本比中国高出20倍，某些铸件仍有相当竞争力。究竟是什么原因使得中国铸造厂家在工人和技术人员的技术水平并不低情况下，却铸件能耗高，产量、产值低呢？发达国家的铸造业究竟有那些方面值得我们借鉴呢？发达国家铸造管理的最主要的特点是：工艺控制项目多，工艺管理规范细致，控制范围严格，量化；执行工艺严格，不折不扣；注重开发性和创造性，持续不断地开发具有更高无形价值的高科技铸件。4.1 工艺管理控制项目多，工艺管理规范细致，范围严格，量化铸造生产的目标是用最高的效率、最低的成本，2 什么是世界一流的铸造厂3 中国和发达国家铸造业的比较4 发达国家铸造厂管理的特点FO U N D R YJun.2006546 V ol.55 N o.6 生产出质量合格，品质一致的铸件。质量合格是指铸件尺寸合格，没有表面和内部缺陷，材料性能满足要求。品质一致是指每一批的铸件以及不同批次的铸件性能、质量一样，一致性好。4.1.1 工艺管理控制为了实现这一目标就需要一整套工艺和一整套设备。所有的设备都是为工艺服务的，生产的任何一道工序所需工艺都要控制。发达国家铸造厂对于凡是科学技术上已经证明生产上需要控制的项目，凡是能控制的地方都制定严格的控制范围。原材料有严格的检验和控制，包括各种金属材料、非金属材料的成分和规格。对工艺过程中的各参数同样是严加控制，例如对湿型砂检查和控制紧实率、湿强度、干强度、水分、破碎指数、透气率、有效粘土含量、挥发分、烧灼减量、死粘土含量、温度、砂型硬度等。国内不少铸造厂家不检测有效粘土含量，型砂中死粘土含量高，因而水分含量高。再比如，对球墨铸铁原铁液化学成分，发达国家的铸造厂一般控制范围（ 质量分数，下同）：0.05% C； 0.1% Si， 0.04% P， 0.02% S；Mn，铁素体球铁中0.4%，珠光体球铁中0.5%；Cu，对不同基体和性能的铸态球铁要求含铜量不一样，但误差在0.05%。对灰铸铁原铁液化学成分控制范围：低牌号的0.05% C， 高牌号的0.025% C； 0.1% Si，0.04% P， 0.06%0.08% S，0.5%0.6% Mn。不仅控制炉子的金属液温度，还要控制浇注温度、记录浇注温度，浇包还要加保温盖以减少浇注过程中的温差。重要件还要每件编号，测每件的实际浇注温度，每包金属重量记录。国内不少铸造厂家没有将浇注温度控制好。笔者考察过欧洲其他有色金属和高温合金的铸造厂，其控制过程和参数要求范围同样严格。未经主管部门同意，不许随意更改检测和控制参数。另外每道工序的执行都有原始文件记录，原始文件记录不许随意更改。4.1.2 仪器设备的选用和配套为了实现控制的目标就必须有相应的设备、仪器。采用电炉熔炼或双联熔炼，并用定碳仪检测含碳量，光谱仪检测其余十几种成分。如果没有电炉熔炼和光谱仪快速分析，外国客户一般不会购买你的产品。球化率检验采用金刚石抛光膏制样，样品质量接近拍照水平；白口深度用样板检查；力学性能则用微机配置的设备，抗拉强度、屈服强度可以精确测出；铸件样件采用三坐标检验台检验；清理后的铸件采用专用量具、专用夹具检验。每道工序都有原始文件记录。采用超声检验球化率、内部缺陷，X射线检测表面裂纹。检验用的偶合剂是专门为检验铸件用的偶合剂。总之，凡是为保证工艺所需的设备，则必修购置。凡是可以用仪器、工具控制的地方都用仪器、工具加以控制。所有的仪器仪表都定期检验、校准、记录。为了实现高的生产率，设备的配置和管理就要讲究系统化、配套性。笔者走访过欧美许多企业，发现企业的设备并非每台都先进，但配套性好，可靠性高。这样就减少了因某台设备故障使整条线停产造成损失的时间，也使整个设备系统能满足生产高质量铸件的要求。国内有不少厂家，许多设备非常先进，世界一流，但有些设备又很差，不可靠，设备配套性不好。比如，许多国内很著名的铸造厂没有三坐标检验台和其他先进的检测设备，造成即使生产出好的铸件也没有足够的检测设备和数据来支持其产品质量。欧美企业还具有很强的维修队伍。4.1.3 质量管理由于生产过程的复杂性，再先进的质量认证，再好的管理，再严格的执行，也难免出现废品。问题是对待废品的态度。好的质量体系讲的是，人人都是质量员，决不让一个废品从自己手下漏网，决不让一个废品出厂，更不会出现以次充好的现象。国际质量认证(ISO9000)及各种特殊认证，都非常严格，不允许弄虚作假。质量认证的检查，不在于是否有问题，而在于是否有信誉。有问题可以经过努力和改进，达到认证的要求。如果弄虚作假，则失去信誉，不会被认证。发达国家很少见到铸造厂家对认证单位和人员有任何特殊对待，也很少有弄虚作假现象。即使如此，有的客户还规定必需有第三方在场目睹力学性能检验，并共同填写力学性能检验报告，可见其要求之严格。4.1.4 人员培养和岗位设置培养人员注重实效，需要什么培养什么。主要方法有培训班（ 行业培训班、大学的培训班），老职工与新职工之间的传帮带。培训非常有针对性，非常实际。培训不为文凭，不为证书，只为工作需要。如果可以用机械完成的工序，决不会用人；一个岗位需要一个人，绝不会用两个人。例如：一家铸造厂一个工人负责2条湿型砂生产线的砂处理系统，负责所有上料、煤粉、新砂、水等，检查控制型砂性能、记录数据，此外还负责试样整理；清理车间一个专人负责检验，包括划线检验样件、铸件尺寸检验、超声检验球化率、内部缺陷、X射线检测表面裂纹、管理检验工具库等。为了实现高效率、低能耗的生产，生产班次的安排上尽量使生产能连续进行，减少材料和能源消耗。例如，采用冲天炉-电炉双联的企业，安排每班12小时，每周4天工作。工艺还要考虑工人操作方便、安全、高效。例如，生产高温合金精铸件的蜡模是淡绿色，保护视力，又有利于生产。清理工部的工作台选择最合适的高度等。铸造刘金城：把你的铸造厂建成世界一流的铸造厂547 4.2 严格执行工艺工艺被视为企业的生产法律。一旦制定了工艺，从工人到管理、技术人员，人人有责任执行工艺。工人虽然文化程度不高，但执行工艺的素质不低，执行工艺规定绝对不折不扣。如果不符合工艺条件，工人决不进行操作。例如，金属液温度、成分不合格，炉工绝不出炉；包内金属液温度超过规定的浇注温度范围，浇注工绝对不进行浇注；宁肯浇成铸锭；型砂温度超过规定温度，造型工不会进行造型；硬度、尺寸、表面质量不合格的产品不会被放行。设备、原材料等都是为工艺服务的。为了使工艺得以不折不扣执行，不惜成本。例如，球铁的球化率检验，采用金刚石抛光膏抛光，样品质量接近拍照水平；铸件样件的尺寸检验采用三坐标检验台，检验内部缺陷的其它先进的检测设备，X射线、超声探伤等样样必备。这样，每一工序的严格执行也必然促使上一道工序要严格控制。例如，浇注温度的严格控制，促使熔炼工对金属液温度的严格控制；造型工对型砂的严格要求，促使混砂工对型砂严格控制，也促使维修部门对设备的细心保养和监控。因此，如果出了产品质量问题，不存在工艺执行的问题，一定是工艺规程有问题。所要做的就是改进工艺，直至工艺能保证高质量的铸件。一旦这样经过优化的工艺规程制定出来，一旦有了能严格执行工艺的人，无论谁来执行都能生产出优质产品，而且人员流动不会对生产造成影响。德国一家铸造厂通过严格的工艺管理制度，生产铸态低温高冲击韧性球铁，无需热处理。附铸的试棒和铸件本体就达到低温高韧性球铁的全部力学性能要求。可以毫不夸张地说，优化的工艺规程及其严格的执行实际上就是发达国家整个工业体系能够持续不断地生产高质量产品的根本原因，或者说是诀窍。有些国内铸造企业技术和管理部门的同行担心，如此严格的工艺规程及其不折不扣的执行是否会因为某一环节出了问题从而造成生产停顿，影响生产节拍，影响生产率。在发达国家，并未发生因为严格的工艺规程及其不折不扣的执行造成生产停顿，影响生产率。实际上，宽松的工艺规程，不够严格的工艺规程执行并不能提高生产率，反而有害于生产率和产品质量的提高。相反，正是由于如此严格、细致的工艺规程及其不折不扣的执行，发达国家的铸件能耗远小于中国，而劳动生产率和全员产值则远高于中国的铸造厂。中国制造业生产普遍存在的问题是工艺管理规程规定的本身就比较宽松，工艺管理规程规定执行的情况更是差强人意。例如，英国一家公司从中国进口的增碳剂，包装要求每袋重25 kg，但是每批都有相当数量袋重不准的现象，少者十六七公斤，多者三十一二公斤。许多铸造厂的情况也差不多。按理说，只要通过了任何一种国际质量认证，就不应当出现工艺管理规定不合理，工艺未能得到执行的问题。难怪缪良先生指出，国际质量认证在国际商品市场上的份量很快就被我国的厂长经理们所认识，现在国内铸造厂取得这一认证的，已经为数不少，遗憾的是，只要去这些厂走一趟，就会发现，半数以上的企业不论是铸件品质，或是生产秩序，或是管理水平，都不像是经过认证的8。也难怪需要铸件的外国厂商要来中国铸造厂多次实地考察才能开始小批量订货，甚至要派人监督生产。可以说，合理和优化的工艺管理规程以及工艺规程的严格执行，是当前中国工业生产亟待解决的问题。4.3 注重开发性和创造性，开发具有更高无形价值的高科技铸件发达国家的铸造厂近年来努力改进客户服务，积极参与和开发、设计和生产高科技铸件，及含有更高附加值的高利润铸件10。近年来，由于铸造金属材料性能的不断提高和铸造方法的改进以及新的铸造方法的出现，为新铸件和铸件设计提供新的发展天地。有些金属铸件甚至取代了塑料壳件11。例如，美国在爱荷华州著名的生产拖拉机和工程车辆的John Deere铸造厂生产球铁（ 40%45%） 和灰铁（ 55%60%） 件，主要有造型工艺（ 湿型砂上下箱造型线1067 mm1676 mm和1270 mm1676 mm，及树脂砂）、制芯工艺（ 冷芯盒和树脂砂芯）、熔炼（ 3台世界最大的23 t中频无心感应电炉）；铸件主要为农业和建筑机械的铸件；2004年产量100 000 t；面积120万平方英尺（ 11万1 500 m2）；员工总数286人；每天生产400 t 铸件（ 人均每天1.4 t，人均每年350 t）。从CAD设计到给客户提供铸件只需11小时48分钟。该厂注重铸件的开发性和创造性。过去3年有12 000 t铸件是从焊接件转成铸件的12。美国在俄勒岗州波特兰的生产汽车铸件的著名的International-Waukesha铸造厂从竞争对手中将4件铸钢件组成的组装件重新设计，生产成ADI铸件一件，自1991 年开始生产ADI至2003年，已经生产了超过4万吨ADI铸件。2003年将卡车后弹簧座改设计为ADI铸件，重量从34磅减为27磅13。美国在Minneapolis的Smith铸造厂将原设计的由84件钢零件装配成的履带驱动轮改为整体一件ADI驱动轮铸件，重量减轻15%，成本降低55%。用户每年节约成本19万美元。较之原组装件省去了30 min的装配时间，耐磨性提高，外型也更美观14。由此可见，铸件设计潜力巨大，铸件的设计、创新和改进是无止境的。据笔者了解，欧美有许多铸造厂正在与用户合作，进行着铸件的设计、创新和改进工作，有的公司每年FO U N D R YJun.2006548 V ol.55 N o.6 有十多个这样的项目。正如以上几个例子说明的，目前利用新工艺、新合金材料开发新铸件的主要工作是由铸造厂和用户相结合的方法来实现的，但是发达国家已经出现了以铸件设计为业务的公司15- 16，这些新兴公司采用计算机凝固模拟技术，计算机铸件设计技术，与铸件用户和铸件生产厂家结合，以最快的速度开发新铸件。可以说，未来的铸件将会是功能更多、性能更好、价格更便宜。中国铸造业应该了解国际铸造业的发展情况，把握机会，进一步发展和提高我国的铸造工业水平。中国已经是世界铸件产量大国了，但离世界一流的铸造强国还有很大距离。中国的铸造工人的文化水平、技术水平、勤劳程度一点都不比发达国家的铸造厂工人差。中国铸造技术人员的学术背景和技术水平也一点不比国外铸造厂的技术人员水平差。中国的不少铸造厂家其铸造设备不比发达国家差，中国的原材料也不比发达国家差。你的铸造厂完全可以建设成世界一流的、高效益的铸造厂。所要做的就是，建立国际一流铸造厂的意识；加强管理，工艺管理规范细致，量化，严格；强化工艺规程的执行，执行工艺不折不扣；积极参与新产品开发，开发有更高无形价值的高科技铸件。经过我国铸造界管理人员、科技人员、工程技术人员和工人的不懈努力，在不远的将来，中国一定能真正建成不仅是世界铸造产量大国，而且是世界一流的铸造强国。5 结束语1参考文献：A modern casting staff report， 33rd census of world castingproduction - 1998 J. Modern Casting，1999，（ 12）：40.A modern casting staff report，34th annual census of world castingproduction - 1999 J. Modern Casting，2000（ 12）：30.A modern casting staff report, 35th census of world castingproduction - 2000 J. Modern Casting，2001（ 12）：38.A modern casting staff report, 36th census of world castingproduction - 2001 J. Modern Casting，2002（ 12）：22.A modern casting staff report，know your competition37th censusof world casting production - 2002 J. Modern Casting， 2003（