铸造行业能耗现状与发展

铸造行业能耗现状与发展

铸造行业是一个新兴的行业。铸造能源的利用率和排放与发达国家和国外的平均水平相差很大。目前我国机械产品消耗的能源占全国总能源的65%,而铸造行业是国民经济中耗能较多的行业之一,占机械工业总耗能的25%~30%,能源平均利用率为17%,铸造生产的能耗约为发达国家的2倍。我国每吨合格铸铁件的能耗为550~700kg标准煤,每吨合格铸钢件的能耗为80~1000kg标准煤,而发达国家分别为300~400kg、500~800kg。我国同一种铸件重量比发达国家平均增重10%~20%,加工余量大1~3倍。铸件的工艺出品率比发达国家低5%~20%。可见我国与发达国家在铸造业上的差距很大,在节能降耗上具有很大的潜力。1行业能耗高的原因1.1我国源污染治理存在的问题铸造企业过多,平均规模太小,工艺水平落后,由此引发的劳动生产率低、资源有效利用率低下、污染治理难度增大、事故频发和市场恶性竞争等一系列问题。我国铸造厂的废品率仍处在7%~15%,某些厂、某些件的废品率超过20%,而国外,包括发动机铸件生产厂,一般在2%~3%,有的厂甚至小于1%。1.2高效热压检测设备以大批量生产的铸铁厂为例,国外采用自动造型线、热风冲天炉一电炉双联熔炼、现代制芯中心等生产装备及热分析仪、真空直读光谱仪等先进检测设备,我国只有少数企业可与之相比,大部分企业仍相差甚远。1.3污染物排放量大,且没有发挥应有的末端治理设施多数铸造企业的冲天炉炉气及铸造过程中的余热没有处理和利用。相当多的中小企业生产工艺落后,清洁生产的装备、原辅材料普及率不高,污染物排放量大,且没有配备有效的末端治理设施(有的企业虽有治理设施,但没有得到有效利用)。我国吨铸件的各种污染物排放总量是工业发达国家的3~5倍。相当多的铸造企业没有配备有效的旧砂再生回用设施,大量废砂、废渣作为一般垃圾处理,资源的综合利用率较低。1.4iso0101质量管理体系目前,国内多数中小企业管理粗放,有些属家族式管理;许多企业管理体系不健全,没有建立ISO9001质量管理体系,即使在已建立QMS并通过认证的企业中,也存在走过场现象。生产过程中,大量的关键工序、特殊工序没有得到有效控制,致使生产的废品率、能耗、料耗高,产品质量低,造成资源、能源及人力浪费。2对铸造生产的节能潜力的分析2.1冲天炉的节能技术熔炼的能耗约占整个铸造生产能耗的50%~70%,抓住熔炼过程的节能就是抓住了铸造节能的关键。1)推广采用热风、水冷、连续作业长炉龄冲天炉,冲天炉向大型化、长时间连续作业方向发展是必然趋势。国外的铸造企业把它作为一项重要节能措施加以应用。近些年来,国内也在这方面做了大量的工作,已有部分企业采用,取得了明显的节能效果。例如,采用微机技术控制冲天炉熔炼过程,优化熔炼参数,可节约焦炭10%~15%;选用冲天炉专用高压离心鼓风机,与用罗茨鼓风机相比节电50%~60%;采用富氧送风,如用3%富氧送风,每吨铁液可降低能耗10kg标准煤;采用双排大间距双层送风冲天炉技术,可节焦10%~30%,降低废品2%~5%;尽可能延长冲天炉的开炉时间,采用水冷无炉衬和薄炉衬冲天炉,连续作业时间长,减少了底焦的消耗,可节能20%以上;采用冲天炉+电炉双联熔炼,将冲天炉熔化热效率高、熔化速度快、铁液铸造性能相对好的优势,与电炉过热效率高、调整成分方便的优势相结合,从而达到降低能耗和提高产品质量的目的。2)采用中频炉熔炼的节能技术。中频炉加热效率高,与其他加热方式相比,有效地降低了能耗,劳动生产率高、无污染、设备符合环保要求。中频炉加热过程如能采取的有效节能措施,将可大大降低能源消耗。例如:采用合理的加料顺序,提高电源的转换效率;优化感应线圈的结构,适当提高工作频率,提高电效能;采用双供电源,提高电炉的功率因素,并保护炉壁;选用高功率高密度电炉,提高电炉的生产效率;采用计算机管理和节能运行模式,优化熔炼过程;大电炉采用加料机和炉料预热装置,减少加料时间,缩短熔化周期,提高生产效率;出铁水时,炉内留一定量的铁液,可使下炉铁水初始熔炼时电密度增高,熔化速度加快,达到节能的效果。2.2采用先进的铸造技术目前,国内几种造型工艺的能耗对比分别为:湿型1,自硬砂1.2~1.4,粘土干砂型3.5。粘土干砂型能耗最高,应予淘汰。湿型能耗最低,且适应性强,这是湿型仍大量采用的原因之一。应根据铸件品质要求,铸件特点来选用先进的高压、静压、射压、气冲造型工艺和设备,以及应用自硬砂技术、消失模铸造技术和特种铸造技术。用树脂自硬砂、水玻璃有机酯自硬砂和VRH法造型制芯工艺代替粘土干型,可提高铸件尺寸精度和表面光洁度,提高铸件质量,降低能耗。特种铸造工艺与普通粘土砂相比,铸件尺寸精度为2~4级,表面粗糙度细1~3级,质量减轻10%~30%,加工余量减少5%以上,铸件废品率也大大降低,综合节能效果显著。2.3燃煤砂型、砂芯烘干炉的干燥煤技术采用耐火保温材料改造现有炉窑,节能效果显著,对燃煤工业炉的加煤采用机械加煤比手工加煤节能20%左右,将燃煤的砂型、砂芯烘干炉改为明火反烧法,可节煤15%~30%,对型芯烘干炉采用远红外线干燥技术可节电30%~40%。可炼铸铁锌气氛快速退火工艺,可节电或降低煤耗50%,采用航空锅流燃烧技术比一般的反射燃烧节能60%~70%,这些都是降低能源消耗的好途径。2.4推广应用材料救援工程缺陷铸件通过修补、修复后重新投入使用也是降低能耗的有效措施。缺陷修复有多种方法,如铸工胶修补,铸件修复机修补,焊补等。2.5铸造工艺和技术应注意的问题使用低应力铸铁件、铸态球墨铸铁件,可省去了热处理工序,不仅节约能源,同时避免了因高温处理带来的铸件变形,氧化等缺陷。采用球铁无冒口铸造工艺,可提高工艺出品率10%~30%,