第3章铸造生产节能节材技术及装备1铸造工业生产现状及节能减排2数字化无模铸造精密成形技术及装备3电渣熔铸技术及装备4轻合金典型铸造技术及装备5铸造技术未来发展趋势66机械装备工业节能减排制造技术1铸造工业生产现状及节能减排铸造是铸造、锻压、焊接、切削四大主流成形工艺之一，是制造业的基础行业，汽车内燃机中铸件的重量占总重的70%～90%；机床、拖拉机、液压泵、阀和通用机械中铸件重占65%～80%；矿冶、能源、航空航天和国防军工等工业的重、大、难装备中铸件都占很大的比重和起重要作用。进入21世纪以来，尽管先进制造技术突飞猛进，但是作为具有6000年历史的铸造行业并没有大的变革，依然是通过木模、金属模等模具翻制铸型。铸造行业是制造业中的基础，我国制造业的迅速发展带来了铸件需求的大幅增长。2012年，我国铸件产量超过4000万t，是美、日、德三国铸件产量总和，铸件产量连续13年居世界首位。虽然我国目前已经成为铸造大国，但是还远远没有成为铸造强国，在产品质量和档次方面，我们还落后于发达国家。1.1我国铸造行业基本概况据不完全统计，目前我国有铸造企业约3万家，比世界上发布统计数据的35个国家和地区铸造企业的总和还多得多。我国铸造企业数量多、规模小、专业化程度低，主要分布在东部发达地区。既有专业铸造厂，也有从属于汽车、机床等行业主机厂的铸造分厂或车间，但更多的还是乡镇铸造厂。一些大型发电机的转子、水轮机叶片等大型高质量铸件还依赖于进口。我国铸件出口以中低档产品为主，包括各类管件、散热器、厨具及浴具等，价格低，质量与发达国家相比也有一定差距。我国各地已经建成和正在建设一批铸造产业集群、产业基地和工业园区。如安徽省宁国“中国耐磨铸件之都”，河北省泊头“中国铸造之乡”，湖南省嘉禾“中国铸造产业集群试点县”，广东省高要“中国压铸产业集群示范基地”，福建省龙岩新罗铸造产业集群，南安英都水暖阀门铸件产业集群等。河南林州铸造集聚区的铸造企业300余家，年产汽车铸件达60万～70万t。工业发达国家的铸造企业规模一般都在年产5000t以上，而我国年产超过5000t的企业仅占1/6，年产超过万吨的大型铸造企业主要是重型行业、汽车行业、航空工业的专业铸造厂，这些铸造厂铸造工艺和设备都较为先进，已接近或达到国际水平。而广大乡镇企业一般是铸件年产量在数百吨左右的小型铸造企业，多数还处于国外20世纪70～80年代的水平。且我国铸造专业化程度只有30%，而发达国家铸造企业专业化程度达到80%～90%。我国相当多的铸造企业没有形成自己的特色产品，造成设备利用率低，能源资源浪费。我国铸造企业涉及从业人员约120多万，从业人员众多，但是与德、美、日等发达国家相比，人均劳动生产效率低下，约为日本人均劳动生产率的1/7。国外铸造企业普遍采用CAD/CAE等数字化设计和模拟软件，而我国多数企业还是以工艺员经验设计为主，铸件加工余量大，尺寸精度低。目前大部分企业生产的铸件尺寸精度低于国际标准1～2个等级，废品率高出5%～10%，加工余量高出1～3个等级，加大了能源、资源消耗。我国铸造行业污染严重，据统计，我国每生产1t合格铸件，大约要排放粉尘50kg，废气1000～2000m3，废砂1.3～1.5t，废渣300kg。2012年，我国铸件产量超过4000万t，排放废渣600万t、粉尘100万～140万t、废气200亿～400亿ｍ3、废砂2580万～2990万t，是发达国家的10倍。日本铸造工厂提出了3R的环境保护新概念，即减少废弃物、重用及回用。所以，铸造原辅材料绿色化是解决我国铸造资源的供求矛盾、减少铸造污染物排放的关键技术之一，也是铸造行业发展循环经济，实现可持续发展的必然。铸造作为热加工行业，生产过程消耗了大量能源，能源和材料的投入约占我国铸造生产产值的55%～70%。铸造行业的能耗约占机械工业能耗的23%～62%，能源利用率仅为17%，综合能耗是发达国家的2倍。每生产1t合格铸铁件，能耗为0.55～0.7t标准煤，而国外仅为0.3～0.4t标准煤；生产1t合格铸钢件的能耗为0.8～1t标准煤，国外为0.5～0.8t标准煤。铸造生产能耗主要包括以下几个环节：（1）金属熔炼，采用冲天炉、各种电炉、焦炭炉等熔炼设备进行铸铁、铸钢、有色合金等...
