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1、钠水玻璃 ( 钾、锂和有机季铵等) 、阳离子复合水玻 璃 ( 钠钾、钠锂、钠季铵等) 、阴离子复合水玻璃 ( 硅铝酸盐、硅硼酸盐和硅磷酸盐等) 并存;? 水玻 璃的化学改性多样化,使用有机高分子+ 阳离子型、 阴离子型多元复合水玻璃, 可使水玻璃砂的溃散性相 当于普通水玻璃加入量 1?5% 2?5% 的水平;? 水 玻璃的物理改性多样化,如采用磁场 ? 超声、激光、 微波、交变电场和高频放电等。? 硬化剂多样化, 可 新开发甲酸酯、连二醛、缩甲醛、各种内酯、无定型 SiO2和 Al2O3、亚氨基磺酸盐和异氰酸酯等。 ?硬化 方法多样化,除了现有的 VRH 法采用真空脱水与 CO2反应相结合外,
2、 还可以开发具有加强脱水速度, 并将反应控制在表层的新硬化方法, 例如,有机酯或 微波与 CO2反应结合;CO2的稀释、加热、间断或 脉冲供给;燃焦 CO2发生炉,溶剂置换,冷冻硬化 等。还可开发出水玻璃砂冷芯盒、温芯盒和壳型等工 艺。? 涂层转移法工艺多样化。 ? 溃散剂的合理选 用。 例如:? CO2水玻璃硬化法有生成 NaHCO3的倾 向, 能否使用甲酸酯 ( 如 HCOOC2H5)、缩甲醛 ( CH2 (OC2H5)2) 和内酯 ( ? -丁内酯) 开发成冷芯盒; ?水玻璃+ 异氰酸酯 OCNRNCO+ 2H2O?H2N- R- NH2+ 2CO2 Na2O?mSiO2+ CO2? N
3、a2CO3+ mSiO2( 硅凝胶) H2NRNH2+ CO2? ?HNRNHC?n O ( 聚脲) 所以异氰酸酯兼有硬化剂、共粘结剂和溃散剂的功 能,可使型砂中的水玻璃加入量降至 2?0% 2?5% ; ?水玻璃+ 聚丙烯酸盐,如聚丙烯酸钠或铵盐使 用量很低,最低的仅 0?3% 0?5% ,掺入水玻璃砂 中, 可使 CO2法的水玻璃实际加入量在 3?5% 以下, 微波法为 1?5%以下。 随着水玻璃的多样化, 预期在若干年内可以使水 玻璃砂的比粘结强度、溃散性和旧砂回用率等达到或 接近树脂砂的水平。 参? 考? 文? 献 1? 朱纯熙、陈荣三等.水玻璃的老化和物理改性. 化学通报,1991
4、( 11) : 32 35 2? 王鹏、朱纯熙等.水玻璃的老化及其化学改性.硅酸盐通讯, 1992 ( 4) : 4 10 3? 卢晨、朱纯熙等.非钠水玻璃的化学和使用特性. 铸造,1996 ( 11) : 31 39 4? 朱纯熙、卢晨. 水玻璃硬化机理的探索.铸造, 1997 ( 11) 26 29 5? 卢晨等. 水玻璃的基本组成及定量测定.上海交通大学学报, 1997 ( 9) : 86 89 6? 朱纯熙、卢晨等. 水玻璃添加剂的分类及选用原则. 铸造,1997 ( 9) : 50 52 7? 卢晨、朱纯熙等. 脱水水玻璃的结构和强度, 铸造, 1998 ( 2) : 26 27 8
5、? 朱纯熙、卢晨等. 水玻璃砂的化学再生. 热加工工艺, 1998 ( 2) : 45 47 9? 朱纯熙、王红宇等. 水玻璃砂的化学再生. 铸造,1998 ( 7) :34 36 ( 编辑: 田秀全) 铸造论坛 铸造业必须走集约化清洁生产之路 沈阳铸造研究所 ( 沈阳 110021)? ? 刘静远 ? ? ?提要? 针对我国铸造业现状和存在的问题, 并把铸造业的发展与世界经济的发展的大环境相联 系,从铸造业是一项复杂的系统工程和可持续发展的考虑, 论述了铸造必须走集约化清洁生产之路及 其具体内涵。 关键词: 集约化 ?清洁生产? 铸造业? 熔体洁净化? 科学管理与经营 ? ? 传统铸造不断吸
6、纳高新科技,形成一系列先进铸 造技术。铸造生产方式不断向高效率、高智能化、高 柔性、清洁和集约化的方向发展。铸造生产从材料合 成到成形, 工序复杂、连贯,原辅材料种类繁多, 是 一项系统工程。铸造又是能源、材料消耗大户,劳动 条件恶劣和对环境污染严重。因此, 铸造业走集约化 清洁生产之路势在必行。工业发达国家 90 年代初就 已启动,正大力施实。而在我国铸造集约化清洁生产 还是崭新课题。我国对铸造工业缺乏科学规划和管 理,以粗放式发展为多,厂点小而分散。普遍存在铸 ? ? 1999 年 5 月 3 日收到初稿, 1999年 7 月 16 日收到修改稿。 ?59? ? ?铸造? 1999?10?
7、 ? 件综合质量差、生产效率低,技术、经济效益差等问 题。尤其值得指出的是政府乃至行业中对之仍未引起 足够的重视。大力宣传、推广集约铸造, 清洁生产在 我国已成燃眉之急。 ? ?一、铸造集约化 ?克服粗放 所谓集约化, 是通过提高投入的人才、科技和资 财的数量尤其是质量, 科学地经营和管理以获更大的 产出和社会、经济效益。 集约化靠政府起主导作用、企业为主体施实。 1?政府的统筹规划、政策导向、经济支持、法 律保障 (1) 调整产业结构,资金重组 ( 多种所有制) , 发挥社会主义市场竞争机制作用;组织支持各种经济 规模的专业化;政府成立相应管理机构 ( 如中小铸造 厂管理机构, 隶属国家经贸
8、委中小企业同等) 。 ( 2) 统一、强化铸造行业 ( 公正、高效、权威 的) 管理机构。其任务为代替过去政府一些职能为铸 造服务包括以下 12 项:?宣传政府政策法令及制定 铸造有关行业法规;?联系铸造产、学、研组织、完 善各专业及单项分支机构;? 为铸造企业提高技术、 规划、协调市场等服务;?国际、国内铸造信息网络 工作和学术会议等活动;?推动铸造科技产业化;? 铸造行业标准制定及管理,ISO 标准宣传、贯彻;? 铸造人员培训;?铸造行业生产、经营状况、技术水 平等统计;?国际、国内人才、技术交流与合作;? 统计、协调铸造原辅材料、铸件质量等级、价格, 解 决商品化中问题;? ? ?协助政
9、府组织专家对重点项目、 规划进行评估、验收制订铸造行业技改政策;? ? ? 接受 政府咨询和提供信息服务。 ( 3) 组织加强铸造重大科研、开发的人力和财力 投入。 ( 4) 组织制订、完善有关法律、政策:?制订吸 纳、培养人才、科技产业化、保护知识产权和提高科 技在社会分配中的份额等有关法律政策;? 环保及清 洁生产立法;? 铸造业脏、险、累从业人员待遇、福 利保障立法;? 鼓励优质铸件、装备、原辅材料国产 化并鼓励出口参与国际市场竞争的政策;? 充实、完 善税收政策, 奖优罚劣。 2? 铸造厂以市场压力为动力,引进先进经营管 理机制,强化科学的经营管理 ( 1) 经营? 加大产品开发、市场
10、开拓力度,以经 济规模组织生产和营销达更高效益。 ( 2) 管理? 将市场压力分解到工序和个人,以深 化、细化工序管理为主要内容。以科学先进检测、控 制、记录和分析处理技术为主要手段。 ? 人才管理 ( 吸纳、培训、使用) ;? 工艺技术、品质设备及技术 更新管理;? 生产 ? 原辅材料、能耗等管理;? 成 本,财务管理。 3?铸造厂依靠科技进步,采用先进铸造技术, 使铸造不断从经验技艺走向科学 先进铸造技术以熔体洁净、铸件组织细密 ( 性能 高) 和表面光洁、尺寸精度高 ( 少、无切削) 为主要 特征, 可称为精密洁净铸造成形工艺。各铸造厂可在 现有基础上, 采用先进、适用于本厂的精密、洁净
11、铸 造成形工艺及装备,不断技术革新、发展,以迎接市 场竞争的挑战。当代精密洁净铸造成型工艺基本要素 概括如表 1 所示。 表 1? 当代精密洁净铸造成形工艺基本要素 序号项目内? ? ? ? 容 1 铸造 材料 ? 传统材料挖潜提高性能; 高洁净钢; 球墨铸铁 特殊铸铁; 洁净铝、镁、钛等合金; ? 金属基复 合材料:复合晶须、纤维、颗料 ( SiC、陶瓷粒子等) 非金属及金属结构; ? 新材料: 高温材料、金属间化合物 ( 如 T- i Al) 、 功能材料 (形状记忆材料、结构功能材料) 等 2 金属材料 合成熔化 处理工艺 及装备? ? 洁净钢精炼及其保护; ? 外热风长寿冲天炉熔化,
12、铁液处理 ( 净化、变 质、孕育、合金化等) 及保护; ? 无焦冲天炉、等离子冲天炉等;? 变频感应电 炉;? Ti、Mg、Al 等合金保护性氛围熔化处理 ( 净化、除气、变质、精炼、细化等) 3 铸造成形 及其工艺 装备? ? ? 熔体充型控制 ( 流向、流速、流量等) 和净化 ( 过滤等) ? 熔体凝固参数 ( 压力、速度、方向等)控制 ( 如定向快速凝固, 喷射成形快速凝固等) ? 造型材料及造型造芯 砂型? 粘土砂湿型高紧实率机械化造型线? ? 化 学、物理? 化学、冷、热固化砂造型、芯工艺 ( 包括 VRH 法)? ? V 法? ? 陶瓷型 金属型 ( PM) 金型覆砂 ( LPM)
13、 ( 重力铸造) ? 特种成形铸造 压力铸造: 高压、低压、差压 熔模铸造 ( 失蜡法) 离心铸造 实型消失模铸造 ( EPC) 精确冷固树脂砂型非重力铸造 ( 如 Cosworth 法、 Zeus 法、FM 法等) 半固态、触变挤压铸造 4 铸造工艺 过程控制 工艺过程物理及化学参数传感、定量化、数值化 在线检测和控制 5 设计与 管理? 工艺模拟、CAD/ CAE/ CAM 、快速铸件开发 ? ?二、铸造清洁生产 ?减低污染及 消耗 ? ?世界环境与发展 21 世纪议程强调人类社会经济 可持续发展战略, 提出清洁生产概念。 站在人类社会及企业目前与长远角度,环境与发 展必须高度统一。要可持
14、续发展,在环保、节能降耗 条件下生产是硬道理。作为生产者、经营者, 生产对 象的清洁尤须受到重视,否则企业不能生存和发展。 ?60? ? ?铸造? 1999?10? ? 所谓清洁生产 ( Cleaning Production) 应该是, 合理使用资源,最大限度少用或使用可再生材料和能 源, 进行清洁加工 ( Cleaning Processing) 。即从产品 设计、原材料到生产的全过程,用科学、先进的工 艺、技术装备和管理, 以预防为主,生产全过程控 制,生产综合优质产品。所生产的产品在加工、运用 全过程节能、降耗,少污染、安全、可靠、长寿命。 生产现场及环境安全、清洁、舒适、宁静、产生
15、的排放物少害无毒,数量少且最大限度再生应用 ( 接 近零排放) 。推广预防性集约化治污系统。这样生产 综合成本更低,经济效益更好。清洁生产会给环保带 来两个根本转变。 ( 1) 从末端治理转为真正以防为主, 促进资源合 理消费; ( 2) 生产方式,从粗放型向集约型转变, 使环保 与发展协调成为可能, 应用先进工艺技术装备做到环 保加效率, 强调环保也是质量。 清洁生产将成为 21 世纪世界经济发展战略重点。 国际上 ?绿色冲突? 可能改写 21 世纪国际贸易格局。 工业发达国家靠先进技术将用 ?绿色壁垒? 代替非关 税壁垒,遏制发展中国家产品进入国际市场, 为此企 业要主动以清洁生产扫清壁垒
16、。 清洁生产不仅是企业节能降耗提高产品质量、减 少污染、降低成本和提高效益所必需, 也是冲破工业 发达国家设置的绿色壁垒, 稳固地占领国际大市场所 必需。这也是有远见的企业家主动斥巨资进行清洁生 产技改和开发 ?绿色? 产品及推行国际化企业标准 ( 如 ISO 14000 等) 的理由。其成套技术及目标见表 2。 表 2? 铸造清洁生产成套技术及目标概要 清洁生产工艺技术装备清洁生产目标 铸件及工 艺设计? 铸件工艺、模具 CAD/ CAB/ CAM 数值模拟 高性能少污染、低耗工程材料选用 减重节材 20 30% , 减少切削 40 50% , 工艺出高率 80% 球铁代锻、焊钢, 减重 20 25% , 寿命延长 100% 铸态高强韧球铁、蠕铁件液洁生产成套技术代铸铝节约成本 60% , 寿命延长200% , 取消热处理 合 金 熔 炼 金 属 液 净 化 处 理 保 护 及 污 染 防 治 铸 铁 外热 连续 作业 水冷 高效 冲天 炉 炉料净化、精化加工、铸造焦, 白云石代黄石等 提高质量、节能、降耗, 减少熔渣, 杜绝 SiF4薄气 清
