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1、对美国铸造现状的考察综述一、 概况由6人组成的考察团于1997年5月13日至6月2日在美国进行了以球铁生产及球铁热处理工艺和设备为重点内容的考察。本次考察的铸造厂，基本上是以生产汽车球铁件为主，其生产的概况综合统计在下表内。尽管这些工厂在生产技术与设备的先进程度上有所差别，但它们都具有生产量大、生产率高、质量好、管理先进的共同特点。它们的许多成功经验，行之有效的技术措施、先进的管理方法与制度，都值得借鉴和参考美国几家汽车公司铸造厂生产概况综合统计表厂名GREDE CO.REEDSBURG,WLWAUPACA CO.MARINETTE,WLFORD CO.CLEVELANDCASTING PLA
2、NTINTERMERT CO.ARCHER CREEKDONSCO INC.WRIGHTSVILLE,PA.DONSCO INC.MOUNT JOY,PA.DONSCO INC.BELLEVILLE,PA.铸件产量万吨/年10（55）1540（49）10（6.6）4.21.21.2废品率%4-526.33.69-5-7造型1条HERMAN造型线3条DISA造型线6条DISA造型线（附6台自动下芯机）二、铸造生产达到了高度的专业化美国的铸造生产已达到了高度的专业化，这不仅表现在毛坯制造工艺的专业化，即把铸件的生产集中于少数的企业进行大批量生产，使公司总的年产量多数都达到了几十万吨的生产水平。专业
3、化还表现在铸件品种的专业化，不少的铸造厂都以汽车铸件为主要产品。例如， GREDE CO. REEDSBURG，WI，年产10万吨球铁件，其中75为汽车铸件，INTERMET CO. ARCHER CREEK铸造厂的汽车铸件，占9719。最后，专业化还表现在专业化的内涵随着生产的发展而进一步深化。福特公司的克利夫兰铸造厂，是一个生产福特汽车铸件的专业化铸造厂，但该厂并不生产福特汽车的所有铸件，仅仅生产如气缸体、气缸盖、水泵体、飞轮、曲轴、凸轮轴等几种主要汽车铸件。对铸件的品种又进一步集中，于是专业化程度就更高了，铸件的产量更大了。铸造生产实行高度专业化的结果，首先是大大提高了生产率并达到了相当
4、高的水平，处于世界领先地位，表中所列铸造厂的生产率均超过100t（人.年）。据资料介绍，到1995年，我国的铸造厂（点）共24000多家从业人员约120万，铸铁件年产量1100万吨，但平均生产率仅有9吨（人.年），国内最好铸造厂的生产率也只有30吨（人.年）左右，与美国相比相差4（最好）至十几倍。我国铸件生产专业化处在很低的水平。改变我国铸造专业落后状态，必须认识到专业化的重要性。生产率提高了，铸件的成本必然下降经济效益就会增加。在美国，可以明显看到，各个铸造厂的生产和销售都呈现一派繁忙景象。专业化的第二个结果是各个铸造厂在不同程度上实现了现代化和自动化，计算机被广泛应用。最能说明这一结果的事
5、例是克利夫兰铸造厂在90年代中期建成了一条垂直分型无箱射压生产线（DISA生产线）。该生产线采用机械手和机器人制芯、组芯、下芯，生产过程达到了高度的机械化和自动化，技术水平处于当前世界领先地位。在一般铸造厂的造型也都实现了机械化，不少铸造厂的砂处理已采用计算机控制，实现了配料、检验、输送自动化。另外由于大批量生产，有的厂熔炼脱硫球化孕百浇注，实现了生产工序连续化、机械化、自动化操作。专业化的第三个结果是，铸造工艺稳定、铸件质量可靠、废品率低，成本下降，经济效益提高。专业化是一种社会劳动分工形式，也是一种组织社会化大生产的科学方法，专业化一方面充分表现了社会生力发展的水平，另一方面又是社会生产现
6、代化的基础。长期以来，我国铸造行业一直处于落后状态，要改这种状态，关键在于专业化、必须认识到专业化是我国铸造行业实现现代化的必由之路。三、造型与制芯在生产量100千吨以上的几个铸造厂，采用垂直分型无箱射压造型（DISA）生产线的占60左右。在威斯康星州的MARINETTE WAUPACA CO.共有6条造型生产线，全部采用DISA造型机并且在每条生产线上都配自动下芯机构。垂直分型无箱射压造型线在各铸造厂得到广泛地应用，DISA造型机的型号包括DISA2070（模板尺寸为 800mm X 950mm）、DISA2013（模板尺寸为 505mm X 650mm、560mm X 865mm）、DIS
7、A2032（模板尺寸为675mm X 865mm、675mm X 825mm）。各铸造厂中制芯全部都采用树脂砂，制芯方法有4种：壳芯法、热芯盒法、冷芯盒法和温芯盒法。由于冷芯盒法的芯盒不需要加热，无加热元件，芯盒的设计和制造比较简单，此外，因无需加热节省了能源，改善了劳动条件，易于机械化和自动化。因此，冷芯盒的应用不断扩展，成为制芯工艺发展的方向。冷芯盒法的催化剂为DMET用N2气做载体，粘结剂是一种合成树脂其商品名称为ISOCURE（艾索居里）。ISOCURE粘结剂属于酚醛脲烷系树脂，是美国阿什兰化学公司生产的产品。催化剂DMEA的化学名称为二甲基乙基胺。四、熔炼各铸造厂对铸铁的成分规定与控
8、制十分严格，不同的铸铁牌号都规定了不同的C、Si以及CE。对于球铁件，含硫量限制得很严。如 FORD CO生产的球铁曲轴。规定最大的S（0.0130.015），与国内相比，该要求就十分严格了。对成分之所以如此严格的要求，是为了确保铸铁的质量。特别值得指出的是，各铸造厂生产的球铁件大部分都不进行热处理，除用户指定要进行热处理的以外，大多数是铸态供货，这对成分的要求就更严了。在原材料、熔炼设备和工艺、化学成分的检验等一系列生产环节上，采取了许多切实可行的技术措施，并制定了严格的生产管理制度。在各铸造厂里，再看不到单一冲天炉熔炼铁液的方法多数工厂采用的都是冲天炉 +电炉双联熔炼。少数工厂采用单一电炉
9、熔炼的方法，或两种方法兼用。冲天炉常用的结构形式为水冷无炉衬、外热式热风，富氧通风和喷粉以强化熔炼过程，出铁温度达到14501550。冲天炉向着大型化熔炉方向发展。有的冲天炉直径达2.4m2.8m，熔化率达30th以上。五、脱硫处理只用电炉熔炼时，不作脱硫处理，依靠配料控制原铁液的含硫量，球化处理前的含硫量约为0.0250.03S，球化后的含硫量约为0.01S，最高不超过0.02S；采用冲天炉 +电炉双联熔炼、必须进行脱硫处理，脱硫有以下两种方法：（1）摇包脱硫 在 INTERMET CO.，铁液从直径2286mm的冲天炉流人摇包，进行脱硫，脱硫后再倒人40吨感应电炉保温，调整成分，然后出铁，
10、进行球化处理。（2）连续脱硫 冲天炉的铁液连续流入保温感应电炉用多孔塞吹入 N2气，同时加入 CaC2脱硫剂搅拌脱硫，脱硫过程是连续的进行，脱硫后的含硫量为0.008S，脱硫效果良好。但这种方法仅适用于大批量生产。六、球化处理GREDE CO. REEDSBURG，PA是这次唯一见到的采用转包球化处理的铸造厂。转包处理法又称GF法，其球化反应速度平稳，提高了镁的吸收率，球化效果良好。镁的用量减少，球化处理前铁液不进行脱硫处理，球化前含硫为0.025S，球化后含硫量0.02S。盖包球化法是除采用GF法以外的所有厂都采用的方法，盖包球化法是对冲入法的改进，其优点在于加盖后，包内铁液液面受到一定的气
11、体压力作用，减少了沸腾，提高了球化元素的吸收率，强化了球化效果。另外，蔽住了球化时的闪光，改善了劳动条件，盖包的结构和操作都十分简单，值得在我国推广应用。除了上述两种球化处理方法以外，还看到了某些球铁铸件采用型内球化处理的方法。由于美国铸造生产中普遍采用陶瓷过滤网或泡沫陶瓷过滤器进行挡渣，因此，少数厂把球化剂放在位于直绕道了部的过滤网上即可进行型内球化。采用此法，球化剂用量少、吸收率高，减少球化衰退；石墨圆整，组织细密，力学性能好，但工艺控制严格，不易普遍应用。七、孕育处理各铸造厂对选用孕育方法及严格孕育工艺操作十分重视。综合各铸造厂的孕育方法计有随流孕育法、喂丝法、型内孕育法及复合孕育法4种
12、。（1）随流孕育法 这是主要的孕育方法，被广泛采用。由于浇注是在生产线上进行，多数铸造厂应用塞杆式底注浇注机。随流孕育方法是在浇包底部、铁液出口附近，正对铁液流安置一喷管，用压缩空气把粉状孕育剂吹向浇入铸型的铁液流，孕育剂随流进入铸型内的铁液中，产生孕育作用。由于孕育剂的密度小于铁液，容易漂浮在浇口杯的铁液上面而造成分布均匀性差。但此法简单、容易控制、成本低，所以被广泛应用。值得注意的是， GREDE CO REEDSBURG，PA对这种方法进行了十分认真地改进，把一根喷管改为互成120”夹角的两极喷管，同时吹粉，目的是改善孕育剂在铁液中的均匀性。所用的孕育剂为含1.22RE的75SiFe。与
13、美国相比，国内厂家浇注很少采用塞杆式底注浇注机，多数浇注还是手工操作，随流孕育方法是人工控制漏斗的方法，孕育剂的加入量不稳定，均匀性也差。对此，有必要进行改进，设计出适用于手工浇注的随流孕育并简单可行的装置，以提高孕育效果。（2）喂丝法 WAUPACA CO采用的孕育丝是一种截面六边形的空心薄壁铜管，对边尺寸约为12mrn，管内充满粉状75SiFeCa孕育剂。孕育丝由一个安装在浇注机上的专用送丝机构，连续地将孕育丝插入浇包的铁液内，避免了孕育剂漂浮，提高了孕育效果。容易定量控制，易于机械化、自动化操作，但孕育丝成本较高。（3）型内孕育法 由于美国铸铁厂普遍采用过滤网挡渣的工艺措施，为型内孕育创
14、造了条件，把孕育块放在位于浇注系统中的过滤网上面即可，采用此法时，孕育元素在铁液内并分布均匀能够最有效地避免孕育衰退，孕育效果良好。目前，国内已有过滤网商品销售，并逐步被采用；为采用型内孕育创造了条件。对于某些重要的、质量要求高的球铁件，采用型内孕育是提高铸铁件质量的一个有效措施。总之，美国各铸造厂对孕育处理是十分重视的，孕育处理工艺控制很严，以保证球铁件质量。特别是这些铸造厂生产的普通球铁件，出厂前大部分是不进行热处理的，因而必须严格控制孕育处理，避免出现白口，影响铸件机械加工。八、检验1化学成分检验（1）碳当量测定仪检验 为保证球铁件质量，首先要控制球铁的化学成分。美国各个铸造厂生产不同牌
15、号的铸件，不但规定了机械性能指标，而且对化学成分也有规定，特别值得注意的是还规定了CE指标，强调CE化验。C、Si和CE的化验属炉前化验，各厂都采用了碳当量测定仪，这是一种炉前快速化验的方法，数据的采集、处理、输出和资料管理，全部由计算机控制，测试的数据用于成分调整。我国的大部分铸造厂一直以力学性能作为球铁的验收依据，而且只控制下限，认为b只要大于一定值就合格。对CE的化验在国内绝大数铸造厂未予重视。这是因为对CE的重要性认识不足，缺乏化验CE的要求，炉料、炉况不稳定，测量的数据波动大，国产碳当量化验仪器的可靠性差，进口仪器的价格又昂贵等原因造成的结果，从而直接影响了碳当量仪在生产中的应用和推广。碳当量是影响铸件组织和性能稳定性的一个重要因素。当今，国内外通过大量试验，确定的抗拉强度b与碳当量CE之间的关系式如下：babCE式中a、b为两个系数，由试验确定。在生产中为获得质量高而稳定的铸件，就必须严格控制CE。（2）直读光谱仪检验 成分化验除采用碳当量测定仪以外，美国各铸造厂都采用直读光谱仪，除碳以外，其它成分以直读光谱仪化验数据为准。直读光谱仪要放在紧靠熔化工部附近，直接快速地进行铁液成分化验。每包铁液都取样化验，尽管工作量很大，但都严格按规定执行，
