铸造车间制作中环保观念

1企业概述

杭州汽发铸造有限公司是中国重汽集团杭州发动机有限公司的全资子公司，为配合公司的跨江发展战略，于2010年7月完成迁建项目。新厂区位于杭州萧山经济技术开发区，占地约200亩，总投资约6亿元，是浙江省规模较大、自动化程度较高的专业铸造企业，主导产品为重型发动机的缸体、缸盖铸件。设计能力为年产7.5万t铸件（配套14万台重型发动机）。随着集团公司与德国MAN公司合作项目的迅速展开，公司将在新一轮技改后达到年产250万台重型发动机的生产能力。笔者公司的制芯工艺以环保高效的冷芯盒工艺为主，引进的HOTTINGER制芯中心确保了砂芯质量和尺寸精度；造型工艺采用湿型砂工艺，KW静压造型线和BMD气冲造型线（搬迁设备）分别负责缸体、缸盖的流水线生产，两台目前国际最先进的EIRICH真空混砂系统则保证了它们的供砂需求；为贯彻环保要求，熔炼工艺由原来的双联熔炼改为电炉熔炼工艺，配置了3台“一拖二”ABP中频感应电炉；HWS自动浇注机则实现了浇注工艺的全自动化提升。

上述关键设备全部由德国进口，在制芯、造型、熔炼、浇注各个生产环节实现了高度自动化，极大地提高了生产效率，降低了劳动强度，有效地消除了生产进程中影响质量的人为因素。在迁建项目初期，我们就立志打造设备一流、理念一流的现代化铸造企业。因此在方案论证、工艺布局及设备引进中，更多地贯彻了科学发展、绿色环保的理念。诸如真空砂处理系统的应用、铸造废型砂的再生循环、砂处理除尘灰的回收利用、铸件铁屑的回收利用……下面逐一作简单介绍。

2感应电炉熔化和自动浇注工艺

在搬迁之前，笔者公司的熔化工艺采用传统的双联熔炼工艺，即冲天炉熔化、中频电炉保温，铁液性能和纯净度得到了有效控制。在开展新厂区设计规划时，考虑到杭州市及萧山经济技术开发区对环保的要求以及铸造行业的发展趋势，采用了电炉直接熔炼工艺，配之以自动浇注设备。为满足公司7.5万t/年的产能要求，最终选用了3套（6台炉体）ABP12t/h中频无芯感应电炉，加上搬迁过来的2台12.5t应达保温电炉，铁液供应量已能满足生产要求。除了宏观布局，在很多细节设计上也很注重以人为本、科学发展的理念，比如电炉的炉盖，招标时仅要求后倾，合同签订时改用前、后倾炉盖，以期改善工人的作业条件和劳动强度。为了提高浇注工序质量，改善生产环境和劳动强度，在2条生产线上分别引进了2套HWS的PA-20-S自动浇注机，结合自主开发的自动引火装置，有效地降低了工序质量对人的依赖性。

3真空砂处理技术的开发应用

由于汽车铸件生产的大批量、流水线等特点，多采用传统的湿型砂高压造型。由于反复使用的旧砂温度不断增高，使得型砂温度过高，性能恶化，导致铸件质量下降，废品率上升。在杭州夏季湿热季节，传统的砂冷却设备显得力不从心，砂温对型砂及铸件质量和产能的影响也变得尤为突出。采用先进技术创新性地改进型砂制备水平和性能，成为我们当初在工艺布局时首先考虑的问题之一。真空砂处理技术自1993年在日本首次成功应用后，至2006年已先后在十几个国家的37家铸造厂投入使用，而在我国除了由加拿大独资的威斯卡特工业（武汉）使用外，我公司是国内汽车行业第一家开发引进新型真空砂处理工艺的发动机生产厂家。2008年5月，在前期准备工作的基础上，我公司的铸造迁建项目组会同机械工业第四设计院的专家开展了广泛的技术方案评审论证工作，最终确定了引进世界最先进的带真空冷却的EVACTHERM型砂制备技术的项目方案。该方案虽然一次投入高于传统的混砂机加砂冷却系统，但其对型砂性能的革命性改进和对工艺布局的最大限度优化令我们最终下定决心，成为了“吃螃蟹者”。历时两年多的努力，真空砂处理系统2010年10月开始试运行，对搬迁后我公司的产能和质量提升起到了举足轻重的促进作用。

笔者公司的真空砂处理系统采用2台RV32VAC共用1套真空系统的工艺设计和布局，开创国内先河。造型线开箱后热砂直接进入储砂斗及混砂机，而且2条造型线返回的旧砂以及2台真空混砂机出去的型砂都可以实现交叉互换的设计，不但最大限度地保证了整个砂处理系统的稳定，更有效地减少了传统砂处理系统庞大的占地面积。此举对于我公司的可持续发展极具战略意义。

目前，在我公司刚刚完成迁建之际，与德国MAN公司合作的战略项目D08发动机铸件生产规划已在现有的场地上布局实施。通过降低水的沸点，从而在快速蒸发过程中带走热量的基本原理，真空砂处理技术实现了旧砂冷却、预混砂、混砂和自动调整等诸多功能在一台设备中集中有序完成。此举不但减少了相关冷却设备的配置和维护，更可以精确控制型砂质量和出砂温度，因而使型砂性能明显提高而且稳定。因此，铸件废品中与型砂相关的数据大幅下降。此外，采用真空砂处理技术后，混砂系统中所有的水都以低沸点的气态存在，因而有利于膨润土的活化，减少膨润土的加入量，节约生产成本。真空砂处理技术实现了开箱后热砂直接进入混砂系统，这种工艺流程的改变，除了上述减少设备和控制砂温两大优点外，还可减少传统冷却除尘过程中有效粉尘和细微砂粒的流失，从而降低工厂粉尘和废砂的排放量，减少对环境的污染，改善工人的劳动环境，具有良好的社会效益。

4铸造废型砂的再生循环利用

砂处理系统的主要废弃物为废砂和除尘灰。在对待废弃物的处理上，一方面由于我们采用了新型的真空砂处理系统，使传统冷却除尘过程中的有效粉尘和细微砂粒的流失大为减少，从而有效降低了工厂粉尘和废砂的排放量。另一方面，我们也一直在探索铸造废弃物的再生循环利用的科学途径和先进工艺。在科学发展观的指导下，我们在数年前便已开展废砂再生利用的生产性试验，并于2008年正式立项，与供应商合作，在保证制芯质量的前提下，批量投放应用通过循环再生后的铸造废砂，即再生砂。在老厂区，我们采用六西格玛解决问题的思路和工具，通过分析和改善，探索出最佳的再生工艺参数范围，并不断优化提高再生砂性能，使其逐步满足制芯生产工艺要求，从而将再生砂的添加比例逐步提高至30％。

随着公司实现整体搬迁，结合先进的制芯设备和工艺，我们将新厂区的再生砂添加比例提高至国内领先的50％，并全面应用于制芯生产，包括制芯难度系数最高的水套芯和挺杆芯。目前，笔者公司冷芯盒芯砂中，再生砂的添加比例稳定在40%~50%。再生砂已覆盖我们的缸体、缸盖主要砂芯的制芯生产，其循环利用规模、数量和力度均处于国内领先地位。再生砂的全面推广应用，除了节约生产成本外，更大的意义在于它的社会效益：（1）它倡导了废砂再生的环保理念；（2）循环利用资源，减少污染，节约资源，将科学发展观落在了实处；（3）提升了公司的技术层次和企业形象；（4）符合笔者公司“从管理和创新入手，降低生产成本，提高产品质量，创造良好的经济效益和社会效益，树立企业形象，打造百年企业”的经营战略。

5砂处理系统除尘灰回收利用

除了废砂，铸造废弃物的另一个方面为砂处理系统的除尘灰。除尘灰除了含有膨润土和煤粉，还有一部分颗粒细小的石英砂，通常它们是作为废弃物填埋，既污染环境，又浪费资源。通过回收技术开发，使废弃除尘灰中的有效膨润土和煤粉得到回收再利用；同时采用有效的检测手段，通过控制除尘灰的加入量，来达到调节型砂系统粒度级配的目的。所以，除尘灰的回收利用，是我们在进行新厂区工艺布局时考虑的又一个课题，它无论是对于减少环境污染、还是降低生产成本以及稳定型砂系统、提高型砂性能，都具有重要的意义。我们采用科学的实验设计（DOE正交实验）方法，结合Minitab软件进行科学分析，最终确定了最佳的回收利用单元和合适的添加比例。目前，作为添加剂的一种，除尘灰在每碾型砂中的平均添加比例在0.3％左右，结合真空砂处理系统的应用，型砂质量无不良反映。与铸造废型砂的再生利用一样，砂处理系统除尘灰的回收利用也是一个符合科学发展观和资源循环利用的绿色课题，它对于减少铸造“三废”的排放，改善车间的生产环境，降低工人的职业病风险，都是极具意义的。因此，从这个角度来说，其所创造的无形收益和社会效益，远远高于直接经济效益。这种努力，也是笔者公司倡导的创造员工满意企业的企业文化的生动体现。

6铸件铁屑回收利用

发动机铸件在机加工过程中会产生大量的切屑，一般都直接处理给回收公司，效益相对较低。如果能将切屑回收处理后作为旧料回炉，将产生巨大效益。而这种处理方式已得到同行业的验证，如广汽本田与比亚迪汽车等。随着公司搬迁，铸造熔炼工艺从冲天炉—感应电炉双联熔炼工艺转变为感应电炉直接熔炼工艺，使切屑的回收利用成为可能。我们通过回收机加工的切屑，经烘干后由专业的屑饼机压成饼，即可进入电炉配料库。经过财务估算，按照年产10万台套发动机的生产规模，采用切屑回收每年可为公司创造的效益高达14余万元。铸件铁屑的回收利用不仅效益可观，同时也符合国家的节能、低碳、减排政策，是一个值得推广的好项目。

7结束语

发展循环经济，建设环保生态型社会是世界潮流。靠大量消耗资源和无视环境污染赖以支撑的工业发展方式必将被资源节约型的、在环境和资源上都可以长期承受的新型的生态持续性工业发展模式所取代。铸造企业尤其是新建或搬迁的铸造企业，应该担负起节能减排的历史责任，顺应科学发展的潮流，在工艺布局中更多地落实绿色环保、循环经济和可持续发展的科学理念，为打造和谐发展的制造业强国共同努力。