铸造行业是机械工业的耗能大户，能（néng）耗高、能源利用率低、污染严重、经（jīng）济效益差制约了（le）铸造行（háng）业的发展。合理使用能源（yuán），大力抓好节约能源是铸造行业的（de）一项重要（yào）任务。本文分析了铸造行业能源利用现状，从（cóng）熔炼、加热系统（tǒng）、造型制芯技术与装备、低应力（lì）铸（zhù）铁、铸态球墨铸铁、球铁无冒口（kǒu）铸造、铸钢保（bǎo）温冒口（kǒu）与保（bǎo）温补（bǔ）贴、冲天炉废气综合利用和佘（shé）热回收利用等（děng）方面阐述了铸造（zào）行业行之有效的主要（yào）节能技（jì）术及其应用，并对发展（zhǎn）我国铸造节（jiē）能技术提出几点措施建（jiàn）议。

1.问题的提出
    能源（yuán）是一（yī）种重要的地球资源，是人类社会发（fā）展的物惯基础。能源资源问题是关系我国经济社会（huì）发展（zhǎn）全局的一个重大战略问题。能源供（gòng）应和（hé）利用状况直接关系到国民经济的（de）持续、稳定、协调发展。开发、合理有效地（dì）利用能源，既可保持社会的适度发展，又可减少资源消耗。目前我们所利用的能源主要是以煤、石油、天然气等不可再生的（de）一次性能源，用一点少一点，迟早有一天消耗殆尽。我国能源资源从（cóng）数（shù）量上看比较丰富，但人均（jun1）占有量（liàng）远低于世界平均水平，而且能源利用率低，其（qí）中煤利（lì）用率不到10％。据报导，我围GDP的50％来源于高能耗。2003年我国GDP总量达11.58万亿元，消耗16亿吨煤（méi），2.5亿吨原油，2亿多吨钢材，8亿吨水泥。2004年我国GDP总量（liàng）达l3.65万亿元，消耗能源更多。我国经济（jì）增长的成本（běn）高于世界平均水平25％以上（shàng），我国每创造l美元产值所（suǒ）消耗的能源是美国的4.3倍，德国和法（fǎ）国的7.7倍，日本（běn）的11.5倍。我国传统的高投入、高消耗、高成本、低产出的经济增长方式应彻底改变。我国节约能源法规定，“节能是国家发展经济的一（yī）项长远战略方针。”铸造行业是个高能（néng）耗的行业，除做好能源的（de）开（kāi）发、有效利用外，长期战略任务就是（shì）大力开展节能降耗工怍（zuò）。
2.铸造行业能源利用现状
    铸（zhù）造在机械制造业中占有十（shí）分重要的地位，铸（zhù）造技术是国民经济可持续发展的主体技术之一，是机械产品（pǐn）毛坯的供（gòng）应者（zhě）。仅2003年就为国民经济（jì）各部（bù）门提供1987万（wàn）吨铸（zhù）件。但铸造是一个大（dà）量（liàng）耗能的生产过程，是个高投（tóu）入（rù）、高消耗、高或本、低产出的既传统（tǒng）又不（bú）可缺少的行业。仅2004年，我国铸造行业就消耗（hào）焦炭（tàn）300万吨，生铁1000万吨，新砂1000万吨，各种粘结剂30—40万吨。近些年来，由于我国铸造（zào）业取得长足发展，铸件产量是以牺牲环境（jìng）保护、浪（làng）费能源和材料为代价。在我国（guó）铸造生产中，能（néng）源和材料的（de）投人约占其产值的55％-70％。是机械工业的耗能（néng）大户，其能耗占机械工业总能（néng）耗的23％-62％，能耗利（lì）用率为l5％-25％。我国每吨铸件所需能源是工业（yè）发达国家的2—3倍。我国每生产1吨合格铸铁件的能耗为500-700kg标煤，占生产成本的15％，而日本每吨铸铁件能耗仅（jǐn）占生产成（chéng）本4.3%。我国每生产1吨合格铸钢件的能耗为800-1000kg标煤，国外仅为500-800kg标煤。造成我国铸造业能耗高的主要原因是（shì）多方面的。
2.1 经济（jì）规模差（chà）专业化程度低
    我国（guó）现（xiàn）有铸造厂点约2.2万（wàn）个，点多规模小（xiǎo），专业化程度低（dī）。按2003年我国铸件总（zǒng）量1987万吨计，平（píng）均每一铸造企业的产量（liàng）不足1000吨（dūn），其（qí）中300吨以下企业约占1／3，年（nián）产300-5000吨的企业占l／2以上，年产5000吨（dūn）以上企（qǐ）业只（zhī）占l／6，年产万吨以上（shàng）的企业约占1％。工业发达国家的铸造企（qǐ）业一般规模都在5000吨以上，万吨以上的（de）企业所占的比例很大，还有10万吨甚至60万吨（dūn）的企业。我国铸造专业化程度只有30％，工业发（fā）达国家达80％-90％。不难看出，我国有上（shàng）万家铸造企业生产规模在几百吨，而且（qiě）还有相当（dāng）多的铸（zhù）造企业是“大而全”，“小而全”，没有形成技术（shù）特色、产品特色，设备配置不合理，利用率低，大马（mǎ）拉（lā）小（xiǎo）车现象（xiàng）普遍存在，造成能源损失大。
2.2 铸造（zào）生产工艺（yì）技术装备等基础条件差
    我国铸造生产过（guò）程和检测手段不够完善是造成能耗高的重要原因之一。
(1)熔炼
    在铸造生产中，用于熔炼的能（néng）耗约占（zhàn）整（zhěng）个铸件生产能耗的50％。熔炼铸铁时，工业发达国家（jiā）大多数采用（yòng）热风（fēng）连续作业的长炉龄冲（chōng）天炉，而我国只有少数企（qǐ）业采用长（zhǎng）炉龄热风冲（chōng）天（tiān）炉（lú）。大多数冲天炉（lú）只开4-8h就打炉，造成炉体蓄热（rè）损失(约占熔化能（néng）耗10％以上)和打炉底焦的热损失。铁（tiě）水温度普遍在1380℃-1450℃(国外为（wéi）1500℃一1550℃)。熔炼铸钢时，工业发达国家在冶炼合金钢时多采用AOD、VOD设备，我国只有少数（shù）厂家采用，大（dà）多数（shù）仍采用电（diàn）弧炉（lú）生产方式。有时企业由于电力供应不足，采取（qǔ）夜间低谷用电，每次只能开4—5炉次就停（tíng）炉。每新开一次炉就增加一次炉体的蓄热损失。一般第一次炉钢水（shuǐ）的耗电量在1000-1200kWh／t钢液，从第三（sān）炉开始耗电量一（yī）般都低于800kWh／t钢液，如果每（měi）一次开炉的（de）炉（lú）次越少，平均每吨钢水（shuǐ）耗电量就相应增高。熔炼有色合金时，国（guó）外采用工频感应电炉熔炼，热效率达（dá）45％，我国有不（bú）少企业在采用燃油坩（gān）埚炉、焦炭坩埚炉或电阻炉，这些炉（lú）子的热效率低，分别为l1％、3％-7％、25％。
(2)造型（xíng）、制芯（xīn）
    国内除少数为汽车、内燃机配套（tào）的铸造骨干企业采用高密度（dù）的高压、静压、射压、气冲造型等先进高效流水线造型和树脂砂热芯盒、冷芯盒制芯工艺外，大多数铸造企业仍采用震压式（shì）造型机造型或手（shǒu）工（gōng）造型或粘土干型、水玻璃砂工艺和（hé）以桐油、合（hé）脂、粘土等粘结剂为主的制芯工艺，生产周期（qī）长，能耗高。
(3)工艺设计
    国外普遍采用CAD／CAM，而我国除少数企（qǐ）业外，多数凭工艺员经（jīng）验设计（jì），铸件浇冒口大（dà），肥头（tóu）大耳，加工余量大，铸件超重超厚现象普遍存在。我（wǒ）国铸件尺寸精度比（bǐ）国外普遍低1-2级，表面粗糙度比国外差l-2级，加工余量（liàng）比国外（wài）高出1倍以上（shàng），铸件壁厚也比国外厚得多（duō）。铸件废品率（lǜ）也比（bǐ）国外高得（dé）多，我国（guó）铸铁件废品率通（tōng）常为9％-15％，铸钢件废品率为（wéi）5％一l5％，而国外的（de）铸铁件和（hé）铸钢件的废（fèi）品率（lǜ）均低于5％。由此可见，铸件浇冒口大，铸件超重超厚，铸件尺寸精度低，表面粗糙，铸（zhù）件废品率高都直接或间接加大（dà）了（le）能源消耗。
2.3 缺乏科学管理
    长期以来，由于（yú）普遍存在重冷轻热（rè）思想，铸造行业一直（zhí）不被重（chóng）视（shì）。政府有关部门未能对铸（zhù）造行业的能源（yuán）合理利用和节约进行全面规划和政策引导。铸造行业的能源管理体系（xì）尚未健全完善（shàn），节约能源的法（fǎ）规和标准化体系也尚未建立。不少铸造企业的领导对能源的管理缺乏（fá）足够重视。节能工作尚未提到议事日程上来，既没有建立能（néng）源管理机构，又没有从事能源管理、节能技术（shù）推广的专门管理人员。只重产（chǎn）值，不计能耗，只重使用能源，忽视能源节约，从而造成了铸造行业能耗高、能源浪费的局面。
3.铸造生产的节能技术与（yǔ）节能措施
    经过我国铸造工作者长期（qī）不懈的努力（lì），取得了一（yī）系列铸造（zào）生产的节能技术与节能措施，这些节能技术（shù）仍具（jù）有现实的适用（yòng）价值（zhí），值得推（tuī）广应用。
3.1 以熔（róng）炼（liàn）为中心的节能技术
    铸件熔炼部分的能耗约占铸件生产总能耗的50％，由于熔（róng）炼原因而造成的铸件废品约占总废品的50％。因此，采用先进适用的熔炼设备和熔炼工艺是节能的主要措施。
3.1.1 铸铁熔炼的节（jiē）能技（jì）术
    (1)推广采用热风、水冷、连续作业长炉龄冲天炉冲（chōng）天炉向大型（xíng）化、长时间（jiān）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（nián）来，国内也在这方面做了大量的工作（zuò），已（yǐ）有（yǒu）部分企（qǐ）业采用，取得了明显的节能效果。例如，采（cǎi）用大排距双层送风冲天炉技术，可（kě）节约焦炭20％-30％，降低废品率5％，Si、Mn烧损分别降低5％-10％；水冷无炉衬和薄炉衬冲天炉，连续作业时间长，可节能30％以上；热风冲天炉既节能又环保。
(2)推广冲天炉一电炉（lú）双（shuāng）联熔炼工艺
    冲天炉一电炉双（shuāng）联熔炼是（shì）利用冲天炉预热、熔化效率高和（hé）感应电炉过热效率高的优点（diǎn），来提高铁（tiě）液质量，达到（dào）降低能（néng）耗的目的。近些年来，随着焦炭、生铁等原材料（liào）价格大幅（fú）上（shàng）扬和铸件品质要求越来越高（gāo），单独使用电炉熔（róng）炼日益增多，利用夜间低谷电生产，也（yě）取得（dé）了较好（hǎo）的经济效益和节（jiē）能效果。
(3)推广（guǎng）应用铸造焦
     冲天炉熔炼采用铸造焦燃料（liào）是提高铁液温度和质量的有效途径（jìng）。国外（wài）大多（duō）数冲天炉熔炼采用铸造焦（jiāo）。由于铸造焦价格高或是由于习惯等原因至今国内大多数企（qǐ）业（yè）仍使（shǐ）用冶金焦，甚至有的企业使用土焦，这不仅影响铸件质量，而且焦耗量大（dà）。如应用铸（zhù）造焦，废品率可下降2％。因此，发展铸造焦生产，降低铸造（zào）焦生产成本，推广应用铸造焦是提高铸件质（zhì）量，降低能源消耗的措施之一。
(4)冲天（tiān）炉富氧、除湿送风
    冲天炉（lú）使用冶金焦时，铁（tiě）液温度很难稳定达到1500℃，如采用（yòng）3％的富氧送风就能保证，并且每（měi）吨（dūn）铁液可（kě）净降低能耗（hào）l0kg左右标煤。冲天炉除湿送风通常在南方潮（cháo）湿地区（qū）使用，它可以提高铁液温度，减少硅、锰等元素的烧损，提高铁液质量和熔化率，降低焦耗13％-17％。
(5)冲天（tiān）炉（lú）采用计算机控制技（jì）术
    冲天炉采（cǎi）用计（jì）算机（jī）控制包（bāo）含计算机配料（liào）、炉料自动（dòng）称量定量和熔（róng）化过程的（de）自动化控（kòng）制。使冲（chōng）天炉处在优化状态下工（gōng）作，可（kě）获得高质量的铁液和合适的铁液温（wēn）度。与手工控制相（xiàng）比，可节约焦炭（tàn）10％-15％。
(6)推广使用冲天炉专用高压离心节（jiē）能风机（jī）
    目前国内仍有不少冲天炉使用罗茨或叶氏容积（jī）式风机，能耗大噪声高。采用冲天炉（lú）专用的高压离心风机，可节（jiē）电50％-60％，熔化率提高33％左右（yòu）。
3.1.2 铸钢熔炼的节能技术
    目（mù）前国内仍有不少企业采（cǎi）用燃油坩埚炉和焦炭坩埚炉熔炼有色金属，这两种熔炼设备不仅效率低，而且造成环境污染，应尽快淘汰，代之采用热效率高、作业环境好、熔炼金属液质量高（gāo）的感应电（diàn）炉熔炼。
3.2 以加热系统为中心的节能技术
    铸造生（shēng）产中工业（yè）炉（lú）窑能（néng）耗仅（jǐn）次于熔化设备，约为总能耗20％。对各种加热炉、烘干炉、退火炉，应（yīng）从炉型结构到燃烧技术等进行技术改造。采用耐火保温材（cái）料改造现有窑炉，节能效果显著。对燃（rán）煤工业炉的加煤采用机械加煤比手工加煤节能（néng）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（hóng）外干（gàn）燥技（jì）术可节电30％-40％。对大型铸件采用（yòng）振（zhèn）动时效消除应力处理比采（cǎi）用热（rè）时效（xiào）处理可（kě）节能80％以（yǐ）上（shàng）。可锻铸铁锌气氛快速退（tuì）火工艺可（kě）节电或降低煤（méi）耗（hào）50％以上。
3.3 以采用先进适（shì）用的造型制芯技术与装备，提高铸（zhù）件质量为（wéi）中心的节能技术
    目前，国内几种造型工艺的能耗对比分别为“湿型1，自硬（yìng）砂（shā）1．2—1．4，粘土（tǔ）干（gàn）砂型（xíng）3.5。粘土干砂型能耗最高，应予淘汰。湿型能耗最低（dī），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（pǐn）质要求，铸件特点（diǎn）来选用先（xiān）进的（de）高压、静压、射压、气冲造型工艺和设备，以及应用自硬砂技术（shù）、消失模（mó）铸造（zào）技术和特种铸造技术。
    用树脂自（zì）硬砂、水玻璃有机酯自硬砂和VRH法造型（xíng）制芯工艺代替粘土干型，可提高（gāo）铸件尺寸（cùn）精度和表面光洁（jié）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（jí），表面粗糙度细1—3级，质量减轻10％-30％，加工余（yú）量减少5％以（yǐ）上，铸件（jiàn）废品（pǐn）率也（yě）大大降低，综合节能效果显著。铸件合格率可（kě）提高1％，每吨铁水可多生产（chǎn）8—10kg铸件，相当于节煤5-7kg。铸件废品率每降低1％，能耗（hào）就降低1.25％，铸件质量每降低1％，能（néng）耗就降低1.01％。由此可见，采用先进（jìn）工（gōng）艺技术与装备，提高铸件质量（liàng），降低（dī）铸造废品（pǐn）率是提高能源利用率，降低能耗（hào）的一条重要途径。
3.4 推广低应力铸铁件、铸态球墨铸铁件、球铁无冒口铸造（zào）以及铸钢保温补贴（tiē）节（jiē）能技术
    我国用于灰（huī）铸铁件热时效的能耗每吨铸件为40-100kg标煤（méi），用于球墨铸铁件退火、正火的能耗每吨铸件为100-180kg标煤。除少数企业生产汽车发动机（jī）、内燃机铸件（jiàn）不用热时效工艺外，大多生产这（zhè）类铸件的企业仍采用热时效工艺消除应（yīng）力，这是我国铸造行业能耗居高不下的原因之一。推广直用薄壁高强度灰铸铁件生产技术和高硅碳比铸铁件生产技术，生产汽车发动（dòng）机、内燃（rán）机的缸（gāng）体、缸盖和机床床（chuáng）身（shēn）等铸件，可获得不用热时效工艺的低应力铸铁件，达到节能目的。我国球（qiú）墨铸铁件中高韧性（xìng）铁素体球铁和高强度珠光体球铁占有很大的比（bǐ）重，通常是采用（yòng）退火、正火（huǒ）处（chù）理。采用铸态球墨铸铁生产技术（shù）省去了退火、正火处理工序（xù），节约能源，避免了（le）因高温处理而带来的铸件变形，氧化等缺点。采用球铁无冒口铸造工艺，可提（tí）高工艺出品率10％-30％，降低能耗也很（hěn）显著。2003年（nián）中国铸件总产量为1987万（wàn）吨（dūn），其中灰铸铁件为1049万吨，球墨铸铁（tiě）件为（wéi）470万（wàn）吨，因此，推广应（yīng）用低应力铸铁件（jiàn），铸态球墨铸铁件（jiàn）和（hé）球铁无冒口铸造技术，对于全行业的节能降耗具有重要的意义（yì）。铸钢件采用保温冒口，保温补贴，可使工艺出品率由60％提高到80％。
3.5 推广冲天炉废气综合利用和余热回收利用技术，实现清洁生产和节能

    目前（qián）我国90％的铸铁是（shì）用冲天炉熔炼生产的，这种状况仍（réng）将保持相当长的时间。铸造行业的余热利用（yòng）主要集中在冲天炉上。冲天炉熔炼时排出大量烟气，烟气中含有可燃性炭粒和可燃性气（qì）体，既（jì）造成环境污染，又浪费大量（liàng）热能。冲（chōng）天（tiān）炉熔炼时除（chú）38％-43％的有效热（rè）量（liàng）用于熔炼外，烟气带走的热量为7％一16％，不完全燃烧热量(可燃性气体)为20％-25％，固体不（bú）完全（quán）燃烧热量为（wéi）3％一5％。这些热量占30％一45％。由此可见，冲天炉（lú）熔炼的余热利用潜力很大。目（mù）前我国冲天炉的（de）余热（rè）利用绝大多数是利用密筋炉胆预热鼓风，热风温（wēn）度为200℃左右，余热（rè）利用率低。近些年来，有部（bù）分企业使（shǐ）用长炉（lú）龄连续作业热风冲天炉，充分地利用了废气的余热和可燃烧炭粒及可燃烧性气体再燃烧的热量，使热风温度达600-800℃，冲天炉铁水温（wēn）度达（dá）1500-1550℃，熔化效率（lǜ）提高45％，既达到节能，提高铁水质量（liàng）的目（mù）的，又实现（xiàn）了环保的要（yào）求。
4.发展铸造节能技术的建议
4.1 加强科学管理，全面提升节（jiē）能管理水平
    要以科学发展观，加强（qiáng）对能源的科学管理，合理使用能源，节约能源资源。
(1)政府有关部门应加强（qiáng）对（duì）铸造（zào）行业进行宏观调控（kòng）和政策引导，建立铸造行业促进能源资源节约的体制机制，实行能源资源利用率和最低技术水平（píng）准入制度，明确控制考核目标；制定促进节约能源的财税、投资、外贸以及合理的能源管理政策，建立健全节能（néng）法规（guī），从政（zhèng）策上（shàng）引导、督（dū）促（cù）企业合理使用（yòng）能源和节约能原。
(2)铸造企业（yè）的新建、改建、扩建和技术改造项目都应（yīng）严格执行《机械（xiè）工业节能设计技术规定（dìng）》和其他行业节能设计标准，要认（rèn）真贯彻执行国家关于“凡是新建和扩建的基（jī）本（běn）建（jiàn）设项目，都（dōu）要（yào）考虑合理利用资（zī）源、能源和原材料，把（bǎ）节能（néng）降耗，资源综合利用，治理污染（rǎn）的项目与主体工程同时设计，同时施工（gōng），同时投产”的有关规定。
(3)在铸造行业中，全面开展铸造厂、点的能量平衡、节能评比、节能升级、节能技术改造等项工作，充分挖掘节能潜力。
(4)建立长效的节（jiē）能管理机制。上（shàng）级管（guǎn）理部门要有专门管理机构；铸造行业（yè）要建立（lì）行业性（xìng）节能学（xué）术机构，组织和推动行业节（jiē）能工作；铸造（zào）企业要设立专职或兼职的（de）能源管理部门，配备有才能的专职管理技术人员。
4.2 搞好结构调整与优化，转变（biàn）经济增长方式
   搞好产业结构调整。要以产权、所有制调整为契机，切实调整与优化产（chǎn）业结构。按照（zhào）四同(同类大小、壁厚（hòu）、材质、复杂程度)原则或按铸造方法分类，通过重组、兼并实现专业化经济能耗的基础。
    搞（gǎo）好（hǎo）产品结构调整与（yǔ）优化，要以市场（chǎng）为导向，在满足现有产品（pǐn）要求的基础上创造新的需求（qiú），从粗放、高投入、低产出、资源消耗（hào）型向集约、少投（tóu）入、高效益、资源节约型（xíng）方向发（fā）展，减少低牌号灰铸铁件的（de）生产，增加铝、镁、钛、球铁（tiě）、合金铸钢等高（gāo）比强合金铸件和压铸、低压、金属型和离心等优质高附加值铸件的比重，培育一批名牌铸件。尽（jìn）可能少出口低档铸件（jiàn）产品，出口低档铸件就等于出口金属材料资源（yuán）、能源资源和（hé）动力资源，而获得的（de）利润甚少。
    搞（gǎo）好能源消费结构调整与优化。目（mù）前，我国铸造行业的加热炉（lú）主要是以燃煤为主，能源利用率低，工（gōng）艺参数难以控（kòng）制，很难满（mǎn）足（zú）合金钢（gāng）铸件和球墨铸铁件热（rè）处理的工艺要求，而且又（yòu）污染大气，不利于环境（jìng）保护。因此，可适当改用电炉（lú）、天然气炉、油炉、既提高了铸件质量，又（yòu）能减（jiǎn）轻对环境的污染，同时还提高了（le）能源的利用率。
4.3 狠抓节能教育，树立正确的节能观
    近（jìn）些年来，我国颁布了节能法和一些法规，对强化用能管理，降低（dī）能源（yuán）消耗起到了一定作用。但（dàn）总的说来，人们节能意识普遍淡薄，对现行的节能法规和制（zhì）度贯彻执行不力，一些被列人淘（táo）汰（tài）的高能耗设备和落（luò）后工艺仍在使用。要加强节约能源的宣传教育，开展形式多样的节约能源活动，提高人们的能源资源意识和节约意识（shí），增强节约能（néng）源（yuán）的自觉性。但铸（zhù）造行业的（de）节（jiē）能不是单纯的减少能源消耗，而是以提高铸件质量，降低废（fèi）品（pǐn）率、减少消（xiāo）耗、提高综合经济效益为（wéi）中心的节能，只有在保证提高铸件质量、降低（dī）废（fèi）品率、减（jiǎn）少消（xiāo）耗的前提下才是最大的节能。
4.4 加（jiā）强技术进步，推动节（jiē）能技术创新
    政府有关部门要在政策、资金上支持企业增强技术刨新能力建设，建立以企业为主体的节能技术创新体（tǐ）系，加大科技投（tóu）入，支持（chí）产、学、研，联合开发（fā）先进（jìn）适用的提高能源利用率和铸造清洁化节能生产技术。