汽车配件绿色铸造技术

1、项目名称： 汽车配件绿色铸造技术 项目负责人：邢书明 单位名称：北京交通大学1、项目的必要性及需求分析铸造是应用最广的一种毛坯制造方法，在机械制造领域具有不可 替代的作用。但是，传统的砂型铸造（包括熔模铸造）存在如下问题：造型材料（型砂）粉尘污染严重。大约每吨铸钢件将排放约1吨的 废砂；必须使用冒口。冒口占浇注金属量30-45%，这些冒口需要 切割后重复熔炼才能使用，切割和重熔造成材料和能源的巨大浪费； 尺寸精度低，加工余量大，也造成了材料的浪费；常因铸造缺陷 的存在而使铸件性能不稳定， 严重降低材料和能源的有效利用。 诸如 此类的一系列问题使传统的铸造技术在低碳经济时代处境十分尴尬： 一方面

2、整个制造业对其需求极其旺盛， 而另一方面又受到环保部门越 来越严厉的批评和限制。如果进行污染的治理，投资数额巨大，企业 难以承受；如果不治理，将面临关停并转的后果。要改变这种尴尬局 面，必须走绿色铸造之路。本项目一改传统的“先污染后治理”的环保思路，而是从设计、材 料、工艺、装备和生产组织、管理，直至产品应用和回收等产品的整 个生命期内的每个环节对环境的影响最小。基于这种“绿色制造”的思 想，本项目以汽车零件为对象， 以液态模锻为核心技术， 实现无冒口、 无砂、近净形、无缺陷铸造，为绿色铸造树立一个典范。本项目着重 体现绿色、连续和高效的基本特色，其突出特点是：无砂、无冒口 铸造。即彻底摆脱了

3、型砂污染和冒口带来的无功能耗。 机械化程度 高，克服了手工操作废品率高、工人劳动强度大的问题。利用余热 进行热处理， 减少了热处理能源消耗。 采用具有环保功能的熔炼炉 熔炼，实现了无烟尘、低能耗熔炼。工艺流程简短。与精密铸造相 比，它省去了复杂的压蜡、挂砂、脱蜡、制壳、烘壳、切割浇冒口等 一系列工序，实现了短流程作业。上述一系列的特点赋予了本项目在整个制造业中的需求都很旺 盛。它可以取代现有铸造工艺进行绿色铸造生产， 也可以取代传统的 固态锻造实现比较复杂的高质量零件的近净形毛坯制造。2.国内外技术现状、发展趋势 目前国内外汽车零件的毛坯生产技术仍然是以砂型铸造、压铸和 熔模铸造为主。其中，压

4、铸技术虽然实现了无砂作业，但其冒口和余 料都很大，工艺出品率不高，而且目前还难以用于钢铁材料。熔模铸 造技术虽然可以做到近净成形， 但其冒口和余料也很大， 产品内在质 量稳定性差。本项目的技术核心是液态模锻。 液态模锻在有色金属领域的成功 应用向世人展示了其绿色高效的突出优点， 但是，国内外在钢铁材料 液态模锻方面的工业应用都还较少， 其主要原因是模具寿命较低。 申 报者针对这一问题研制了钢质液态模锻专用涂料和钢质液态模锻成 套技术， 使钢铁材料液态模锻投入工业应用成了现实， 铸钢件液态模 锻成了这一领域的发展趋势。 到目前为止， 已经形成了液态模锻高锰 钢抗磨产品、 液态模锻低合金耐磨钢、液

5、态模锻低合金高强钢等多个 生产基地。生产应用证明了本项目在环保节能、提高质量和降低成本 方面的独特优势。最近，某汽车配件有限公司与我校签订了合作协议， 进行支座类汽车铸钢件的绿色铸造技术开发与应用， 本项目就是基于 这一合作而申报的。3.项目目标及主要指标和实施方案； 本项目的目标是建成一个以铸造低合金钢为主要材质，以汽车配 件为主要产品的绿色铸造生产基地，达到年产铸造低合金钢件100万件（约10000吨）的产能规模，实现年产值10000万元、年利税4000万元以上；形成汽车配件绿色铸造的品牌企业，带动绿色铸造 技术推广应用。项目可以达到的环保指标如下：（1） 吨产品的固废排放量由传统砂型铸造

6、的800kg左右降低到10kg以下；（2） 吨产品的钢材烧损由现在的200kg左右降低到80kg左右（3） 吨产品的电耗由现在的1400度左右降低到1100度以下。 项目计划3年完成，分三期建设。 一期建设工程主要任务是建设 年产1000吨小型支座类低合金铸钢件液态模锻生产线， 形成年产15万件（约1000吨）的批量生产规模，计划2011年11月底完成。二 期工程主要任务是扩大产能， 使生产规模达到年产60万件（约5000吨）的水平，计划于2012年底完成；三期工程主要任务是扩大产品 品种，形成大、中、小系列完整的汽车配件绿色铸造基地，达到年产1万吨的生产规模，计划2013年底完成。4.经济、

7、环境效益；到2011年11月底，可以完成一期工程建设， 形成年产15万件 的产能。项目完成后的正常年份内，仅这个企业，年利税可达4000万元以上，经济效益显著。项目完成后的正常年份，每吨汽车铸钢配件节约电耗300度以 上，节约钢材烧损120kg以上。仅这个企业达到年产1万吨规模后， 每年节电300万度，节约钢材1200吨，减小废砂排放1万吨以上， 劳动环境显著改善。可见，项目具有显著的节能减排效果。我国每年铸钢件产量约500万吨，其中汽车铸钢件约占1/5。假 定我国采用项目技术每年生产汽车铸钢件100万吨，则每年可以节 电3亿度，节约钢材12万吨，减少废砂排放100万吨以上。5.项目研究的支撑条件 本项目要完成需要的主要支撑条件包括实施企业、 技术储备和资 金三大方面。项目的实施企业是山西省的一个汽车配件有限公司， 目前正在建 设绿色铸造生产车间。项目的技术储备雄厚，有多个企业批量生产的经验。所以，在技 术层面的支撑条件具备。资金方面， 项目建设用资金已经由实施企业自筹到位。 如能获得 “绿动未来”计划的资助，研究开发费就有了保证，可以将工作做得更 加具有示范性和可推广性。项目将由企业与北京交通大学联合承担， 采取产学研密切结合的