鑄造行業(yè)是機(jī)械工業(yè)的耗能大戶，能耗高、能源利用率低、污染嚴(yán)重、經(jīng)濟(jì)效益差制約了鑄造行業(yè)的發(fā)展。合理使用能源，大力抓好節(jié)約能源是鑄造行業(yè)的一項(xiàng)重要任務(wù)。本文分析了鑄造行業(yè)能源利用現(xiàn)狀，從熔煉、加熱系統(tǒng)、造型制芯技術(shù)與裝備、低應(yīng)力鑄鐵、鑄態(tài)球墨鑄鐵、球鐵無冒口鑄造、鑄鋼保溫冒口與保溫補(bǔ)貼、沖天爐廢氣綜合利用和佘熱回收利用等方面闡述了鑄造行業(yè)行之有效的主要節(jié)能技術(shù)及其應(yīng)用，并對(duì)發(fā)展我國(guó)鑄造節(jié)能技術(shù)提出幾點(diǎn)措施建議。

　　1.問題的提出能源是一種重要的地球資源，是人類社會(huì)發(fā)展的物慣基礎(chǔ)。能源資源問題是關(guān)系我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全局的一個(gè)重大戰(zhàn)略問題。能源供應(yīng)和利用狀況直接關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)發(fā)展。開發(fā)、合理有效地利用能源，既可保持社會(huì)的適度發(fā)展，又可減少資源消耗。

　　目前我們所利用的能源主要是以煤、石油、天然氣等不可再生的一次性能源，用一點(diǎn)少一點(diǎn)，遲早有一天消耗殆盡。我國(guó)能源資源從數(shù)量上看比較豐富，但人均占有量遠(yuǎn)低于世界平均水平，而且能源利用率低，其中煤利用率不到10％。據(jù)報(bào)導(dǎo)，我圍GDP的50％來源于高能耗。2003年我國(guó)GDP總量達(dá)11.58萬億元，消耗16億噸煤，2.5億噸原油，2億多噸鋼材，8億噸水泥。2004年我國(guó)GDP總量達(dá)l3.65萬億元，消耗能源更多。

　　我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的成本高于世界平均水平25％以上，我國(guó)每創(chuàng)造l美元產(chǎn)值所消耗的能源是美國(guó)的4.3倍，德國(guó)和法國(guó)的7.7倍，日本的11.5倍。我國(guó)傳統(tǒng)的高投入、高消耗、高成本、低產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式應(yīng)徹底改變。我國(guó)節(jié)約能源法規(guī)定，“節(jié)能是國(guó)家發(fā)展經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針?！辫T造行業(yè)是個(gè)高能耗的行業(yè)，除做好能源的開發(fā)、有效利用外，長(zhǎng)期戰(zhàn)略任務(wù)就是大力開展節(jié)能降耗工怍。2.鑄造行業(yè)能源利用現(xiàn)狀鑄造在機(jī)械制造業(yè)中占有十分重要的地位，鑄造技術(shù)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主體技術(shù)之一，是機(jī)械產(chǎn)品毛坯的供應(yīng)者。僅2003年就為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門提供1987萬噸鑄件。但鑄造是一個(gè)大量耗能的生產(chǎn)過程，是個(gè)高投入、高消耗、高或本、低產(chǎn)出的既傳統(tǒng)又不可缺少的行業(yè)。僅2004年，我國(guó)鑄造行業(yè)就消耗焦炭300萬噸，生鐵1000萬噸，新砂1000萬噸，各種粘結(jié)劑30—40萬噸。近些年來，由于我國(guó)鑄造業(yè)取得長(zhǎng)足發(fā)展，鑄件產(chǎn)量是以犧牲環(huán)境保護(hù)、浪費(fèi)能源和材料為代價(jià)。在我國(guó)鑄造生產(chǎn)中，能源和材料的投人約占其產(chǎn)值的55％-70％。是機(jī)械工業(yè)的耗能大戶，其能耗占機(jī)械工業(yè)總能耗的23％-62％，能耗利用率為l5％-25％。我國(guó)每噸鑄件所需能源是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的2—3倍。

    　我國(guó)每生產(chǎn)1噸合格鑄鐵件的能耗為500-700kg標(biāo)煤，占生產(chǎn)成本的15％，而日本每噸鑄鐵件能耗僅占生產(chǎn)成本4.3%。我國(guó)每生產(chǎn)1噸合格鑄鋼件的能耗為800-1000kg標(biāo)煤，國(guó)外僅為500-800kg標(biāo)煤。造成我國(guó)鑄造業(yè)能耗高的主要原因是多方面的。2.1經(jīng)濟(jì)規(guī)模差專業(yè)化程度低我國(guó)現(xiàn)有鑄造廠點(diǎn)約2.2萬個(gè)，點(diǎn)多規(guī)模小，專業(yè)化程度低。按2003年我國(guó)鑄件總量1987萬噸計(jì)，平均每一鑄造企業(yè)的產(chǎn)量不足1000噸，其中300噸以下企業(yè)約占1／3，年產(chǎn)300-5000噸的企業(yè)占l／2以上，年產(chǎn)5000噸以上企業(yè)只占l／6，年產(chǎn)萬噸以上的企業(yè)約占1％。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的鑄造企業(yè)一般規(guī)模都在5000噸以上，萬噸以上的企業(yè)所占的比例很大，還有10萬噸甚至60萬噸的企業(yè)。我國(guó)鑄造專業(yè)化程度只有30％，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家達(dá)80％-90％。不難看出，我國(guó)有上萬家鑄造企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模在幾百噸，而且還有相當(dāng)多的鑄造企業(yè)是“大而全”，“小而全”，沒有形成技術(shù)特色、產(chǎn)品特色，設(shè)備配置不合理，利用率低，大馬拉小車現(xiàn)象普遍存在，造成能源損失大。2.2鑄造生產(chǎn)工藝技術(shù)裝備等基礎(chǔ)條件差我國(guó)鑄造生產(chǎn)過程和檢測(cè)手段不夠完善是造成能耗高的重要原因之一。

　　(1)熔煉在鑄造生產(chǎn)中，用于熔煉的能耗約占整個(gè)鑄件生產(chǎn)能耗的50％。熔煉鑄鐵時(shí)，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多數(shù)采用熱風(fēng)連續(xù)作業(yè)的長(zhǎng)爐齡沖天爐，而我國(guó)只有少數(shù)企業(yè)采用長(zhǎng)爐齡熱風(fēng)沖天爐。大多數(shù)沖天爐只開4-8h就打爐，造成爐體蓄熱損失(約占熔化能耗10％以上)和打爐底焦的熱損失。鐵水溫度普遍在1380℃-1450℃(國(guó)外為1500℃一1550℃)。熔煉鑄鋼時(shí)，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在冶煉合金鋼時(shí)多采用AOD、VOD設(shè)備，我國(guó)只有少數(shù)廠家采用，大多數(shù)仍采用電弧爐生產(chǎn)方式。有時(shí)企業(yè)由于電力供應(yīng)不足，采取夜間低谷用電，每次只能開4—5爐次就停爐。每新開一次爐就增加一次爐體的蓄熱損失。一般第一次爐鋼水的耗電量在1000-1200kWh／t鋼液，從第三爐開始耗電量一般都低于800kWh／t鋼液，如果每一次開爐的爐次越少，平均每噸鋼水耗電量就相應(yīng)增高。熔煉有色合金時(shí)，國(guó)外采用工頻感應(yīng)電爐熔煉，熱效率達(dá)45％，我國(guó)有不少企業(yè)在采用燃油坩堝爐、焦炭坩堝爐或電阻爐，這些爐子的熱效率低，分別為l1％、3％-7％、25％。

　　(2)造型、制芯國(guó)內(nèi)除少數(shù)為汽車、內(nèi)燃機(jī)配套的鑄造骨干企業(yè)采用高密度的高壓、靜壓、射壓、氣沖造型等先進(jìn)高效流水線造型和樹脂砂熱芯盒、冷芯盒制芯工藝外，大多數(shù)鑄造企業(yè)仍采用震壓式造型機(jī)造型或手工造型或粘土干型、水玻璃砂工藝和以桐油、合脂、粘土等粘結(jié)劑為主的制芯工藝，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，能耗高。

　　(3)工藝設(shè)計(jì)國(guó)外普遍采用CAD／CAM，而我國(guó)除少數(shù)企業(yè)外，多數(shù)憑工藝員經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，鑄件澆冒口大，肥頭大耳，加工余量大，鑄件超重超厚現(xiàn)象普遍存在。我國(guó)鑄件尺寸精度比國(guó)外普遍低1-2級(jí)，表面粗糙度比國(guó)外差l-2級(jí)，加工余量比國(guó)外高出1倍以上，鑄件壁厚也比國(guó)外厚得多。鑄件廢品率也比國(guó)外高得多，我國(guó)鑄鐵件廢品率通常為9％-15％，鑄鋼件廢品率為5％一l5％，而國(guó)外的鑄鐵件和鑄鋼件的廢品率均低于5％。由此可見，鑄件澆冒口大，鑄件超重超厚，鑄件尺寸精度低，表面粗糙，鑄件廢品率高都直接或間接加大了能源消耗。2.3缺乏科學(xué)管理長(zhǎng)期以來，由于普遍存在重冷輕熱思想，鑄造行業(yè)一直不被重視。政府有關(guān)部門未能對(duì)鑄造行業(yè)的能源合理利用和節(jié)約進(jìn)行全面規(guī)劃和政策引導(dǎo)。鑄造行業(yè)的能源管理體系尚未健全完善，節(jié)約能源的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)化體系也尚未建立。不少鑄造企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)對(duì)能源的管理缺乏足夠重視。節(jié)能工作尚未提到議事日程上來，既沒有建立能源管理機(jī)構(gòu)，又沒有從事能源管理、節(jié)能技術(shù)推廣的專門管理人員。只重產(chǎn)值，不計(jì)能耗，只重使用能源，忽視能源節(jié)約，從而造成了鑄造行業(yè)能耗高、能源浪費(fèi)的局面。

　　3.鑄造生產(chǎn)的節(jié)能技術(shù)與節(jié)能措施經(jīng)過我國(guó)鑄造工作者長(zhǎng)期不懈的努力，取得了一系列鑄造生產(chǎn)的節(jié)能技術(shù)與節(jié)能措施，這些節(jié)能技術(shù)仍具有現(xiàn)實(shí)的適用價(jià)值，值得推廣應(yīng)用。

　　3.1以熔煉為中心的節(jié)能技術(shù)鑄件熔煉部分的能耗約占鑄件生產(chǎn)總能耗的50％，由于熔煉原因而造成的鑄件廢品約占總廢品的50％。因此，采用先進(jìn)適用的熔煉設(shè)備和熔煉工藝是節(jié)能的主要措施。3.1.1鑄鐵熔煉的節(jié)能技術(shù)(1)推廣采用熱風(fēng)、水冷、連續(xù)作業(yè)長(zhǎng)爐齡沖天爐沖天爐向大型化、長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)作業(yè)方向發(fā)展是必然趨勢(shì)。國(guó)外的鑄造企業(yè)把它作為一項(xiàng)重要節(jié)能措施加以應(yīng)用。近些年來，國(guó)內(nèi)也在這方面做了大量的工作，已有部分企業(yè)采用，取得了明顯的節(jié)能效果。例如，采用大排距雙層送風(fēng)沖天爐技術(shù)，可節(jié)約焦炭20％-30％，降低廢品率5％，Si、Mn燒損分別降低5％-10％；水冷無爐襯和薄爐襯沖天爐，連續(xù)作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，可節(jié)能30％以上；熱風(fēng)沖天爐既節(jié)能又環(huán)保。(2)推廣沖天爐一電爐雙聯(lián)熔煉工藝沖天爐一電爐雙聯(lián)熔煉是利用沖天爐預(yù)熱、熔化效率高和感應(yīng)電爐過熱效率高的優(yōu)點(diǎn)，來提高鐵液質(zhì)量，達(dá)到降低能耗的目的。近些年來，隨著焦炭、生鐵等原材料價(jià)格大幅上揚(yáng)和鑄件品質(zhì)要求越來越高，單獨(dú)使用電爐熔煉日益增多，利用夜間低谷電生產(chǎn)，也取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能效果。

   　 (3)推廣應(yīng)用鑄造焦沖天爐熔煉采用鑄造焦燃料是提高鐵液溫度和質(zhì)量的有效途徑。國(guó)外大多數(shù)沖天爐熔煉采用鑄造焦。由于鑄造焦價(jià)格高或是由于習(xí)慣等原因至今國(guó)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)仍使用冶金焦，甚至有的企業(yè)使用土焦，這不僅影響鑄件質(zhì)量，而且焦耗量大。如應(yīng)用鑄造焦，廢品率可下降2％。因此，發(fā)展鑄造焦生產(chǎn)，降低鑄造焦生產(chǎn)成本，推廣應(yīng)用鑄造焦是提高鑄件質(zhì)量，降低能源消耗的措施之一。(4)沖天爐富氧、除濕送風(fēng)沖天爐使用冶金焦時(shí)，鐵液溫度很難穩(wěn)定達(dá)到1500℃，如采用3％的富氧送風(fēng)就能保證，并且每噸鐵液可凈降低能耗l0kg左右標(biāo)煤。沖天爐除濕送風(fēng)通常在南方潮濕地區(qū)使用，它可以提高鐵液溫度，減少硅、錳等元素的燒損，提高鐵液質(zhì)量和熔化率，降低焦耗13％-17％。(5)沖天爐采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)沖天爐采用計(jì)算機(jī)控制包含計(jì)算機(jī)配料、爐料自動(dòng)稱量定量和熔化過程的自動(dòng)化控制。使沖天爐處在優(yōu)化狀態(tài)下工作，可獲得高質(zhì)量的鐵液和合適的鐵液溫度。與手工控制相比，可節(jié)約焦炭10％-15％。(6)推廣使用沖天爐專用高壓離心節(jié)能風(fēng)機(jī)目前國(guó)內(nèi)仍有不少?zèng)_天爐使用羅茨或葉氏容積式風(fēng)機(jī)，能耗大噪聲高。采用沖天爐專用的高壓離心風(fēng)機(jī)，可節(jié)電50％-60％，熔化率提高33％左右。3.1.2鑄鋼熔煉的節(jié)能技術(shù)目前國(guó)內(nèi)仍有不少企業(yè)采用燃油坩堝爐和焦炭坩堝爐熔煉有色金屬，這兩種熔煉設(shè)備不僅效率低，而且造成環(huán)境污染，應(yīng)盡快淘汰，代之采用熱效率高、作業(yè)環(huán)境好、熔煉金屬液質(zhì)量高的感應(yīng)電爐熔煉。