再议铸造的能耗.docx

再议铸造的能耗[米】张伯明中国农业机械化科学研究院【·题注：在论文评审期间，学术与宣传工作委员会特就张伯明研究员撰写的Ⅸ再议铸造的能耗》 一文，作了重点介绍。该论文主题重要、内容实用、论述清晰，对我国装备制造业的节能具有重要的 现实意义，对企业生产实践具有指南作用．大家一致同意推荐该文作为《协会贡献奖》在今年工艺年会作专题报告，以供广大工艺同行参 考应用．】能源短缺已成为当今世界的重大问题之一，不少局部战争的背后都是为了争夺能源。迅速寻找太 阳、风力、地能、核能等新能源的同时，合理利用传统能源、降低能耗已被列为发展经济的重大课题。 所谓传统能源主要是指煤、石油与天然气及其次生的电。从绝对储藏量，尤其是煤的储藏量我国名列 世界第一，但是众多的人口，使我国石油、天然气人均剩余可采储量分别只有世界平均水平的7．7％ 和7．1％，煤炭的储量也只有世界平均水平的58．6％，这样我国是能源资源严重短缺的国家。尽管我国的钢、铁、水泥等等不少产品的产量已登上世界第一的位置，但人均产量就十分可怜。 例如大家最熟知的铸件产量，我国在2008年产量已超过3500万t，连续10年第一，可是人均产量仅 为26l叫人．年，而同期美国为54 Kg／人．年，德国58 Kg／人·年，所以我们仍然是一个发展中的国家。 我国的改革开放搞经济仅有30年历史，我们工业的生产水平还相当落后，至今我国GDP的50％来源 于高能耗产业，经济增长的成本高于世界平均水平25％以上。我国每创造一美元的产值，所耗能源是 美国的4．3倍，德国和法国的7．7倍，日本的11．5倍。因而，我国在节约能源方面的任务比发达工业 国家更重，国家为此在2007年就制定公布了“节约能源法”，“节能是国家发展经济的一项长远战略方 针”，要求彻底改变传统的高投入、高消耗、高成本、低产出的经济增长方式。我国能耗的近70％集中在六大工业行业：电力、钢铁、有色、建材、石油加工和化工。但这些行 业的产品不会被直接使用，最终他们的能耗要算到使用这些产品的下游工业上。铸造则和其中的钢铁 与有色两大行业有关。这是因为机械产品所用的钢材、铁、有色金属(铝材、铜材等了都是高能耗产 品。官方公布的数据，我们机械产品消耗的一次性能源占全国总能源消耗的65％。平常说铸造行业的 能耗又占机械产品能耗的25％～30％，这是指我们系统单独使用的能源而言，它不计各种原材料的能 耗。现在都说我们铸造的能耗是国外2倍左右(见表1)，能源利用率又低，仅17％，所以节能无论 如何都是我们在走向铸造强国的道路上一个十分重要的任务。表1一些国家平均生产每吨铸件的能耗国家日本德国美国英国中国(估计值)能耗Kgc趴334356364536 830就像机械制造是国民经济的基础一样，铸造作为一种工艺技术，它也是机械制造的基础。虽然它 耗能，但从消费总的一次能源来看，铸造并不比其它工艺方法高。而且由于用它能铸造任意复杂形状1的构件，和其它工艺技术相比或竞争，它必定会永远存在。现在有些城市设有^量的机械制造企业， 需要大量的铸件．确因铸造内部的耗能高或暂时排污没有得到合坪治理而限制铸造企业，这完全足不 对的。这是一种推卸责任，把有难点的行业推向其它后进、贫困的地区，是转嫁矛盾的做法。在欧盟的铸造企业组织为了节能减排．不断开会，并出版小川{Ⅵ物指导铸造企业如何使州节能减排的工艺来改造铸造企业，以及如何利用铸造的特点来节能。图】就足卟利用3D设计把几个零件合成一个铸件。并使用QT--400牌号的球墨铸铁，尽管竹前变成了155Kg有所增加．1日总重量减少 了30％，铸造时使用的坭芯数目也丈为减少，从而达到节能、降低成；丰_的效果，第2个例于是“空中 客车”飞机的舱门(见图2)。它原先是用连续铸造的钒棒与轧制铝村加T后铆接『m成，它需要这些半 成品的重量是105 289Kg，切削掉的切屑62978Kg(材料利用率4018％)，用近500个铆钉把50个组件铆接而成。现在改成铸造，铸件毛坯46 51IKg，切削的切屑0649Kg。在比较时半成品与铸件的 出品率都为60％，连铸与轧材的能耗为69MJ／Kg，铸铝为40MJ／Kg。尽管铸件要比铸棒或轧材能耗 高，但它节省材料．从而使零件制造的总能耗降低，铸造仅为铆接的49 3％(见表2)。-^圈1蛐前优化设计图2空中客车艚门表2空中客车舱门制遗方{击比较棒材．板材切削加工+铆接铸造+切削加工材料 成品重量tKg 切屑霞最／Kg 需半成品，Kg 铸件重量／Kg熔化铝重量／Kg77 518{熔化及成彤既社7删．．。l切Ⅲ加Il初始铝能耗合计 第3个例子是原先用钢材切削而成的零件政为可锻铸件，儿而达到节材节能的目的。此件重0．7Kg，切削加工时耍用棒料247Kg，材料利用牢仅284％。切削加工时其能耗为3838GJ／t．但如考 虑