鑄造廠生產(chǎn)的節(jié)能技術(shù)與節(jié)能措施

　　節(jié)能技術(shù)與節(jié)能措施包含以下幾個(gè)方面

　　1 粘結(jié)劑的循環(huán)再利用

　　環(huán)保型砂芯無(wú)機(jī)粘結(jié)劑和砂處理及再生技術(shù)得到越來(lái)越多的關(guān)注。Laempe公司的Beach-BoX無(wú)機(jī)粘結(jié)劑是含有多種礦物質(zhì)的流體，芯砂用95％砂及5％粘結(jié)劑，如鑄造件用干法除芯，粘結(jié)劑殘留在砂中，為激活粘結(jié)劑，只要加人2.5％的水可重復(fù)使用多次而不用再加新的粘結(jié)劑，這就意味著在生產(chǎn)中每批*大粘結(jié)劑加人量?jī)H為1.6％通過(guò)除水而導(dǎo)致粘結(jié)劑組分的化學(xué)反應(yīng)而硬化，可使用時(shí)間無(wú)限制，但相對(duì)濕度不應(yīng)超過(guò)70％，混制好的砂密封好可長(zhǎng)期儲(chǔ)存。FoundryAutomation和MEG的粘結(jié)劑為粉狀，用于鋁合金制芯、儲(chǔ)存和澆注過(guò)程中均不發(fā)氣，且均無(wú)樹(shù)脂類(lèi)粘結(jié)劑可能引起的環(huán)境問(wèn)題。濕法清砂的水可回用85％，回收的材料可100％再使用。

　　2 舊砂回收與再利用

　　在歐美工業(yè)發(fā)達(dá)**，一直把舊砂再利用作為一重大研究課題，取得了較好的研究成果，并已經(jīng)付諸于工業(yè)生產(chǎn)。在澆鑄有色金屬件、鑄造件以及鑄鋼件時(shí)。根據(jù)舊砂的燒結(jié)溫度，用機(jī)械法再生舊砂。其再生率大致分別為90％、80％及70％。舊砂回用與濕法再生結(jié)合是*經(jīng)濟(jì)*理想的選擇，兩級(jí)濕法再生去除率（Na2O）達(dá)85％～95％，單級(jí)也可達(dá)70％。90％的舊砂回收再利用，質(zhì)量接近新砂。英國(guó)理查德(Richard)公司采用熱法再生，可以提高再生率lO％～20％左右。而且，熱法舊砂再生成套設(shè)備的成本回收期較短，一般運(yùn)轉(zhuǎn)兩年就可收回成本?；厥盏玫降臒o(wú)法用機(jī)械法再生處理的鋯砂采用熱法處理后，再生砂的質(zhì)量?jī)?yōu)于新砂。在美國(guó)，鑄造行業(yè)用砂年消耗量在500萬(wàn)噸左右，BastianKC和AllemanJE研究發(fā)現(xiàn)，鑄造用后的舊砂用于高速公路路基材料。完全可以滿(mǎn)足高速路建設(shè)所用材料的性能要求。其性能同樣優(yōu)于同品種的新砂。

　　3 以加熱系統(tǒng)為中心的節(jié)能技術(shù)

　　鑄造生產(chǎn)中工業(yè)爐窯能耗僅次于熔化設(shè)備，約占總能耗的20％。對(duì)各種加熱爐、烘干爐、退火爐，應(yīng)從爐型結(jié)構(gòu)到燃燒技術(shù)等進(jìn)行技術(shù)改造。采用耐火保溫材料改造現(xiàn)有爐窯，節(jié)能效果顯著。對(duì)燃煤工業(yè)爐的加煤采用機(jī)械加煤比手工加煤節(jié)能20％左右。將燃煤的砂型、砂芯烘干爐改為明火反燒法，可節(jié)煤15％～30％。對(duì)型芯烘干爐采用遠(yuǎn)紅外干燥技術(shù)可節(jié)電30％-40％。對(duì)大型鑄造件采用振動(dòng)時(shí)效消除應(yīng)力處理比采用熱時(shí)效處理可節(jié)能80％以上。可鍛鑄造鋅氣氛快速退火工藝可節(jié)電或降低煤耗50％以上。

　　4 以熔煉為中心的節(jié)能技術(shù)

　　鑄造件熔煉部分的能耗約占鑄造件生產(chǎn)總能耗的50％，由于熔煉原因而造成的鑄造件廢品約占總廢品的50％。因此，采用優(yōu)良適用的熔煉設(shè)備和熔煉工藝是節(jié)能的主要措施。以鑄造熔煉的節(jié)能技術(shù)為例說(shuō)明之。

　　(1)推廣采用熱風(fēng)、水冷、連續(xù)作業(yè)，長(zhǎng)爐齡沖天爐向大型化、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)把其作為一項(xiàng)重要節(jié)能措施加以應(yīng)用。近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)也在這些方面作了大量的工作，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(wú)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-電爐雙聯(lián)熔煉工藝。沖天爐-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(guò)熱效率高的優(yōu)點(diǎn)，來(lái)提高鐵液的質(zhì)量，達(dá)到降低能耗的目的。近些年來(lái)，隨著焦炭、生鐵等原材料價(jià)格的大幅上揚(yáng)和鑄造件品質(zhì)要求越來(lái)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，這不僅影響鑄造件質(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)，推廣應(yīng)用鑄造焦是提高鑄造件質(zhì)量，降低能源消耗的措施之一。

　　(4)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(chēng)量定量和熔化過(guò)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l0％～l5％。

　　(6)推廣使用沖天爐專(zhuān)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)，能耗大噪音高。采用沖天爐專(zhuān)用高壓離心節(jié)能風(fēng)機(jī)，可節(jié)電50％～60％，熔化率提高33％左右。

　　5 鑄模和模料的再生

　　自20世紀(jì)90年代以來(lái)，美、歐各國(guó)將精鑄生產(chǎn)廠家廢棄的模料或回收模料，經(jīng)特殊的凈化處理，再按用戶(hù)不同需求調(diào)整成分，形成“回收-再生模料”，這種技術(shù)的關(guān)鍵在于采用優(yōu)良的多級(jí)過(guò)濾或者離心分離法，加速操作過(guò)程并獲得更純凈的模料。MittererC在對(duì)鋁鑄造模的研究中發(fā)現(xiàn)。在鋼制鑄模表面涂一層硬質(zhì)薄膜，可以有效地抑制腐蝕，利用氮和碳化物的保護(hù)作用提高對(duì)熱裂、腐蝕等破壞行為的抵抗力，以薄膜取代厚的氧基涂層材料，從而有效延長(zhǎng)鑄模使用周期。其核心技術(shù)是PACVD技術(shù)，即等離子化學(xué)蒸汽沉積。

　　6 以采用優(yōu)良適用造型制芯技術(shù)與裝備為中心的節(jié)能技術(shù)

　　目前，國(guó)內(nèi)幾種造型工藝的能耗分別為濕型l，自硬砂1.2～1.4，粘土干砂3.5。粘土干砂型能耗*高，應(yīng)予以淘汰。濕型能耗*低，且適應(yīng)性強(qiáng)，這是濕型仍大量采用的原因之一。應(yīng)根據(jù)鑄造件品質(zhì)要求、鑄造件特點(diǎn)來(lái)選用優(yōu)良的高壓、靜壓、射壓、氣沖造型工藝和設(shè)備，以及應(yīng)用自硬砂技術(shù)、消失模鑄造技術(shù)和特種鑄造技術(shù)。用樹(shù)脂自硬砂、水玻璃有機(jī)酯自硬砂和VRH法造型制芯工藝代替粘土干型?？商岣哞T造件尺寸精度和降低表面粗糙度，提高鑄造件質(zhì)量，降低能耗。特種鑄造工藝與普通粘土砂相比，鑄造件尺寸精度為2～4級(jí)，表面粗糙度細(xì)l～3級(jí)，質(zhì)量減輕l0％～30％，加工余量減少5％以上，鑄造件廢品率也大大降低，綜合節(jié)能效果顯著。鑄造件合格率每提高l％，每噸鐵水可多生產(chǎn)8～l0鑄造件，相當(dāng)于節(jié)煤5～7kg。鑄造件廢品率每降低l％能耗就降低1.25％。鑄造件質(zhì)量每降低l％，能耗就降低1.01％。由此可見(jiàn)，采用優(yōu)良工藝技術(shù)與裝備。提高鑄造件質(zhì)量。降低鑄造廢品率是提高能源利用率，降低能耗的一條重要途徑。

　　7 推廣沖天爐廢氣利用和余熱回收技術(shù)

　　目前我國(guó)90％的鑄造是用沖天爐熔煉生產(chǎn)的，這種狀況仍將保持相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。鑄造行業(yè)的余熱利用主要集中在沖天爐上。沖天爐熔煉時(shí)排出大量的煙氣，煙氣中含有可燃性碳粒和可燃性氣體，既造成環(huán)境污染，又浪費(fèi)大量的熱能。沖天爐熔煉時(shí)除38％～43％的有效熱量用于熔煉外，煙氣帶走的熱量為7％～16％，不完全燃燒熱量(可燃性氣體)為2O％～25％，固體不完全燃燒熱量為3％～5％。這些熱量占30％～45％。由此可見(jiàn)，沖天爐熔煉的余熱利用潛力很大。目前我國(guó)沖天爐的余熱利用絕大多數(shù)是利用密筋爐膽預(yù)熱鼓風(fēng)，熱風(fēng)溫度為200℃左右，余熱利用率低。近些年來(lái)，有部分企業(yè)使用長(zhǎng)爐齡連續(xù)作業(yè)熱風(fēng)沖天爐，充分利用了廢氣的余熱和可燃燒碳粒及可燃燒性氣體再燃燒的熱量，使熱風(fēng)溫度達(dá)600～800℃，沖天爐鐵水溫度達(dá)1500--1550℃，熔化效率提高45％。既達(dá)到節(jié)能、提高鐵水質(zhì)量的目的，又實(shí)現(xiàn)了環(huán)保的要求。

　　2 開(kāi)發(fā)優(yōu)良技術(shù)

　　日本鑄造業(yè)通過(guò)對(duì)鑄造設(shè)備、鑄造材料、鑄造工藝的改進(jìn)，使鑄造企業(yè)節(jié)能降耗，并對(duì)環(huán)境污染降到*低。例如：改造后的沖天爐使用變頻控制，增加除塵裝置，使耗費(fèi)的電力減少一半，6O％的排放熱量循環(huán)利用，廢氣排放可達(dá)到任何**的排放標(biāo)準(zhǔn)。重新改造后的節(jié)能造型機(jī)，由于采用了高頻振動(dòng)，所需的能量?jī)H為油壓式造型機(jī)的1O％。消失模鑄造在生產(chǎn)凈尺寸鑄造件上有優(yōu)勢(shì)．造成的污染極少，有利于環(huán)境保護(hù)，被稱(chēng)為綠色鑄造工藝。

　　利用太陽(yáng)能處理鋁精煉時(shí)的浮渣及鑄造用砂，可以較大程度地節(jié)約能源消耗。而這種處理所利用的主要設(shè)備是一臺(tái)旋轉(zhuǎn)的直接加熱的干燥爐。在德國(guó)科隆DLR，利用太陽(yáng)能加熱處理固體廢物的生產(chǎn)過(guò)程已經(jīng)在商業(yè)范圍內(nèi)發(fā)展，并且應(yīng)用到了鋁廢料的重熔。避免了傳統(tǒng)的處理方式，需要消耗大量的能量導(dǎo)致成本較高，使很多企業(yè)將這些廢料堆積起來(lái)。

　　8 推廣低應(yīng)力鑄造、鑄態(tài)球鐵等技術(shù)

　　我國(guó)用于灰鑄造件熱時(shí)效的能耗每噸鑄造件為40～100kg標(biāo)煤，用于球墨鑄造件退火、正火的能耗每噸鑄造件為100～180kg標(biāo)煤。除少數(shù)企業(yè)生產(chǎn)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)鑄造件不用熱時(shí)效工藝外，大多生產(chǎn)這類(lèi)鑄造件的企業(yè)仍采用熱時(shí)效工藝消除應(yīng)力，這是我國(guó)鑄造行業(yè)能耗居高不下的原因之一。推廣使用薄壁高強(qiáng)度灰鑄造件生產(chǎn)技術(shù)和高硅碳鑄造件生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)的缸體、缸蓋和機(jī)床床身等鑄造件，可獲得不用熱時(shí)效工藝的低應(yīng)力鑄造件，達(dá)到節(jié)能目的。我國(guó)球墨鑄造件中高韌性鐵素體球鐵和高強(qiáng)度珠光體球鐵占有很大的比重，通常是采用退火、正火處理。采用鑄態(tài)球墨鑄造生產(chǎn)技術(shù)省去了退火、正火處理工序，節(jié)約能源，避免了因高溫處理而帶來(lái)的鑄造件變形、氧化等缺陷。采用球鐵無(wú)冒El鑄造工藝，可提高工藝出品率10％～30％，降低能耗也很顯著。例如，2003年中國(guó)鑄造件總產(chǎn)量為1987萬(wàn)噸，其中灰鑄造件為1049萬(wàn)噸，球墨鑄造件為470萬(wàn)噸，因此，推廣應(yīng)用低應(yīng)力鑄造件、鑄態(tài)球墨鑄造件和球鐵無(wú)冒El鑄造技術(shù)，對(duì)于全行業(yè)的節(jié)能降耗具有重要的意義。鑄鋼件采用保溫冒El、保溫補(bǔ)貼，可使工藝出品率由60％提高到80％。

　　總之上述一系列新的研究成果的應(yīng)用。將使我國(guó)鑄造業(yè)的生產(chǎn)步入循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展軌道。

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