徐治新

(一拖（洛陽）鑄造有限公司，河南洛陽 471004)

鑄鍛件作為我國裝備制造業(yè)的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，伴隨著國家經(jīng)濟實力的持續(xù)提升，行業(yè)整體上取得了快速的發(fā)展。主要表現(xiàn)為：行業(yè)增速逐年提高、產(chǎn)量連續(xù)增長、產(chǎn)業(yè)布局更趨合理、產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)步優(yōu)化、生產(chǎn)集中度和裝備工藝水平不斷提升，為我國裝備制造業(yè)的振興和發(fā)展做出了突出貢獻。同時，我們也應(yīng)該看到，鑄鍛行業(yè)還存在落后產(chǎn)能過剩、產(chǎn)品檔次不高、知名品牌缺乏、粗放式生產(chǎn)方式?jīng)]有根本改觀等亟待解決的矛盾和問題。目前，整個行業(yè)已進入全面推進結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)型升級和夯實基礎(chǔ)的重要階段，面臨著從以往散、低、弱向集（產(chǎn)業(yè)集中度）、高（技術(shù)水平）、強（競爭力）；從高耗能、高污染向節(jié)能減排、環(huán)境友好的方向轉(zhuǎn)型升級的重要任務(wù)和挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)鑄鍛業(yè)在推動生產(chǎn)力發(fā)展、創(chuàng)造財富的同時,也消耗了大量自然資源，對環(huán)境造成了嚴重污染,不符合國家長遠可持續(xù)發(fā)展的政策導向，因而是沒有前途的。綠色制造運用系統(tǒng)工程原理,從最初的產(chǎn)品設(shè)計到產(chǎn)品生命周期結(jié)束的每一過程都考慮了對資源的優(yōu)化利用和對環(huán)境的各種影響。用綠色制造的理念和方法，對像鑄鍛這樣的傳統(tǒng)制造業(yè)進行技術(shù)改造,既要在硬件上用先進的設(shè)備取代落后的設(shè)備,更要在思想的軟件上用“綠色”的觀念指導和引領(lǐng)實踐，才能取得良好的效果。

1 鑄鍛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

我國鑄件產(chǎn)量從2001年的1489萬噸增加到2016年4720萬噸，增長了2.17倍；鍛件產(chǎn)量從246萬噸增加到1650萬噸，增長了5.7倍。鑄件產(chǎn)量連續(xù)16年居全球之首；鍛件產(chǎn)量約占全球總產(chǎn)量的39%。宏觀經(jīng)濟（以汽車為例，2001年總產(chǎn)量233.47萬輛，經(jīng)過十多年的發(fā)展，已接近2000萬輛）的發(fā)展，在推動鑄鍛件生產(chǎn)能力快速提升的同時，也加劇了與資源節(jié)約、環(huán)境保護之間的嚴重矛盾，使鑄鍛行業(yè)發(fā)展面臨嚴峻的挑戰(zhàn)，不僅不利于鑄鍛工業(yè)技術(shù)與國際接軌和和諧社會建設(shè)，也更加阻礙了鑄鍛造行業(yè)的持續(xù)提升。

河南省鑄鍛企業(yè)大約2000多家，除極少數(shù)企業(yè)已達到或接近國際先進水平外，大多數(shù)鑄鍛企業(yè)規(guī)模小、生產(chǎn)工藝設(shè)備自動化程度低，存在高能耗、高污染、資源浪費的嚴重問題，是一個污染排放重、資源消耗大的行業(yè)。在工業(yè)發(fā)達國家鑄鍛企業(yè)用于環(huán)境保護的投資約占整個鑄鍛廠設(shè)備投資的20%～30%，而我國只占約5%～8%，相當多的企業(yè)甚至不足3%。據(jù)測算，以氣態(tài)污染物為例，每年排放廢氣約380億m3、粉塵排放約190萬噸。因鑄鍛行業(yè)的生產(chǎn)過程煙氣成份非常復雜，除各類粉塵外，還含有二氧化碳、一氧化碳、硫化物、氮氧化物、苯胺等化學類煙塵?？傮w來說，目前我國鑄鍛行業(yè)大多數(shù)生產(chǎn)過程煙氣排放難以穩(wěn)定地達到國家規(guī)定的排放標準，污染十分嚴重。大氣污染物的控制與治理，已是關(guān)乎到鑄鍛行業(yè)生死存亡的重大問題。因此，行業(yè)除應(yīng)加大結(jié)構(gòu)調(diào)整力度外，還要依靠科技、創(chuàng)新機制，大力推廣應(yīng)用環(huán)境科學技術(shù)，以技術(shù)創(chuàng)新促進環(huán)保工作升級[1～3]。

2 近幾年國家一系列治理環(huán)境的政策和法規(guī)

2013年國家工業(yè)和信息化部正式頒布《鑄造行業(yè)準入條件》，在環(huán)境監(jiān)測中制訂了GB7078-1996《工業(yè)爐窯大氣污染物綜合排放標準》、GBl327-2001《鍋爐窯大氣污染物排放標準》、GB／T28001-2011《職業(yè)健康安全管理體系的要求》及GB14554-1993《惡臭污染物排放標準》等標準。

北京“兩會”期間，多名委員在提案中提出要打好“藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”，生態(tài)環(huán)保約束將越來越嚴，手段會越來越硬。政府將通過關(guān)停污染企業(yè)，倒逼創(chuàng)新驅(qū)動和轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。既要金山銀山，又要綠水青山。

國家強力推進實施《試點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》，采取綜合治理PM2.5，確保2015年重點區(qū)域PM2.5深度下降5%，京、津、冀、珠三角、長三角區(qū)域深度下降6%。最新頒布的《環(huán)境空氣細顆粒物污染防治技術(shù)政策》提出了全面防治PM2.5，相關(guān)措施包括工業(yè)污染源治理、移動污染源治理、農(nóng)業(yè)污染源治理、其他污染源治理以及污染的預警和應(yīng)急等。

工信部出臺了《關(guān)于金屬工業(yè)節(jié)能減排的指導意見》。文中指出：到2015年每萬元工業(yè)增加值耗電比2010年降低18%，節(jié)約標煤750萬噸，二氧化硫排放總量減少110%，污染物排放總量和排放濃度全面達到國家有關(guān)標準。當前，節(jié)能環(huán)保已成為經(jīng)濟發(fā)展、改善民生的重中之重[4]。

國家環(huán)保部[2016]101號文件《關(guān)于扎實做好今冬明春大氣污染防治工作的通知》，要求京、津、冀、魯、豫城市通道中的企業(yè)錯峰生產(chǎn)。河南省人民政府辦公廳[2016]117號《關(guān)于大氣污染防治攻堅戰(zhàn)7個實施方案的通知》、豫工信聯(lián)節(jié)[2016]229號《關(guān)于重點行業(yè)企業(yè)錯峰生產(chǎn)實施方案的通知》中規(guī)定“2016年11月1日至2017年1月31日,對全省96家重點鑄造企業(yè)實施錯峰生產(chǎn)，其余鑄造企業(yè)全部停產(chǎn)”。

近年來，隨著霧霾天氣的加重，大氣污染防治成為群眾關(guān)注的熱點問題。2016年10月以來，鑄鍛行業(yè)被政府列為環(huán)保重點監(jiān)控對象。河南省大部分鑄鍛企業(yè)停產(chǎn)、限產(chǎn)或錯峰生產(chǎn)。為表達鑄鍛行業(yè)的合理訴求，省鑄鍛協(xié)會主動與政府有關(guān)部門聯(lián)系，反映鑄鍛企業(yè)有別于鋼鐵、電力排放，希望不要采取一刀切的治理方式，得到了政府有關(guān)部門的積極回應(yīng)。最近，環(huán)保部出臺的《京津冀及周邊地區(qū)2017年大氣污染防治工作方案》中對鑄造（不含電爐、天然氣爐）進行了區(qū)別性的規(guī)定。

由此可以看出，在轉(zhuǎn)型升級過程中，我國鑄鍛行業(yè)將面臨來自國內(nèi)外巨大的壓力和挑戰(zhàn)。從外部環(huán)境來看，我國正處于經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整和增長速度換擋的疊加期，深層次矛盾凸顯，經(jīng)濟下行壓力依然較大；廉價要素供給難以維系，多方面推高鑄鍛企業(yè)成本；技術(shù)引進難度增大，自主創(chuàng)新仍然不足；資源利用、環(huán)境保護的約束明顯增強。

當前，我國正處于由鑄鍛大國向鑄鍛強國轉(zhuǎn)變的起步階段，我們必須按照《河南省鑄鍛行業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》提出的“把推進綠色理念貫穿鑄鍛造生產(chǎn)的全過程”的要求，通過優(yōu)化工藝、產(chǎn)品、裝備、工廠設(shè)計，實現(xiàn)集約化、規(guī)?；?、專業(yè)化生產(chǎn)，提高鑄鍛件合格率，降低能耗物耗，改善作業(yè)環(huán)境，有效治理污染，減少廢棄物排放，做到減量化、再循環(huán)、再利用，實現(xiàn)鑄鍛全過程節(jié)能減排，讓“綠色鑄鍛”起好步、開好局。

3 一拖鑄造推進綠色制造的有益探索

一拖（洛陽）鑄造有限公司（以下簡稱“一拖鑄造”）作為第一拖拉機股份有限公司的全資子公司，由六個專業(yè)鑄造廠（原第一鑄鐵廠、第二鑄鐵廠、球鐵鑄鋁廠、鑄鋼廠、通用鑄造廠、精鑄廠等）整合重組而成。產(chǎn)品主要為缸體、缸蓋及復雜殼體類鑄件，年產(chǎn)能14萬噸。一拖鑄造作為老企業(yè)，擁有德國KW鑄造生產(chǎn)線、蘇鑄機靜壓鑄造線、瑞士GF氣沖造型線。以上三條生產(chǎn)線系統(tǒng)，是鑄造公司的主要生產(chǎn)單元，主要配套大輪拖、100/105柴油機。2010年前，一拖鑄造KW線、靜壓線均為沖天爐熔煉，生產(chǎn)時會產(chǎn)生大量的粉塵、CO、CO2、NOX、SO2等污染環(huán)境，雖屢經(jīng)治理，但效果不甚理想。為此，2011年，一拖鑄造啟動了“鑄造系統(tǒng)綠色科技升級改造項目”，旨在通過應(yīng)用綠色鑄造新工藝、新技術(shù)，實施管理同步升級，推進環(huán)境治理，實現(xiàn)增速提效，改變了一拖鑄造臟、亂、差的舊面貌，推動整潔、綠色、環(huán)保理念的新發(fā)展。

3.1 恪盡社會責任，推進環(huán)境治理

2011年6月，一拖鑄造配置KW造型線2套12.5t熔化電爐（圖1）、靜壓造型線1套10t熔化電爐，搬遷1套10t保溫電爐，熔化電爐于2012年4月投入運行；2012年4月，靜壓造型線實現(xiàn)沖天爐永久性關(guān)停；2012年6月，KW造型線實現(xiàn)沖天爐永久性關(guān)停。通過以上改造和關(guān)停，實現(xiàn)了 CO、CO2、NOX、SO2零 排 放 ， 粉 塵 排 放 降 至50mg/m3以下（見表1），極大改善了生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境，且每年可節(jié)省SO2、煙塵、固體廢棄物等排污處置費用200萬元。

圖1 KW造型線12.5t中頻感應(yīng)電爐

圖2 KW線拋丸清理機通風除塵設(shè)備設(shè)施

表1 改造前后污染物控制情況

2013年，一拖鑄造針對KW線、靜壓線及氣沖線區(qū)域除塵效果不佳，現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境差的問題，有步驟、分階段對以上3個區(qū)域進行了投資治理，更新、新增除塵器69臺，治理揚塵點123處。治理過程中，針對鑄造除塵設(shè)備難維護、易失效的難題，因地制宜，拒水濾料，采取單機或集中的除塵方案，有效解決除塵管道易堵塞、糊濾料的問題。對回砂皮帶中含煤粉、粘土的粉塵，回用到配砂系統(tǒng)中，既節(jié)約了資源，減少了粉塵清運量，又實現(xiàn)了達標排放，使相關(guān)區(qū)域的作業(yè)環(huán)境得到顯著改善。

3.2 優(yōu)化清理流程，改善作業(yè)環(huán)境

對KW線清理工藝流程進行了改造。第一，擴建清理廠房面積約1800平方米，新增鱗板輸送機、振動輸送槽替代原先的叉車轉(zhuǎn)運，優(yōu)化了鑄件的冷卻、轉(zhuǎn)運、落砂等工藝線路，減少轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了落砂區(qū)域的全封閉，解決了叉車轉(zhuǎn)運造成的環(huán)境污染和物流不暢等問題，使KW線的運行效率大幅提高。第二，對KW生產(chǎn)系統(tǒng)清理工藝布局進行優(yōu)化，根據(jù)KW產(chǎn)品多品種的特點，用九拋頭步進式拋丸機替代原Q384通過式拋丸機，新增機械手拋丸機、缸體磨床等設(shè)備，同步完善相關(guān)通風除塵設(shè)施，使多品種鑄件物流順暢、拋磨清鏟適應(yīng)性強，徹底解決了鑄件積壓、物流不順暢等問題，改善了現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，提高了“一個流”通過能力。

圖3 改造前后鑄件轉(zhuǎn)運通道效果圖

圖5 消失模造型線

同時，擴建KW線廠房面積約1000平方米，用于新增KW線2條冷卻道，將鑄件冷卻時間延長1.56小時以上，解決鑄件裂紋等質(zhì)量問題。

圖4 KW線新增冷卻道改造

3.3 新建消失模生產(chǎn)線，構(gòu)建綠色鑄造

消失模鑄造工藝是目前國際上先進的鑄造工藝之一，具有精度高、表面質(zhì)量好、便于清理、成本低等特點，可有效改善鑄造生產(chǎn)的作業(yè)條件與環(huán)境、降低勞動強度、減少能源消耗，被國內(nèi)外譽為21世紀的一次綠色鑄造“革命”。

一拖鑄造于2014年新建的1.5萬噸消失模生產(chǎn)線，是根據(jù)自身需要量身定做的一條全自動生產(chǎn)線。砂箱尺寸為1200 mm×1100 mm×1300mm，生產(chǎn)率設(shè)計為20箱/小時，主要生產(chǎn)HT200—250及球鐵鑄件，實現(xiàn)了當年投產(chǎn)，當年達產(chǎn)，當年創(chuàng)效。消失模采用回收利用率95%以上的天然硅砂作為造型材料，不含有粘結(jié)劑。模型表面使用水基混合涂料，不產(chǎn)生污染。各揚塵點均采用除塵器除塵。消失模生產(chǎn)使用的聚苯乙烯，在澆注過程中產(chǎn)生的苯類有機廢氣經(jīng)過催化燃燒處理，凈化率達99%。

兩年來，一拖鑄造消失模生產(chǎn)線運行良好?，F(xiàn)場環(huán)境整潔干凈，鑄件品質(zhì)明顯提升。作業(yè)環(huán)境上的投入在鑄件質(zhì)量提升上取得了事半功倍的效果，取得了當前利益、長遠利益、環(huán)境利益的多贏局面。

3.4 運用綠色技術(shù)，循環(huán)利用資源

3.4.1 舊砂再生

針對鑄造企業(yè)外排廢砂造成環(huán)境污染的問題，2015年，一拖鑄造與上海圣泉蘭科環(huán)保設(shè)備有限公司合作，新建了一拖鑄造舊砂再生循環(huán)利用項目。項目對廢砂進行全量再生分級利用，再生砂回用鑄造，分離出的污泥經(jīng)干化后，可替代煤粉、水泥、煤球等材料作為外摻料使用，廢砂綜合利用率達到了100%，實現(xiàn)鑄造廢砂零排放，有效地解決了固體廢棄物排放問題，為一拖鑄造可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。項目自2016年投產(chǎn)后，其生產(chǎn)的再生砂已能用于所有鑄件品種，包括缸體、缸蓋及殼體等關(guān)鍵鑄件的砂芯生產(chǎn)，取得了預期效果并實現(xiàn)常態(tài)化管理。

3.4.2 中水回用

為提高水資源利用率，一拖鑄造實施中水回用，將供水管道進行了徹底改造，實現(xiàn)了飲用水、洗澡水等生活用水與工業(yè)用水徹底分離（見圖7），混砂機、雙盤冷卻器用水全部采用中水（見圖8），衛(wèi)生間沖水也全部使用中水（見圖9）。中水用水量占比達到25%。同時，舊砂再生濕法工藝所需用水也全部采用中水。

圖6 舊砂再生系統(tǒng)及再生砂制芯

圖7 混砂機使用中水混砂

圖8 使用中水的冷卻系統(tǒng)

圖9 中水與生活用水分離

4 推進兩化融合，助力綠色發(fā)展

一拖鑄造順應(yīng)信息化發(fā)展趨勢，把兩化融合作為建設(shè)綠色鑄造的重要切入點，運用信息技術(shù)改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，淘汰落后產(chǎn)能。

當前，在鑄件生產(chǎn)過程中，一方面人工和機械的生產(chǎn)方式，其精度和可靠性已不能滿足高品質(zhì)鑄件的需求；另一方面，“招工難”、“用工貴”常年困擾鑄造業(yè)的發(fā)展。因此，采用機器人及集成技術(shù)代替人工完成簡單重復性且勞動強度高的工作，進而提高操作精度和生產(chǎn)效率已是大勢所趨。

一拖鑄造KW生產(chǎn)線采用砂型噴涂機器人代替人工進行砂型噴涂作業(yè)，保證了質(zhì)量，降低了勞動強度、減少了人工成本的投入（見圖10）。

圖10 砂型噴涂機器人

采用鑄件磨削機器人代替人工進行鑄件柔性打磨作業(yè)，使工人擺脫惡劣作業(yè)環(huán)境的同時，還提高產(chǎn)品一致性及品質(zhì)（見圖11）。接下來，一拖鑄造將在復雜鑄件制芯工序，使用取芯和浸涂料機器人，在KW線使用自動澆注機，使日趨成熟的“智能化、數(shù)字化”鑄造裝備得到廣泛應(yīng)用。

圖11 鑄件磨削機器人

采用美國?？怂箍导す馊S掃描儀，對模具、鑄件進行各種測量、檢測及逆向工程系統(tǒng)應(yīng)用，在提高現(xiàn)場質(zhì)量反應(yīng)速度，確保鑄件品質(zhì)提升等方面發(fā)揮了重要的作用。

5 推進職業(yè)健康管理，踐行以人為本理念

2014年，一拖鑄造通過北京中聯(lián)認證中心，引進環(huán)境/職業(yè)健康安全管理體系，確定了“健康安全、重在預防、保護環(huán)境、遵規(guī)守矩、以人為先、持續(xù)發(fā)展”的環(huán)境/職業(yè)健康安全方針，依據(jù)GB/T24001-2004標準、GB/T28001-2011標準，每年開展“雙認證”審核工作，堅持隱患整改和職工教育相結(jié)合，污染控制和污染治理相結(jié)合，樹立關(guān)愛職工健康、改善作業(yè)環(huán)境、消除安全隱患、減少污染排放的理念，不斷提高全員思想健康環(huán)保意識和技能。同時，堅持每年全員全面體檢，實現(xiàn)健康規(guī)范化管理。

圖12 缸體檢測應(yīng)用

6 注重整體籌劃，推進節(jié)能降耗

一是完善分級管理、分線負責的節(jié)能管理體系。通過明確職責分工、分解管理目標、細分管理責任、量化管理標準、建立管評機制，落實管理考核，推動自主管理能力提升。二是降低電能消耗。采取避峰就谷生產(chǎn)方式，實施削峰填谷作業(yè)，優(yōu)化用電結(jié)構(gòu)，將公司綜合電價控制到0.54元/kW·h左右。三是加強節(jié)能監(jiān)測。對64個重點用能點進行動態(tài)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常，快速反應(yīng)。

7 結(jié)語

綠色制造是企業(yè)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求，進一步推動節(jié)能減排、綠色環(huán)保是鑄造業(yè)的永恒課題。隨著國家對環(huán)境整頓力度的加大和民眾環(huán)保意識的增強，一些高污染、高消耗的企業(yè)將舉步維艱、難以為繼。鑄鍛行業(yè)要想得到一個良性持久的發(fā)展，就要主動響應(yīng)國家政策號召，積極轉(zhuǎn)變發(fā)展思路，走高效、節(jié)能、環(huán)保的綠色發(fā)展之路。近年來，一拖鑄造以打造綠色環(huán)保企業(yè)為己任，以提高資源、能源利用效率為核心，通過技術(shù)改造及苦練內(nèi)功，大力發(fā)展低碳經(jīng)濟和循環(huán)型經(jīng)濟，致力于建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)，走出了一條實力持續(xù)增強、能耗持續(xù)下降、效益持續(xù)提升、環(huán)境持續(xù)改善的綠色發(fā)展之路。一拖鑄造愿與其它鑄鍛企業(yè)共享發(fā)展經(jīng)驗，共走綠色制造道路，共同推進鑄鍛行業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

[1] 尤丙夫,姜南,王俊杰.推進沖天爐消煙凈化環(huán)保節(jié)能技術(shù)的發(fā)展[J].鑄造設(shè)備與工藝，2014（2）：55-58+62.

[2] 尤丙夫,姜南,王俊杰,等.論綠色鑄造發(fā)展及環(huán)保塑燒板除塵器技術(shù)革新[J].機械工業(yè)標準化與質(zhì)量,2014(7)：34-38.

[3] 李懷明,秦洪建,劉新江.淺析鑄造車間除塵系統(tǒng)設(shè)計及除塵設(shè)備選擇[J].機械工業(yè)標準化與質(zhì)量,2015(7)：20-24.

[4] 王俊杰,尤丙夫,王偉.推進鑄造除塵技術(shù)發(fā)展,解決高粘度、高油煙粉塵的凈化 [C].2014中國鑄造活動周論文集，河南，2014：792-795.