中小铸造企业在转型升级中的突破口-翟云善剖析

中小铸造企业在转型升级中的突破口
无锡锡南铸造机械股份有限公司翟云善
摘要：《铸造行业准入条件》颁布实施后，许多生产条件落后的中小型铸造企业面临着艰难的选择，本文试图从工艺性选择、设备选型方面为这些企业找到转型升级的突破口，进而使企业按照“准入条件”获得准入资格。

关键词：准入条件工艺选择设备选型
2013年5月，国家工信部以第26号公告颁布了《铸造行业准入条件》，当年国内有406家铸造企业获得准入资格，2014年，各省市已有888家铸造企业在8月31日前完成本地区企业申报材料审核后报送工信部进行最终审核。

《铸造行业准入条件》在各地已得到贯彻和实施，同时也对落后的中小型铸造企业敲响了必须尽快转型升级的警钟。

那么，还在生死线上挣扎的铸造企业面对如此严峻的形势如何走出困境，尽快找到转型升级的突破口，进而获得铸造行业准入资格，堂堂正正的经营和生产就成了这些企业当务之急的事情。

无锡锡南铸机可为中小型铸造企业在造型、制芯和旧砂循环再利用方面提供最省钱的设计方案和节能实用性的设备，帮助企业“脱胎换骨”，快速完成转型升级。

一、《铸造行业准入条件》中对造型制芯砂处理方面规定的主要硬指标：
1、生产工艺
（1）企业应合理选择低污染、低排放、低能耗、经济高效的铸造工艺。

（2）不得采用粘土砂干型/芯、油砂制芯、七〇砂制型/芯等落后铸造工艺。

（3）粘土砂批量生产铸件企业不得采用传统手工造型。

（4）水玻璃熔模精密铸造模壳硬化不得采用氯化铵硬化工艺。

（5）铝合金熔炼不得采用六氯乙烷精炼剂。

2、生产装备
（1）企业应配备与生产能力相匹配的造型、制芯、砂处理、清理等设备。

采用砂型铸造工艺的企业应配备旧砂处理设备。

各种旧砂的回用率应达到：水玻璃砂（再生）≥60%，呋喃树脂自硬砂（再生）≥90%，碱酚醛树脂自硬砂（再生）≥70%，粘土砂≥95%。

（2）落砂及清理工序应配备相匹配的隔音降噪和通风除尘设备。

3、企业规模（产能/产值）
铸造企业铸件最低年生产能力
4、产品质量
（1）铸造企业应按照GB/T19001-2008标准（或ISO/TS16949标准）建立质量管理体系并通过，设有独立质量管理及监测部门，配有专职质量监测人员，有健全的质量管理制度。

（2）铸件的外观质量（尺寸精度、表面粗糙度等）及铸件的内在质量（成分、金相组织、性能等）应符合产品规定的技术要求。

5、能源消耗
采用砂型铸造工艺的企业，吨铸铁件的综合能耗≤0.44吨标准煤、吨普碳钢铸件的综合能耗≤0.56吨标准煤
无芯感应电炉熔炼铸铁的能耗指标（热炉纯熔化）
感应电炉炼钢（普碳钢）的能耗指标（最大值）
6、环境保护
（1）粉尘、烟尘和废气
生产过程中产生粉尘、烟尘和其他废气的部位均应配置大气污染物收集及净化装置，废气排放应符合《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996）、《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）、《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2001）及所在地污染物排放标准的要求。

生产过程中产生的异味排放量应符合《恶臭污染物排放标准》（GB14554-1993）。

（2）废水
根据排放流向应符合《污水综合排放标准》（GB8978-1996）《污水排入城市下水道水质标准》（CJ3082）和《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918）”及所在地污染物排放标准的要求。

（3）固体废弃物及危险废物
企业废砂、废渣等固体废弃物应按照GB18599-2001《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》（GB18599-2001）、《危险废弃物储存污染控制标准（GB18597）”贮存和处置，并符合国家和地方环保部门要求。

企业产生的危险废物应按照《国家危险废物名录》法规，设置规范的分类收集容器（罐、场）进行分类收集，并交给有资质处置相关危险废物的机构实施无害化处置。

（4）噪声
完善噪声防治措施，厂界噪声应符合GB12348-2008《工业企业厂界噪声标准》。

（5）环境管理
企业应依据GB/T24001-2004标准建立环境管理体系。

（6）清洁生产
支持和鼓励现有铸造企业积极开展清洁生产，依法进行清洁生产审核，大力推广清洁生产技术，不断提高企业清洁生产水平。

7、职业健康安全及劳动保护
（1）企业应按照《铸造防尘技术规程》（GB8959-2007）、《工作场所有害因素职业接触限值》（GBZ2.1-2007和GBZ2.2-2007）、《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2010）等有关标准的要求，配备防止粉尘、有害气体、噪声等职业危害防治措施，并配备必要的治理设备。

（2）企业应依据GB/T28001-2011标准建立职业健康安全管理体系。

二、目前中小型铸造企业存在的主要问题
1、生产工艺落后，只能生产低端产品：很多企业仍然采用粘土砂干型/芯工艺和CO2硬化水玻璃砂工艺。

2、装备落后：以手工作业居多，即使有设备，也是质量低劣的高能耗设备。

3、环保除尘设施不健全：作业环境很差，粉尘无序排放。

4、大量废砂排放：采取偷排的方法严重影响生态环境。

5、自有资金不足：老板想一步到位、转型升级，但成套设备价格不菲，设备改造力不从心，所以只有一次次放弃改造的念头。

三、中小型铸造企业如何走出困境，转型升级
下面我们重点对目前采用CO2水玻璃砂工艺生产铸钢件的企业来进行讨论。

我们认为这些企业转型升级的最佳途径是采用自硬砂工艺：即酯硬化改性水玻璃砂工艺、酯硬化碱酚醛树脂砂工艺、呋喃树脂砂工艺、邦尼树脂砂工艺。

1、四种自硬砂工艺选择：
1.1 酯硬化改性水玻璃砂工艺：这是为克服CO2水玻璃砂的两大难题（溃散性差、旧砂再生难）而开发的新一代水玻璃自硬砂。

其基本原理是通过加入一定量的改性剂以提高水玻璃的粘结强度、降低型砂中水玻璃加入量，采用这种工艺能使水玻璃加入量降低到3.0~3.5%，溃散性接近树脂砂，达到干法落砂的目的。

该自硬砂继承了CO2水玻璃砂高温退让性好的优点，而且环保效果较好，因而在铸钢件生产上得到广泛应用。

但由于水玻璃膜的韧性好，所以传统的机械再生的砂回用率只能达到60%左右，采用机械法+热法再生，其旧砂回用率可达到85%左右，但砂再生成本也相对较高，而且受天然气等热源的制约和限制。

锡南铸机最新研制的“趁热再生”短流程砂再生系统很好地解决了这个问题。

1.2 酯硬化碱酚醛树脂砂工艺：该工艺国外称α—set工艺。

由于其完全不含N，固化剂不
含S，所以用于铸钢、合金钢铸件不会产生N气孔、针孔缺陷。

碱酚醛树脂砂常温下只有部分树脂发生交联反应，在浇注金属受热时还有一个再硬化的过程，因此这种树脂砂的高温尺寸稳定性好，铸件尺寸精度高，因此在铸钢特别是合金钢件以及不锈钢件的生产上应用愈来愈广。

但碱酚醛树脂砂常温强度较低，树脂加入量较大，铸件成本较高，生产中高端产品最好选择该工艺。

与酯硬化改性水玻璃砂相比，砂再生相对容易些，但树脂膜仍呈韧性，传统的机械再生的砂回用率只能达到70%左右，有些企业采用机械法+热法再生，效果也不是太好，其中钾、钠离子经中高温焙烧后形成玻璃状的残留物，使型砂质量更加恶化。

锡南铸机最新研制的“趁热再生”短流程砂再生系统很好地解决了这个问题。

1.3 呋喃树脂砂工艺：这是多年来我国应用最多、最广、工艺最成熟的自硬砂工艺，而且相对铸件成本较低、旧砂回用率高、旧砂再生简单，是生产灰铁、球铁的首选自硬砂工艺。

对于铸钢件而言，由于呋喃树脂砂高温退让性差，树脂中含有较高的N，固化剂中含有S，因此一些壁厚不匀的铸钢件容易造成热裂，厚大铸钢件易造成N气孔，一些低碳铸钢件还易造成增碳，所以企业要根据自己的产品结构慎重选用，对于生产壁厚相对均匀的铸钢件企业而言，该工艺具备很大的优越性。

树脂砂的加砂再生比起其他的自硬砂要容易的多，但传统的砂处理设备很庞大，工艺流程很长，给企业造成很大的浪费，锡南铸机最新研制的短流程砂再生系统可为企业带来巨大的经济效益。

1.4 邦尼树脂砂工艺：邦尼树脂目前已经成功地用于生产各种铸钢件，该工艺吸收了呋喃树脂砂和碱酚醛树脂砂的优点，降低了铸钢件的裂纹倾向，同时旧砂再生也相对容易些，但由于价格较贵，目前还处于逐步推广阶段。

2．关于自硬砂再生设备及整体布线
上面已经提到，选择自硬砂工艺不得不考虑旧砂再生设备，自硬砂再生设备选择是能否用自硬砂工艺在适应生产规模及成本控制条件下生产出高质量铸件的关键。

传统的自硬砂再生系统一般由落砂、磁选、破碎、（焙烧）、再生、风选、筛分、调温以及与之配套的输送及除尘系统组成，根据不同的生产及工艺要求做一些相应的增减。

具体如下图：
该系统技术环节复杂，设备接口多，基础费用和设备费用高，实际生产过程中，设备控制点多、维修量大、占地面积大、效率低。

为了克服传统自硬砂再生系统的缺点，使广大的铸造企业在升级改造过程中买得起、用得起再生设备，锡南铸机经过多年的苦苦探索和研究，最近推出了一套短流程节能型的砂再生设备，具体流程如下图（该配置最适合酯硬化水玻璃砂和碱酚醛砂的再生回用）：、、
5
2
1
34
1振动落砂破碎再生输送除尘一体机2无管道除尘装置
3新型搓擦再生机4高温气力输送装置5撞击再生风选磁选冷却一体机短流程节能型的砂再生设备的工作原理：
砂块或带有铸件的砂箱首先进入振动落砂破碎一体机，铸件或砂箱由起重装置吊出后，
1mm的砂粒进入新型搓擦再生机趁热再生，然后通过高温气力输送装置送至具有撞击再生、风选、磁选、冷却等功能的一体机再送至砂斗或混砂机上方砂斗使用。

2.2短流程节能型的砂再生设备的优点：
➢成套设备装机功率减少20%
➢降低设备投资20%
➢土建费用减少50%
➢降低运营成本30%
➢旧砂回用率达到80%以上
2.3 对于呋喃树脂砂的再生回用系统，可采用如下流程：
2.4 重要提示
对于中小型铸造企业的升级改造，工艺选择和设备选型确实是一件痛苦的事情，搞不好，多年的积累就会在一夜之间“血本无归”，这种活生生的教训不乏其例，为了使企业的投资很快得到回报，做到有的放矢，这里再给几点提示供参考。

2.4.1 自硬砂再生费用是影响铸件成本的主要因素。

在选择设备时，应考虑使用成本。

自硬砂再生费用主要由能源消耗、维修费用、砂回用率等组成。

一般用户往往忽略前两项指标对经济效益的影响，而单纯追求砂回用率及LOI值（灼烧减量）等指标。

选择适当的设备，在满足工艺要求的LOI值及微粉含量的情况下，尽量降低能源消耗（工艺流程尽可能短，减少装机容量）、保证设备可靠性、减少维修费用，无疑具有长远的意义。

2.4.2 在充分进行工艺论证的基础上合理选择再生设备。

a、对于呋喃树脂砂，生产一些薄壁铸钢件，则须对脱膜率进行适当的控制，最好采用离心再生+搓擦再生，LOI值控制在1.8%以下。

如果生产壁厚均匀的简单铸钢件，则无需追求过高的脱膜率，采用一级搓擦再生，LOI值控制在2.5%以下即可。

b、碱酚醛树脂砂工艺生产中高档铸钢件，对脱膜以及风选有较高的要求，LOI值一般控制在1.5%左右，微粉含量低于0.3%。

再生设备选用锡南铸机开发的多辊斗轮式再生机，而且必须安装在落砂破碎一体机后，实现趁热再生，否则，LOI
值降不下来。

C、酯硬化水玻璃砂，要求再生砂的残Na含量控制在0.5%以下，其再生设备的研究一直在进行。

根据铸件特点及生产特性要求，有采用干法再生，也有采用湿法再生，有采用简单的一般自硬砂的再生方法，也有采用高温焙烧的干法再生方法或干湿法相结合的再生方法，工艺要求不同，生产规模不同，使用情况差别较大。

实践证明，湿法再生是最理想的方法，但由于污水处理费用大，目前还没有理想的成套设备供用户选择。

机械法+热法已在很多厂成功使用，但再生成本较高，小型铸造厂无法接受。

上面提到了，短流程趁热再生砂回收系统能够较理想的解决这些问题。

2.4.3 无论对于哪种自硬砂工艺，再生过程中的风选、磁选及砂调温均对铸件质量起着举足轻重的作用。

很多铸造企业只重视脱膜而忽略了风选、磁选和砂调温的重要性，甚至在再生系统中不配置专用的设备，在使用中吃尽了苦头。

锡南铸机研制的风选磁选砂调温塔式一体机，结构紧凑、性能先进、运行可靠、便于维修，完全可以满足再生砂的工艺要求，是最简单实用的旧砂后处理设备。

3、自硬砂混砂机的选择
中小型铸造企业，旧砂再生设备选定后，再配1-2台连续式自硬砂混砂机就可以顺利生产了。

混砂机无疑是自硬砂工艺最关键的设备，也是工人操作最频繁、对生产及质量影响最直接的设备，其可靠性是否高直接影响生产效率及生产成本，因而对加工质量、配置水平、电气控制均提出较高的要求。

基础元件的可靠性怎样，能否实现良好的人机对话、是否适应工人素质要求、操作维修是否简单等应该重点考虑。

同时由于工人与之接触最多，安全联锁控制尤为重要，否则易造成安全事故，这是有过血的教训的。

好的混砂机应能适应不同质量的再生砂，在降低粘结剂消耗的情况下，保证混砂质量。

众所周知，粘结剂加入量的多少是影响自硬砂工艺成本的关键因素，而除再生砂质量外，混砂机设计水平也对加入量有较大影响。

锡南铸机生产的混砂机在混砂搅笼和液料系统的设计方面具有独到的见解，取得了多项技术专利，与同行业的设备相比，在满足型砂强度的基础上，其液料加入量可降低10-15%，设备运行的可靠性和安全性也是最好的。

4、不论采用何种工艺，锡南铸机都有配套的相应设备，铸造企业可以花较少的钱办较多的事，而且设备布置非常灵活，可以满足各种厂房的布置，确实是铸造企业转型升级的一条捷径。

四、结论
1、中小型铸造企业转型升级首先要考虑的是选择合适的铸造工艺，一定要在这方面做足文章，有条件的话做一些工艺试验，决不能看人家用什么工艺你也用什么工艺，草率行事必然酿成大错。

2、根据工艺要求配置最省钱最可靠的混砂造型和砂处理设备，锡南铸机的设应作为首选，这样可少走弯路。

3、通过设备改造，各项产品质量指标和环保指标达到规定要求，最终按照《铸造行业准入条件》获得准入资格。