论文部分内容阅读
摘 要：铸造工业是我国国民经济的支柱型产业，但同时也是能源消耗大户与环境污染大户。本文结合工作实际，从环保理念的角度入手，着重就绿色铸造技术的应用及发展策略进行了探索与研究。
关键词：环保理念；绿色铸造技术；应用；发展策略
近年来，我国铸造工业取得了飞速的发展，在2002年我国铸件年产量已上升至世界第一位。但同时，在铸造过程中，也容易带来严重的环境污染问题，如钢铁融化時所造成的空气污染、型砂铸造时所造成的粉尘污染与废气污染、旧砂废弃物排放所造成的环境污染等等，都严重破坏了自然环境，危机到人们的身心健康。因此，为减少铸造工业的环境污染问题，就必须高度重视绿色铸造技术的应用与发展，以改善铸造工业的生产环境，实现绿色化、清洁化的生产工艺过程，最终以达到环境负面效应的最小化，以及资源与能源效率利用最优化的生产目标。
一、绿色铸造技术的应用分析
绿色铸造技术，是指铸件在制造生产过程中，所采用的无污染清洁化技术，以满足优质、高效、低耗、低废品率的铸造生产目标。近年来，我国各大中型铸造企业，纷纷以绿色环保为指导思想，建立起了与自然生态相协调的清洁生产一生态工业的新生产模式，以取代传统的高消耗、重污染的粗放型生产模式，从而极大提高了我国铸造业的总体技术水平，并从根本上解决资源、环境的可持续发展问题。
目前，在我国绿色铸造技术的实践應用中，以防止污染与环境保护为主要出发点，其关键技术的应用，集中在以下三个方面：一是对铸造生产过程的绿色化改造；二是对铸造废弃物的回收与再利用；三是对铸造企业环境的绿色改造。
（1）铸造生产过程的绿色改造。我国铸造生产过程的绿色化改造，主要强调在保持产品质量和成本的情况下，尽量降低能耗和减少资源消耗，产生较少的“三废”，并且使废弃物能实现良好的回收与再利用。近年来，在我国有色金属工业中，普遍采用了新型的生产工艺，以克服传统工艺中产品质量差、污染物排放多的缺陷，实现了产品的绿色生产。例如，在铸造材料选择方面，采用高洁净钢、球墨铸铁、特殊铸铁、洁净铝等新型清洁材料，来代替传统污染性较大的材料；在铸造成型工艺方面，采用了各种先进的铸造技术，如采用高压铸造法、熔模铸造法、离心铸造法、实型消失模铸造法（EPS），这些铸造成型工艺不仅有助于提高铸件的成型质量，而且能明显减少在生产过程中对环境的污染与破坏；在铸造工艺过程中，则积极利用计算机技术、微电子技术、自动控制技术对工艺过程进行控制与管理，以实现对铸造生产过程中各工艺的定量化、数值化的在线监测与控制，不仅降低了资源与能源的消耗，而且也同步实现了低废品率与低环境污染的生产目标。
（2）铸造废弃物的回收与再利用。铸造工业由于其生产的特殊性，完全的零排放和零废弃是其努力的主要方向。在生产实践中，应当努力结合绿色铸造技术，使铸造生产过程中产生的废气、废水和废渣得到综合利用，从而变废为宝，以达到资源一环境协调发展的要求。例如，在铸铁工艺过程中，将产生大量的炉渣，这些炉渣的成分主要是由三氧化二铁、氧化钙、二氧化硅以及其它微量元素所构成的复杂混合物。长期以来，炉渣都没有得到充分的利用，只有少量用于烧制水泥和建筑材料，而剩余大量的炉渣只有弃置，造成了严重的社会问题与环境破坏。
近年来，我国铸造工业高度重视对炉渣的回收与再利用，并已逐渐掌握了多种对炉渣的加工与处理方法。例如，可将炉渣加工成新型墙体材料，这种材料的保温性好、强度高、质量轻，也是目前新型建材的一个重要发展方向；或者将炉渣加工成胶结材料，可输送进采空区域中，以保护村庄、铁路等地表建筑的安全。另外，还可以将炉渣中含有的铁、铝等金属元素进行充分提取，以获取良好的经济效益与社会效益。
（3）铸造企业环境的绿色改造。当前，我国各大中型铸造企业除加强生产工艺的绿色改造，加强废弃物的回收与再利用以外，还纷纷利用绿色设计对企业生产环境的保护与改造。以宝钢的建设为例：近年来，宝钢集团非常注重生产环境的保护，并通过积极推行绿色设计与清洁生产，以着力打造绿色宝钢。当前，宝钢集团也是我国铸造行业中第一家通过1SO14001环境认证的企业，其厂区绿化率达到了42.71%，厂区空气质量也达到国家风景区标准，也是我国第一个国家级工业旅游景区。其厂区的绿化建设与主体工程规划基本是同时规划，同时实施，并根据生产区域栽种不同的植物，利用物质的相生相克的原理，以最大化的吸收有害气体，阻碍粉尘、噪声的形成，使整个厂区构成了一个良性化的绿色生态环境。
二、绿色铸造技术的发展策略
经过十多年来的不断发展，绿色铸造技术已在我国各大、中型铸造企业中有了广泛的普及与应用。但总体而言，我国绿色铸造技术的研究与应用成果，仍处于初级阶段，在未来仍将朝着以下几个方向重点发展：
（1）工艺设计的绿色化。铸造生产工艺的绿色化设计，是指通过对铸件产品或铸造过程的优化设计，以达到最高效率利用资源，最大限度降低对环境的危害的目的。铸造工艺设计的绿色化发展方向，主要包括了模块化设计、计算机辅助设计、并行工程设计等先进的工艺设计理论。
以计算机辅助设计为例，它能利用先进的计算机软硬件设备，以及智能化的专家系统、模糊控制理论，以最终实现铸造生产过程中的流程优化与工艺参数优化。
（2）过程控制的智能化。智能化也是绿色铸造技术的一个重要发展方向。尤其是伴随着近年来神经网络技术、模糊控制技术、图像识别技术等智能化技术的逐渐成熟，再加上专家知识库、方法库的建立与应用，各种铸件产品生产控制的智能化水平将得到进一步提升，以更好的发挥出在生产过程中智能化的控制作用。
总之，本文从环保理念的角度入手，就绿色铸造技术的应用及发展策略进行了探索与研究。我国铸造业要切实实现自身工艺技术水平的提升，实现产业结构的优化与升级，就必须高度重视绿色铸造技术的应用与发展，以此更好的推动我国整个铸造行业的节能降耗，提升能源的利用效率，减少对自然环境的污染与破坏。
参考文献
[1]楼锡银.机电产品绿色设计技术与评价[M].浙江：浙江大学出版社，2010
[2]于军，蔡建国.绿色产品设计及其关键技术[J].机械设计与研究，2010（3）：28-29.
[3]刘瑞素，郭兰申.绿色设计和绿色制造是铸造行业的发展趋势[J].江苏机械制造与自动化.2011（1）：16-22.
（作者单位：河北津西钢铁集团大方重工科技有限公司）
关键词：环保理念；绿色铸造技术；应用；发展策略
近年来，我国铸造工业取得了飞速的发展，在2002年我国铸件年产量已上升至世界第一位。但同时，在铸造过程中，也容易带来严重的环境污染问题，如钢铁融化時所造成的空气污染、型砂铸造时所造成的粉尘污染与废气污染、旧砂废弃物排放所造成的环境污染等等，都严重破坏了自然环境，危机到人们的身心健康。因此，为减少铸造工业的环境污染问题，就必须高度重视绿色铸造技术的应用与发展，以改善铸造工业的生产环境，实现绿色化、清洁化的生产工艺过程，最终以达到环境负面效应的最小化，以及资源与能源效率利用最优化的生产目标。
一、绿色铸造技术的应用分析
绿色铸造技术，是指铸件在制造生产过程中，所采用的无污染清洁化技术，以满足优质、高效、低耗、低废品率的铸造生产目标。近年来，我国各大中型铸造企业，纷纷以绿色环保为指导思想，建立起了与自然生态相协调的清洁生产一生态工业的新生产模式，以取代传统的高消耗、重污染的粗放型生产模式，从而极大提高了我国铸造业的总体技术水平，并从根本上解决资源、环境的可持续发展问题。
目前，在我国绿色铸造技术的实践應用中，以防止污染与环境保护为主要出发点，其关键技术的应用，集中在以下三个方面：一是对铸造生产过程的绿色化改造；二是对铸造废弃物的回收与再利用；三是对铸造企业环境的绿色改造。
（1）铸造生产过程的绿色改造。我国铸造生产过程的绿色化改造，主要强调在保持产品质量和成本的情况下，尽量降低能耗和减少资源消耗，产生较少的“三废”，并且使废弃物能实现良好的回收与再利用。近年来，在我国有色金属工业中，普遍采用了新型的生产工艺，以克服传统工艺中产品质量差、污染物排放多的缺陷，实现了产品的绿色生产。例如，在铸造材料选择方面，采用高洁净钢、球墨铸铁、特殊铸铁、洁净铝等新型清洁材料，来代替传统污染性较大的材料；在铸造成型工艺方面，采用了各种先进的铸造技术，如采用高压铸造法、熔模铸造法、离心铸造法、实型消失模铸造法（EPS），这些铸造成型工艺不仅有助于提高铸件的成型质量，而且能明显减少在生产过程中对环境的污染与破坏；在铸造工艺过程中，则积极利用计算机技术、微电子技术、自动控制技术对工艺过程进行控制与管理，以实现对铸造生产过程中各工艺的定量化、数值化的在线监测与控制，不仅降低了资源与能源的消耗，而且也同步实现了低废品率与低环境污染的生产目标。
（2）铸造废弃物的回收与再利用。铸造工业由于其生产的特殊性，完全的零排放和零废弃是其努力的主要方向。在生产实践中，应当努力结合绿色铸造技术，使铸造生产过程中产生的废气、废水和废渣得到综合利用，从而变废为宝，以达到资源一环境协调发展的要求。例如，在铸铁工艺过程中，将产生大量的炉渣，这些炉渣的成分主要是由三氧化二铁、氧化钙、二氧化硅以及其它微量元素所构成的复杂混合物。长期以来，炉渣都没有得到充分的利用，只有少量用于烧制水泥和建筑材料，而剩余大量的炉渣只有弃置，造成了严重的社会问题与环境破坏。
近年来，我国铸造工业高度重视对炉渣的回收与再利用，并已逐渐掌握了多种对炉渣的加工与处理方法。例如，可将炉渣加工成新型墙体材料，这种材料的保温性好、强度高、质量轻，也是目前新型建材的一个重要发展方向；或者将炉渣加工成胶结材料，可输送进采空区域中，以保护村庄、铁路等地表建筑的安全。另外，还可以将炉渣中含有的铁、铝等金属元素进行充分提取，以获取良好的经济效益与社会效益。
（3）铸造企业环境的绿色改造。当前，我国各大中型铸造企业除加强生产工艺的绿色改造，加强废弃物的回收与再利用以外，还纷纷利用绿色设计对企业生产环境的保护与改造。以宝钢的建设为例：近年来，宝钢集团非常注重生产环境的保护，并通过积极推行绿色设计与清洁生产，以着力打造绿色宝钢。当前，宝钢集团也是我国铸造行业中第一家通过1SO14001环境认证的企业，其厂区绿化率达到了42.71%，厂区空气质量也达到国家风景区标准，也是我国第一个国家级工业旅游景区。其厂区的绿化建设与主体工程规划基本是同时规划，同时实施，并根据生产区域栽种不同的植物，利用物质的相生相克的原理，以最大化的吸收有害气体，阻碍粉尘、噪声的形成，使整个厂区构成了一个良性化的绿色生态环境。
二、绿色铸造技术的发展策略
经过十多年来的不断发展，绿色铸造技术已在我国各大、中型铸造企业中有了广泛的普及与应用。但总体而言，我国绿色铸造技术的研究与应用成果，仍处于初级阶段，在未来仍将朝着以下几个方向重点发展：
（1）工艺设计的绿色化。铸造生产工艺的绿色化设计，是指通过对铸件产品或铸造过程的优化设计，以达到最高效率利用资源，最大限度降低对环境的危害的目的。铸造工艺设计的绿色化发展方向，主要包括了模块化设计、计算机辅助设计、并行工程设计等先进的工艺设计理论。
以计算机辅助设计为例，它能利用先进的计算机软硬件设备，以及智能化的专家系统、模糊控制理论，以最终实现铸造生产过程中的流程优化与工艺参数优化。
（2）过程控制的智能化。智能化也是绿色铸造技术的一个重要发展方向。尤其是伴随着近年来神经网络技术、模糊控制技术、图像识别技术等智能化技术的逐渐成熟，再加上专家知识库、方法库的建立与应用，各种铸件产品生产控制的智能化水平将得到进一步提升，以更好的发挥出在生产过程中智能化的控制作用。
总之，本文从环保理念的角度入手，就绿色铸造技术的应用及发展策略进行了探索与研究。我国铸造业要切实实现自身工艺技术水平的提升，实现产业结构的优化与升级，就必须高度重视绿色铸造技术的应用与发展，以此更好的推动我国整个铸造行业的节能降耗，提升能源的利用效率，减少对自然环境的污染与破坏。
参考文献
[1]楼锡银.机电产品绿色设计技术与评价[M].浙江：浙江大学出版社，2010
[2]于军，蔡建国.绿色产品设计及其关键技术[J].机械设计与研究，2010（3）：28-29.
[3]刘瑞素，郭兰申.绿色设计和绿色制造是铸造行业的发展趋势[J].江苏机械制造与自动化.2011（1）：16-22.
（作者单位：河北津西钢铁集团大方重工科技有限公司）