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铸成是金属成型的一种最主要方法,它是热加工的基础。铸成的产业发展史与光大现代文明的产业发展史一样古老,我们的先祖在4000多年前就铸成出了“良渚”那样精美的青铜器,其技术水准令人叹为观止,然而到了现代,作为全球模具出口量第一大国,中国的铸成水准却滞后于产业发展中国家。
一、我省铸成业的概况
我省模具出口量从2000年起超越美国已连续6年位居当今世界第一,其中2004年为2242亿吨,2005年估算为2600亿吨,模具年产量值超过2500亿元,模具出口量占当今世界总出口量的1/4之多,已正式成为当今世界铸成制造基地。根据全球主要模具制造国2004年的出口量统计可以看出,十大模具制造国可分为两类。一类是产业发展中国家,虽然出口量大,但模具技术含量低,小民营企业多,从业者队伍庞大,黑色金属比重大。另一类是产业发展中国家,如日本、美国及西欧等,他们采用高新技术主要制造高技术含量模具。
产业发展中国家总体上铸成技术一流、产品产品质量好、制造工作效率高、环境问题小、原辅金属材料已形成系列化。西欧已建立跨国服务系统,制造实现机械化、自动化、智能化。制造操作过程从严执行技术标准,模具仿晒约为2%—5%。重视用信息化提升铸成工艺设计水准,普遍应用领域软件进行充型凝结操作过程演示和工艺优化设计。
从批量和劳动制造率看,欧、美、日的竞争优势很大,日本的劳动制造率是人均年产量模具140吨,我省估算约为20吨,相距7倍。我省成本增加低于1美元/小时,与产业发展中国家相距几十倍,因而出口产品模具具有竞争优势。但近年来钢铁价格猛涨,使我省出口产品模具在金属材料成本方面的竞争优势消失殆尽。在产品产品质量和档次方面,我们远滞后于产业发展中国家。近年我省模具出口产品虽有所增长,但出口产品只占我省总出口量的97%,占当今世界模具市场流通量不出8%,总体增速缓慢,表现为产品质量极差、价格低。长期以来,出口产品的模具以中高档产品为主,各类机械加工、风扇、炊具及氯己定占到36%。一些出口产品模具埃坦县达到国际标准,但要达到欧美国家客户标准还有距离。
在国内,铸成业是关系国计民生的重要金融行业,是电动汽车、石化、钢铁、电力、造船、纺织、武器装备制造等支柱产业的基础,是制造业的重要组成部份。在机械武器装备中,模具占整机重量的比例很高,内燃机车机占80%、拖拉机占50%—80%、DAT160、泵类机械占50%—60%。电动汽车中的关键部件几乎全部铸成而成;冶金、矿山、电站等重大设备都依赖于大型锻铸,模具的产品质量直接影响着整机的产品质量和性能。
我省铸成制造民营企业主要分布在东部,西部出口量较少。目前全国铸成民营企业约有24000家、从业者约120多万。从产业结构看,既有从属于主机制造厂的铸成分厂或车间,也有专业铸成厂,还有大量的乡镇铸成厂。就规模和水准而言,既有工艺一流、机械化程度高、年产量数亿吨模具的大型铸成厂,如重型金融行业、电动汽车金融行业、航空工业的一些一流的铸成厂;也有工艺滞后、设备简陋、机械式,年产量模具百余吨的小型铸成厂。
二、我省铸成业存有的难题
我省铸成金融行业的技术水准比产业发展中国家滞后约20年,无法满足国民经济快速产业发展的需要。技术落后、设备陈旧、可再生能源耗用和原料耗用高、环境问题轻微以及工人作业交通不便等难题,已经正式成为金融行业的共识。
具体表现在:
(1)工艺水准低,模具产品质量差
①模具加工稳定度大。由于缺少科学的设计指导,工艺设计人员凭经验难以控制变形难题,铸成的加工稳定度一般比欧美国家国家大1—3倍。加工稳定度大,模具的可再生能源耗用和原料耗用轻微,加工周期长,制造工作效率低,已正式成为制约金融行业产业发展的瓶颈。
②大型模具偏析和参杂物瑕疵轻微。大型铸钢件和大型钢锭在凝结结束后,在冒口根部、模具的厚大断面存有宏观偏析、晶粒粗大难题。
③模具裂纹难题轻微。
④浇铸系统设计不合理。由于设计不当,存有卷气、参杂等瑕疵,导致模具出品率和符合要求率低。
⑤演示软件应用领域不普及。铸成操作过程演示是铸件制造的一个必要环节,在欧美国家国家,如果没有排序机演示技术,就拿不出订单。我省的铸成业排序机演示起步较早,虽然核心理念排序部分开发能力较强,但整体软件包装能力极差,导致成熟的商业化软件开发远滞后于产业发展中国家,相当一部分铸成民营企业对排序机演示技术望而却步,缺少信任。目前这种局面虽有所好转,但在购买了铸成演示软件的民营企业中,能够发挥其作用的还不多见,急需对民营企业员工进行软件应用领域培训。
⑥普通模具的制造能力过剩,高精密模具的制造依然困难,核心理念技术和关键产品仍依赖进口。
(2)可再生能源耗用和原料耗用高
我省铸成金融行业的可再生能源耗用占机械工业总耗能的25%—30%,可再生能源平均利用率为17%,可再生能源耗用约为铸成产业发展中国家的2倍。我省每制造1吨符合要求铸铁件的可再生能源耗用为550—700千克标准煤,欧美国家国家为300—400千克标准煤,我省每制造1吨符合要求铸钢件的可再生能源耗用为800—1000千克标准煤,欧美国家国家为500—800千克标准煤。据统计,模具制造操作过程中金属材料和可再生能源的投入约占产值的55%—70%。中国模具毛重比欧美国家国家平均高出10%—20%,铸钢件工艺出品率平均为55%,欧美国家国家可达70%。
(3)环境问题轻微、作业交通不便
我省除少数大型民营企业如一汽、二汽、大起大重、沈阳黎明公司等制造设备精良、铸成技术一流、环保措施基本到位以外,多数铸成厂点制造设备陈旧、技术滞后、一般很少顾及环保难题。上世纪80年代,政府对规模小、技术水准低、污染轻微的民营企业进行了专业化调整,提高了民营企业的集约化程度,但铸成制造的粗放型特征没有得到根本改变。制造现场交通不便、作业条件差、技术滞后、粗放式制造的铸成民营企业占90%以上;1998年在匈牙利举办的第63届当今世界铸成会议上颁发了环境保护奖,获奖铸成厂中没有一个在中国,这与中国的铸成大国地位极不相称。我省铸成业的环境难题还表现在对自然资源的超量耗用上。
铸成制造中炉料主要是生铁、废钢、焦炭、石灰石等、型砂、芯砂。主要是原砂、粘土、煤粉、树脂等粘结剂、固化剂、旧砂等的运输、混砂、造型、制芯、烘烤、熔化、浇铸、冷却、落砂、清理和后处理等工序,就其作业内容来讲是在机械振动和噪声中进行,有的还在高温?如熔化、浇铸中作业,有的产生刺激性气味,粉尘作业环境更是恶劣。在我省铸成车间每制造1吨模具,约散发50千克粉尘,熔炼和浇铸工序排放废渣200千克、废气20立方米,造型和清理排废砂约13—15吨。以年产量2200亿吨模具计,每年排污物总量为:废渣440亿吨、废砂近1650亿吨、废气4亿立方米。这些数据足以说明我省铸成金融行业环境难题的严峻程度,采用高技术实现绿色铸成是当前需要重点解决的关键难题。 (4)人才短缺
铸成技术人才轻微短缺是制约我省铸成技术产业发展的关键。主要表现在:①技术及管理人员数量偏少,分布不均,最少的工厂技术及管理仅占总职工人数的12%,最多的工厂占到323%,相距27倍之多,国企尤其是军工民营企业比例高。②高级人才数量少。铸成民营企业技术管理人才基本以中专、大专和本科生为主,特别是中专、大专生数量为多,研究生很少。③新人才来源困难。很多高校在上世纪90年代后不再设置铸成专业,一些大中民营企业的厂办学校也有下降趋势,新人才的来源日益困难。
铸成人才缺少的根本原因在于民营企业待遇低、工作环境差。国有民营企业在岗职工年龄40岁以上的占80%,20—40岁的人员很少,出现断档。民营民营企业从事铸成的专业技术人才,从年龄上看,大部分也在60岁以上,绝大多数工人更是极少经过专业培训,许多是农民工从事铸成制造。整个金融行业的技术水准尤其是产品质量意识和产品质量控制水准不适应市场竞争的要求。
三、我省铸成业产业发展的对策
我省铸成业正处在从铸成大国向铸成强国起步的新阶段。必须克服现实的可再生能源、资源、人才瓶颈和环境难题的困扰。因此,必须抓住机遇,利用高技术提升模具产品质量,扭转中国模具在国际市场上技术含量不高、价格低廉的形象。要扶持一批具有竞争优势的铸成民营企业使之正式成为具有国际竞争力的带动中国模具出口产品的龙头民营企业。
(1)加强对铸成新工艺、新金属材料、新设备的研究
加强铸成业的基础研究和应用领域研究,铸成金融行业中许多金属金属材料都是通用的和关键的,因而应注重工艺研究和改进,同时又要加强金属材料工艺及排序机演示等一流技术的采用以稳定产品产品质量。实际上,国内过分强调产业发展新金属材料而忽视通用关键金属材料的工艺设计和产品质量稳定等方面研究,而制造设备上许多难题却都出在这里,如三峡使用的水轮机转轮金属材料。 逐步减少和消除小冲天炉,产业发展10吨/小时以上大型冲天炉,并根据需要采用外热送风、水冷无炉衬连续作业冲天炉;推行冲天炉?感应炉双联熔炼工艺;推广冲天炉除湿送风技术,冲天炉变频控制技术,增加除尘装置,减少电力耗费。
深入开展大型铸钢件的冶炼和浇铸工艺研究。采用精炼技术、气体保护浇铸技术,AOD精炼技术和选择合适的耐火金属材料提高模具的纯净度,提升模具产品质量。采用新型浇铸系统和冒口设计原则,提高模具产品质量和工艺出品率。以可视化铸成技术产业发展起来的新型无气隙浇铸系统设计是铸成工艺的一项重大创新,金属所与一重集团利用此技术已能够制造大型铸钢支承辊。
(2)开发环保型铸成原辅金属材料
建立新的与高密度粘土型砂相适应的原辅金属材料体系,根据不同合金、模具特点、制造环境、开发不同品种的原砂、无污染的优质壳芯砂;抓紧我省原砂资源的调研与开发,开展取代特种砂的研究和开发人造铸成用砂;研究并推广使用清洁无毒的原辅金属材料,使用无毒无味的变质剂、精炼剂、粘结剂,开发环保型砂芯无机粘结剂;用湿型砂无毒无污染粉料光洁剂代替煤粉等;采用高溃散性型砂工艺,如树脂砂、改性酯硬化水玻璃砂工艺、新型酯固化水玻璃,纳米改性水玻璃;加强对水玻璃砂吸湿性、溃散性研究,尤其应大力开发旧砂回用新技术,环保型砂处理及再生技术;尽可能再生回用铸成旧砂,研究铸成用后的旧砂用于高速公路路基金属材料,特别是铬铁矿砂的回收利用。产业发展循环经济,以“减量化?REDUCE、再利用(REUSE)、再循环(RECYCLE)”为金融行业准则(3R原则),走集约化清洁制造之路,合理使用资源,使用可再生金属材料和可再生能源,确保铸成业的可持续产业发展。
(3)构建共性技术和高技术传输平台
①针对民营企业存有的共性难题,提高产品的符合要求率和工艺出品率,降低可再生能源耗用和原料耗用,实现绿色铸成。支持科研单位面向制造需求、着力解决制造实际难题,这应当正式成为铸成技术研究的主攻方向。
②建立高技术传输平台。开发关键件的铸成技术,实现国产化。通过与欧美国家国家的研究机构和民营企业合作,引进消化高新铸成技术,与工厂一道开发关键件的铸成技术研究,并转化为新产品进入市场。希望政府在这方面加强投入,鼓励大的科研机构与大型民营企业集团共同合作,解决事关国计民生的关键件的国产化难题。
(4)注重可再生能源与环保立法
铸成金融行业劳动条件恶劣,对环境的危害也较大。应加大政策法规对这方面的限制力度,环保劳保的准入门槛也应升高,已有的技术滞后、污染轻微的铸成厂点应关闭。提高从事冶炼、浇铸和清理作业的工人和临时工的待遇,并为其提供保险。加强可再生能源的科学管理,加强节能技术改造或高耗能设备的更新换代。
(5)制定人才政策,加强技能培训
由于铸成是个苦脏累的金融行业,待遇也低,因此学生不愿学,工人不愿干,许多跨入这个金融行业的人也想尽办法跳槽,造成人才短缺。国家应从长远考虑,制定吸引和稳定人才的政策。针对目前许多高校不设铸成专业的情况,可采取民营企业委托培养及厂校联合办学方式培养人,并且要特别重视对其排序机软件的培训。通过建立全国性和地区性的技术培训基地,提高技术人员和工人的铸成水准。同时还要加强铸成民营企业的领导和管理人员的培训,使其掌握现代管理知识,建立起现代管理体系,使民营企业依靠管理出效益。
(6)注重自主创新加大铸成民营企业的重组和结构调整,进行专业化制造,实现地域化聚集,壮大龙头民营企业,使中小民营企业围绕产业链集聚,实现基础配套、特殊工序武器装备、检测设备、信息网络、环保设施等资源共享;充分权衡当地的资源、人力、资本和市场,把握竞争优势,突出集群的特点。在民营企业、产品集聚的同时,实现信息的集聚、人才的集聚、技术的集聚,甚至竞争的集聚,产生规模效应。不应盲目地购买技术、设备和产品,必须加强自主创新,制造更多满足国民经济和国防安全的高精尖铸件,并将金属材料研究融入其中,参与国际竞争。
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