专业性
责任心
高效率
科学性
全面性
一、2007年中国实型铸造业发展现状分析
我国的铸造企业约有26000家，与发达国家相比企业多，专业化程度低，集约化程度低，劳动生产率也较低。我国平均每年每人产出10吨，个别劳动生产率高的为30吨。美国、德国则为46吨到60吨，日本为60吨到85吨，差距是明显的。我国平均每厂年产铸件500多吨，而日本则为4700吨，德国为4300吨，美国为4280吨。铸造机械化水平和模具精度、性能、配套性、可靠性水平比发达国家低得多，许多关键件、模具需要进口。
在我国，铸造行业处于成长期，具有较好的发展前景。外国大型铸造企业纷纷加大了在华投资的力度，通过直接投资和并购的方式增加在华投资。一方面提高了我国铸造业的总体水平，另外一方面也增加了国内市场的竞争程度。
二、2007年中国艺术铸造发展存在的问题分析
自从人类掌握了冶铸技术之后，就有了艺术铸造。世界各国琳琅满目的艺术铸造品遗存，是一座艺术和科技宝库，生动地反映出世界各民族在不同历史时期的艺术风格以及科学和技艺方面的成就。
中国历代的艺术铸件，以其独特的艺术风格，在世界艺术宝库中放射着璀璨的光辉。中国历代创造出了种类繁多、精湛绝伦的艺术铸件成形和装饰技艺，更为中国科技史增添了光彩，为后世留下丰富的技术经验。
近几十年来，由于现代科学技术的进步，艺术铸造新材料、新工艺、新技术层出不穷，小至几毫米，大至上百米的艺术铸件，技术上都可以实现。随着社会和经济的发展，艺术铸造的种类和市场亦不断增加和扩大，为艺术铸造业的发展提供了肥沃的土壤。
正因为如此，一些国家十分重视艺术铸造的策划、经营、管理以及教育和培训。美国有200多家艺术铸造工厂，不少雕塑家还自设铸造工场，个别工厂设立了艺术铸造训练中心，不仅培训艺徒，还为艺术家提供学习铸造技术的条件。各国艺术铸造协会、研究会相继建立(一些国家甚至单独成立铸钟协会)，邀请艺术家参加，定期召开年会，出版刊物。一些工业发达国家已把艺术铸造作为一门学科加以重视，在大学里开设艺术铸造课程，出版书籍和杂志。以上这些措施，对于加强艺术家和铸造工程师之间的交流沟通，对于艺术铸造业的技术进步和发展，无疑起着积极的推动作用。
我国自青铜时代以来，艺术铸造精品层出不穷，迄今仍保留大量技艺精湛绝伦的艺术铸件遗存。然而近百余年来，由于种种原因，艺术铸造业走向衰落，不少宝贵的文化遗产被毁被盗，艺术家的思想被禁锢，即使创作出作品，亦因经济等条件而无法铸成金属雕塑，艺术铸造业亦因此而萧条。改革开放以来，思想的解放，社会和经济的发展，对外经济活动的扩大，促使铸造业在中国的复兴。近20年来，我国艺术铸造业已取得可观的成就，仅以巨型造像而言，坐高26.4 m的香港天坛大佛建成之后没有几年，立高88 m的无锡灵山大佛又铸成，目前安徽九华山又在筹建高达99 m的地藏王菩萨。城市雕塑的兴起，激发了艺术家的创作热情，各种风格、不同流派、不同材质的雕塑和建筑装饰相继在各地出现。仿古铜器、宗教造像、室内饰品、金银饰件亦逐步受到人们的欢迎并开始走出国门。艺术铸造业开始呈现繁荣景象。
然而，就整体水平而言，我国目前艺术铸件的技术水平，不仅与国外先进水平相比还有一定差距，就是与我国古代艺术铸造精品比较，无论是纹饰的精致程度或器壁的薄度，都相差甚远；与艺术铸造配套的辅料、合金、焊接、修整、着色、防锈和表面装饰等技术或器材、装备尚欠齐全和规范，例如国外着色不仅有全套工艺，并有各种着色剂等商品供应，为厂家提供了最便捷可靠的着色操作；作为一门学科，艺术铸造工艺学尚未系统建立；国内尚无专业的职业培训基地；艺术铸造的生产、经营、技术等方面的交流尚未开展；相关的学术团体或行业组织尚未建立；还没有交流信息、发表科研成果的刊物；尚无统一的质量标准和原辅材料标准，以及相关的技术指导性文件；艺术家和铸造工程师之间尚缺少交流、沟通的机会和渠道；不少艺术铸造专用的原辅材料尚未充分开发或国产货质量欠佳；尚未建立统一对外的指导性价格，往往造成企业的经济损失。
三、2007年我国铸造业区域特色分析
我国不仅以1700万吨左右的铸件年产量位居全球首位，成为世界铸造大国，而且我国铸造业的区域特色也十分鲜明，已形成了"长三角"地区、山东、山西、辽宁、广东等地的铸造产业集群。这些地区的产业集聚有助于创造更多的合作机会，使培训、金融、开发、市场营销、出口等方面形成互动，促进了铸造产业的发展。
"长三角"铸造产业集群是我国目前最大的铸造产业集群，它包括上海市、江苏省及浙江省，铸件年产量近500万吨，几乎占全国的三分之一。这一地区是我国的经济发达地区，其机械工业、家电行业、冶金行业也在全国名列前茅，根植于这些产业的铸造业必然成为了全国的领头羊。
山东省一直是全国铸造业比较发达的地区，铸件年产量和从业人员均居全国前列。据估计，山东全省铸件年产量在500吨以上的铸造厂有800余个，年铸件总产量达到200万吨以上。山东省铸造产业集群的最大优势是科研、设计及教育力量雄厚，这里不仅有济南铸造锻压机械研究所和山东省机械设计研究院，近年来山东大学、山东科技大学、山东建工学院、山东理工大学等院校也培养了大批铸造人才。同时，铸件生产专业化是当地的一个特征。如在全国生产刹车件的十强企业中，山东省就占了80%；山东高密的灯具铸件也已形成相当规模，年产量达3万吨；山东莱芜的车辆铸件年产量达到6万吨；山东东营的精密铸件年产量达到5万吨。
山西省因具有丰富的生铁、煤炭、铝镁资源以及充足的电力供应和廉价的劳动力，使铸造业的发展具有得天独厚的先天优势，同时也提供了把山西由铸造大省转变为铸造强省的条件。该省许多企业的铸件成本比东部省份要低4％～10%，适于参与市场竞争。目前共有2500多个企业，其中80%为中小民营企业，铸件年产量约120万吨。
辽宁作为中国的老工业基地，其机械、冶金在全国占有不可动摇的地位，带动了铸造业的发展，特别是民营铸造企业发展迅速，目前已有铸造企业1000多个，沈阳、大连的铸件年产量分别达到40万吨，加上鞍山、本溪、抚顺等十几个城市，专家估计已达到110万吨。
广东省拥有传统的根植于机械工业的铸造厂，同时小产品铸造业也很发达，被称为"小产品大市场"，全省约有500家大大小小的厂家生产水暖器材、炉具、浴具等小铸件。该省最为突出的是以台资、港资为主的铸造厂、五金厂遍地开花，保守估计厂点可达几百家，铸件产量估计可达该省总量的三分之一以上，已经成为广东铸造业最有发展前景的生力军，成为推动广东进入全国铸造大省、铸造强省行列的重要力量。
1、以机床工业、能源工业、石化工业及海洋工程为主要目标，以重、高、大、难为特点，开展重大技术装备、铸造技术的基础理论研究。发展数值模拟、物理模拟及专家系统，使铸铁技术由“经验”走向“定量”。
2、以汽车工业、航空航天及核能工业为主要目标，以强韧化、轻量化、精密化和高效化为特点，开展铸铁新材料。新工艺的研究。
3、为提高产品质量和生产率，增强我国工业产品在国际市场上的竞争能力，开展铸造过程自动化、柔性生产单元和系统及集成制造技术的研究。
4、激励开展有潜在应用前景的铸铁技术应用基础理论的研究。
5、大力发展提供铸铁工艺材料及辅料的专业化、现代化的企业。
6、发展绿色集约化铸造，加大治理铸造过程对环境污染的力度，加强对铸造材料的再生和回用。
压铸市场和谐发展，是指构成压铸产业的组成部分和各种要素处于相互协调的发展状态。实行科学发展，良性互动，优势互补，相互促进，公平协调，共赢互利，达到内外和谐，经济效益、环境效益与社会效益相统一，最终实现压铸产业可持续发展和建成压铸强国。
“十一五”期间，我国压铸行业格局将会发生重大变化。珠江三角洲地区压铸市场将进一步发展，长江三角洲地区已呈现加速发展势头，环渤海地区和以重庆、成都为核心的西部地区以及东北地区均将有很大发展。东部地区的技术和西部地区的资源具有很强的互补性，蕴藏着巨大的合作发展商机。
压铸企业体制将发生重大变化。民营压铸企业经历二十年艰辛创业，几经坎坷，现已完成原始积累，进入高速发展时期。浙江万丰奥特、宜兴江旭、扬州嵘泰均为典型范例。最近，苏州金澄精密铸造有限公司投资近亿，建成拥有瑞士布勒1 800 t等大中型系列压铸设备和百余台压铸件精密加工中心的新型压铸企业，规模之大，建设之快，起点之高，真不是过去可想象的，而此类企业在我国已成“平常事”，不是几家而是成批涌现，民营企业将成为我国压铸市场的主力军。随着国际压铸重心向中国转移，外资企业将迅猛增加，压铸件出口将逐年增长，中国压铸业将真正成为国际压铸市场的主要供应基地。
六、我国锻压工业的现状及发展对策
冷冲压方面，目前我国主要汽车生产厂，约有90%的冲压线采用一台双动拉伸压力机（或多连杆单动拉伸压力机）和4-6台单动压力机组成冲压流水线，手工上下料完成大型覆盖件的冲压生产，生产效率低，生产节拍最高只有3-5次/分；人身安全和工件环境差；在手工上下料和传送工件过程中，易造成工件划伤等缺陷，冲压制件质量差；整条冲压线长60米左右，约需20-24名操作工人，占地面积大，人工成本高，冲压件制造成本比国外高2-3倍，是我国汽车工业严重缺乏市场竞争力的重要因素之一。我国有90%的冲压线采用人工上下料，另有10%的冲压线实现了单机联线自动化，生产节拍最高为6-8次/分，而代表当今冲压技术国际水平的大型多工位压力机，在我国汽车工业中的应用仍是空白。这也是我国冲压行业与西方发达国家的主要差距所在，在很大程度上制约了我国汽车工业的发展。
热锻方面，大型自由锻造的设备能力过剩，设备布局分散，利用率极低，机械化、自动化程度低，锻件加工余量大，工人劳动条件差，劳动强度大。国内自行设计制造了三条800T双机联动快锻机组，但自动化程度不高；国内冶金行业引进少量的快锻机组和精锻生产线；汽车大型模锻件的自动化方面，只有一汽、二汽等少数大公司从国外引进热模锻压力机自动线，绝大部分仍采用蒸空模锻锤和压力机模锻相结合的格局，自动化程度低；中小件的模锻，仍然是模锻锤占多数，基本上是手工操作，锤上模锻机械手实际应用很少，高速自动热锻机主要依赖进口。
随着我国工业技术水平的发展，特别是以轿车为代表的汽车工业快速发展，带动汽车零件的产量和质量不断提高。但必须清醒地认识到，中国与国际先进水平仍有很大差距，而且随着加入WTO，国际大汽车公司必然严重冲击中国汽车工业，国内同行之间的竞争也将日趋激烈。中国汽车工业的发展，离不开装备工业的大力支撑，锻压设备制造业必须满足汽车工业大批量生产的要求，向自动化、高效率方向发展。
大型自由锻造向数控化、高精度化、专业化发展；用精锻和冷温挤压逐步代替中小自由锻件。
第二节 2007我国绿色铸造与集约化生产分析
一、绿色铸造概述
资源与环境，清洁生产与可持续发展已成为当今社会的热门话题之一。铸造行业是资源消耗和环境污染的大户，目前已遇到了前所未有的挑战。
传统铸造不断吸纳高新科技，形成一系列先进铸造技术。铸造生产方式不断向高效率、高智能化、高柔性、清洁和集约化的方向发展。铸造生产从材料合成到成形，工序复杂、连贯，原辅材料种类繁多，是一项系统工程。铸造又是能源、材料消耗大户，劳动条件恶劣和对环境污染严重。因此，铸造业走集约化清洁生产之路势在必行。工业发达国家90年代初就已启动，正大力施实。而在我国铸造集约化清洁生产还是崭新课题。我国对铸造工业缺乏科学规则和管理，以粗放式发展为多，厂点小而分散。普遍存在铸件综合质量差、生产效率低，技术、经济效益差等问题。尤其值得指出的是政府乃至行业中对此仍未引起足够的重视。大力宣传、推广集约铸造，清洁生产在我国已成燃眉之急。
二、铸造集约化前提
所谓集约化，是通过提高投入的人才、科技和资金的数量尤其是质量，科学地经营和管理以获更大的产出和社会、经济效益。集约化靠政府起主导作用，企业为主体施实。
1、政府的统筹规则、政策导向、经济支持，法律保障
1）调整产业结构，资金重组（多种所有制），发挥社会主义市场竞争机制作用；组织支持各种经济规模的专业化；政府成立相应管理机构（如中小铸造厂管理机构，隶属国家经贸委中小企业司等）。
2）统一、强化铸造行业（公正、高效、权威的） 管理机构。
3）组织加强铸造重大科研、开发的人力和财力投入。
4）组织制订、完善有关法律、政策：
（1）制订吸纳、培养人才、科技产业、保护知识产权和提高科技在社会分配中的份额等有关法律政策；
（2）环保及清洁生产立法；
（3）铸造业脏、险、累从业人员待遇、福利保障立法；
（4）鼓励优质铸件、装备、原辅材料国产化并鼓励出口参与国际市场竞争的政策；
（5）充实、完善税收政策，奖优罚劣。
2、铸造厂以市场压力为动力，引进先进经营管理机制，强化科学的经营管理
1）经营
加大产品开发、市场开拓力度，以经济规模组织生产和营销达更高效益。
2）管理
将市场压力分解到工序和个人，以深化、细化工序管理为主要内容。以科学先进检测、控制、记录和分析处理技术为主要手段。
人才管理（吸纳、培训、使用）；工艺技术、品质设备及技术更新管理；生产原辅材料、能耗等管理；成本，财务管理。
3、铸造厂依靠科技进步，采用先进铸造技术，使铸造不断从经验技艺走向科学
先进铸造技术以熔体洁净、铸件组织细密（性能高）和表面光洁、尺寸精度高（少、无切削）为主要特征，可称为精密洁净铸造成形工艺。
三、铸造清洁生产
世界环境与发展21世纪议程强调人类社会经济可持续发展战略，提出清洁生产概念。
站在人类社会及企业目前与长远角度，环境与发展必须高度统一。要可持续发展，在环保、节能降耗条件下生产是硬道理。作为生产者、经营者，生产对象的清洁尤须受到重视，否则企业不能生存和发展。
所谓清洁生产（Cleaning Production）应该是，合理使用资源，最大限度少用或使用可再生材料和能源，进行清洁加工(Cleaning Processing)。即从产品设计，原材料到生产的全过程，用科学、先进的工艺、技术装备和管理，以预防为主，生产全过程控制，生产综合优质产品。所生产的产品在加工、运用全过程节能、降耗，少污染、安全、可靠、长寿命。
生产现场及环境安全、清洁、舒适、宁静、产生的排放物少害无毒，数量少且最大限度再生应用（接近零排放）。推广预防性集约化治污系统。这样生产综合成本更低，经济效益更好。清洁生产会给环保带来两个根本转变。
1、从末端治理转为真正以防为主，促进资源合理消费。
2、生产方式，从粗放型向集约型转变，使环保与发展协调成为可能，应用先进工艺技术装备做到环保加效率，强调环保也是质量。
清洁生产将成为21世纪世界经济发展战略重点。国际上"绝色冲突"可能改写21世纪国际贸易格局。工业发达国家靠先进技术将用"绿色壁垒"代替非关税壁垒，遏制发展中国家产品进入国际市场，为此企业要主动以清洁生产扫清壁垒。
清洁生产不仅是企业节能降耗提高产品质量、减少污染、降低成本和提高效益所必需，也是冲破工业发达国家设置的绿色壁垒，稳固地占领国际大市场所必需。这也是有远见的企业家主动斥巨资进行清洁生产技改和开发"绿色"产品及推行国际化企业标准（如ISO14000等）的理由。
四、绿色铸造和集约化制造新动向
1、绿色制造模式下的PLM及其关键技术研究
近年来，PLM(Product Overall Lifecycle Management，产品全生命周期管理)迅速得到IT业的普遍认同。PLM以企业的产品为中心、以提升产品创新能力为目标、以企业的知识性资产为重要资源，为企业建立一个支持从产品开发设计、生产制造到管理维护的产品全生命周期的信息管理体系。这种以产品为中心，不断提升产品创新能力的机制将大大提高产品的竞争力，从而为企业赢得更大的市场占有率和更多的用户。可以说，实施PLM是振兴制造业的必由之路。
PLM的相关产品在制造业中已经有了一定的应用，但是随着现代制造技术的不断发展，传统制造业对环境的影响也会越来越大。传统制造业在将制造资源转变为产品的过程中以及产品的使用与处理过程中耗费了大量资源、产生了大量废弃物，据统计,造成环境污染的排放物有70%以上来自制造业,它们每年约产生出55亿吨无害废物和7亿吨有害废物。为了协调制造业的发展和人类生存环境之间的关系，绿色制造模式已经成为制造业发展的必然趋势。绿色制造综合运用现代制造技术、信息技术、自动化技术、管理技术和环境技术，将企业各项活动中的人、技术、经营管理、物能资源和生态环境有机集成，从而达到产品上市快、质量高、成本低、服务好、环境影响小, 实现企业效益和生态环境的整体优化的集成制造系统。
所谓绿色制造,就是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式,其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中,对环境的负面影响最小,资源效率最高。绿色制造从产品设计阶段就开始考虑资源和环境问题，以绿色工艺，绿色材料以及严格、科学的管理，使废弃物最少，并尽可能使废弃物资源化、无害化，从而使企业经济效益和社会效益达到最优。图6-1所示为绿色生态型制造企业模型。绿色制造的“制造”是物质从自然来到自然去的可持续发展的无穷循环的一个环节,是构成广义绿色物质世界的大通道,是面向产品全生命周期的制造。在模型中，借助于分布式网络技术，通过数据交换协议，利用Internet/Intranet作为信息交换平台，供应商、制造企业、运输商、销售商、消费者以及回收商之间建立更快、更方便、更精确的电子化联络方式，实现信息共享和信息管理的决策支持。产品各个阶段信息有效管理有利于实现绿色制造在产品的各个环节都达到与环境相容的要求，从而为绿色制造系统的实施奠定基础。
基于CORBA/Web技术的绿色制造模式下PLM系统的集成体系。该体系结构自底而上分为四层：
1）异构环境层。包括了异构的硬件平台、网络协议、操作系统等各种软硬件异构环境
这一层中的数据库系统和绿色制造知识库提供了绿色制造系统最重要的底层支持，其中数据库系统应包括面向拆卸设计数据库、面向回收设计数据库、绿色材料选择数据库等重要的绿色制造支撑数据库；绿色制造知识库则包括了面向拆卸设计评估规则库，面向回收设计评估规则库，面向综合决策规则库等等，这些数据和知识是绿色制造顺利、有效实施的依据和准则。
2）服务对象层
包括了PLM系统所有的对象服务，客户端的应用程序通过内部通讯机制与之交换信息。本系统采用CORBA（Common Object Request Broker Architecture-通用对象请求代理体系结构）作为分布式对象计算环境，它对网络分布式计算有着很好支持。
3）应用逻辑层
业务逻辑所在的层，也可以分成二个子层：下层是PLM系统的集成平台，提供PLM系统集成的基础设施，其中包括数据管理与控制，系统管理等内容。上则各个集成在PLM系统中的分系统，对于绿色制造系统来说，必须具备的子系统是，绿色设计分系统、物能资源分系统、环境影响评估分系统。这三个分系统，有待进一步探讨。对于制造过程分系统，绿色制造也提出了清洁化生产过程等等。
4）界面表示层
主要是指运行在客户端的用户界面程序，例如可以通过Web浏览器来运行客户端程序。这些用户界面程序可以通过内部通信机制向服务对象层提出服务请求，并在服务器端执行相应的操作，再将结果返回界面表示层。这个分布式集成体系结构在PLM系统中有机集成了绿色制造系统，使整个PLM系统运行于绿色制造模式之中。
在绿色制造中,有五项关键技术，即所谓的“五绿”(绿色设计、绿色材料选择、绿色工艺规划、绿色包装、绿色处理)。绿色设计要求在产品及其生命周期全过程的设计中, 充分考虑对资源和环境的影响,在考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同时, 优化各有关设计因素,将产品及其制造过程对环境的总体影响减到最小。其主要内容包括面向环境的产品结构设计，面向环境的制造环境设计或重组，面向环境的工艺方案设计，面向环境的产品包装设计，面向环境的产品回收处理设计等。
物能资源系统是面向产品全生命周期的物流系统和能量流系统。在物流系统中，最主要也是最重要的是面向环境的材料选择。绿色材料选择采用基于成本的选择方法，即在满足工程(包括功能、几何、材料特性等方面的要求)和环境等需求的基础上, 使零部件的成本最低。建立绿色材料数据库是进行绿色材料选择的基础，这个数据库的完善性将很大程度上决定了产品选材的绿色性。能量流系统包括能量种类、消耗状况(各消耗环节的构成、利用率、损耗率等)、对环境的影响等。在绿色制造模式下，也需要综合评估各种动力能源，在满足环境保护、能源消耗等需求的基础上使成本最低。
绿色制造评价体系应包括环境属性、资源属性、能源属性、经济性、宜人性、“绿色”管理和设备维护性等七个大类。综合评估法可以进行各主要绿色影响因素的联合评估，同时也兼备了对一些主要因素的单项评估。例如设计评估，在绿色设计中有一种十分重要的设计手段和方法—面向拆卸的设计。它是一种使产品最容易拆卸，并能从材料回收和零件重新使用中获得最高利润的设计方法。
综合上述各个因素可以看出：
绿色制造是社会可持续发展战略在制造业中的体现，是一种可持续发展的企业组织、管理和运行的新模式。和传统制造模式相比，绿色制造模式对企业的信息化提出了新的要求。通过分析绿色制造的特点，给出了绿色制造模式下信息管理模型；并进一步探索了绿色制造系统和PLM系统的集成模式，提出了基于CORBA/Web技术的绿色制造模式下PLM系统的集成体系结构。该结构充分利用了这两种先进制造技术的集成特性和各自的优势，使企业中的信息流、知识流、物流和资金流有机集成。绿色制造模式下PLM系统所面临的关键技术问题是绿色设计、物能资源分系统设计、绿色制造评估体系和知识流。
绿色铸造所面临的关键技术问题是绿色铸造工艺设计、铸造物能资源分系统设计、绿色铸造评估体系和铸造知识流。（铸造，2005，54（2）：108-111）
2、无污染的熔体电磁净化理论和技术
在国内外铸造界久负盛名的周尧和院士积极参与并指导了生态材料学方面的应用基础研究，用了7年时间，建立了无污染的熔体电磁净化理论和技术原型。实现了高纯铝制备技术和铝合金电磁净化技术的工业生产和大规模应用。掌握和运用无污染的熔体电磁净化理论和技术，是使企业既在产品质量上有所提高，生产效上有所增长，同时又达到与生态环境和谐发展的绿色铸造技术。下面将近年来这一技术的发展和应用情况做一些介绍。
1）改善铝中富铁相形貌对电磁净化的影响
采用工业原铝、共晶铝硅合金、还原铁粉、电解锰为原料，配制Al-Mn-Fe-Si合金，其中铁的质量百分数为1%,硅的质量百分数为0.6%，锰与铁的摩尔比为0.5～1.7，间隔为0.1。试验开始温度为800 ℃，待合金熔化且搅拌均匀后，降温至700 ℃，保温3 h浇注试样并在金相显微镜下观察。把配置好的锰和铁摩尔比分别为0.5、1.0和1.5的合金重新熔化后，放入交变磁场中进行分离试验。磁场强度0.5 T，试验开始温度800 ℃，分离时间为3 min。分离结束后在分离通道内、外两侧取样分析杂质含量。
2）高频磁场电磁净化试验研究及净化时间的计算
金属电磁净化技术是利用金属与非金属的导电性差异分离液态金属中非金属杂质的技术。金属和非金属在磁场中受到的电磁力大小不同，因而会产生相对的运动，达到一定条件，即可实现分离。目前常用的电磁分离方案有：直流电场、正交稳恒磁场、交流电场、交变磁场、行波磁场、强磁场和高频磁场等。在这些电磁分离技术方案中，高频交变磁场以其操作的简便性，得到了更广泛的关注。
熔融状态的金属的电导率远远大于非金属夹杂物的电导率，因而，液态金属受到较大的指向金属内部的电磁力，而非金属夹杂物相对受到了一个与电磁力方向相反的电磁排斥力的作用。在电磁排斥力的作用下，非金属夹杂物逐渐运动到金属熔体的表面，进而可以去除。这就是施加高频交变磁场电磁净化的基本原理。
研究中，电磁场由IGBT中频电源柜控制，频率为20 kHz。试验用螺线管线圈由中空铜管制成，内径80 mm，高150 mm，当电源柜的输出功率为4 kw时，线圈中心处磁感应强度达到0.15 T。试验材料为国产99.7%的工业纯铝，在坩埚电阻炉中熔化至780 ℃，然后浇入经预热的内径为10 mm的石墨管中并在780 ℃保温。氧化铝颗粒的定点加入方式为：用铝箔将直径5 µm左右的氧化铝颗粒包裹在直径为2 mm的除锈钢丝上，将此钢丝预热到650 ℃左右后插入装有铝液的石墨管中，然后将石墨管放入线圈中进行电磁净化试验。用此种方法可以在固定位置加入氧化铝颗粒，得到比较精确的电磁净化数据。
从电磁净化试验和计算结果可以看出：
1）采用定点加入法在铝液中加入氧化铝颗粒进行电磁净化试验，结果表明：施加磁感应强度为0.1 T的电磁场，30 s后，电磁排斥力对单个尺寸在5 µm左右的非金属夹杂物有明显的净化效果。
2）采用分段的方法，可以对不同试验条件下不同位置处的夹杂物颗粒电磁净化所需的时间进行计算。计算结果显示，夹杂物尺寸越大，距离熔体表面越近，所需的净化时间越短。理论计算结果表明，在20 000 Hz的试验条件下，当熔体表面磁感应强度达到0.1 T时，尺寸在5 µm的形状规则的非金属夹杂物在电磁排斥力的作用下从距离熔体表面3 mm处开始运动，5 s后可以运动到达熔体表面。（铸造，2005，54（7）：670-673）
3）电磁分离设备参数对铝硅合金中富铁相杂质分离效果的影响
试验采用Al-10%Si-1%Fe（质量分数%，下同）的铝硅合金为原料，合金中的富铁相杂质颗粒经过形态规则化处理，中间元素Mn的加入量为Mn/Fe（摩尔比）=1.1以确保规则化效果。试验开始时温度为800℃，铝硅合金熔体流速的控制为4 mm/s，磁力线作用面积为100×100 mm2。电磁场以工频电流激励，磁感应强度为0.2 T、0.3 T、0.4 T和0.5 T；分离通道截面形状为圆形、等边三角形和矩形；分离通道中心间距为20 mm和40 mm。从冒口流出的金属熔体取样后以原子吸收法检测其杂质元素含量。
在不同磁感应强度下进行铝硅合金的电磁净化试验，分离通道横截面为矩形，宽度为3 mm，中心距离为20 mm，分离后铝硅合金中杂质元素含量检测结果。
磁感应强度的变化对分离效果的影响明显。随着磁感应强度的提高，净化后样品中杂质元素的含量逐渐减少，但当磁感应强度比较大时（不小于0.4 T）分离效率的提高程度逐渐减小。0.4 T和0.5 T时的分离效果十分接近，这表明单纯的增大磁感应强度来提高分离效率的作用是有限的，Fe元素的去除效率最高达到65%。在交变磁场中的金属熔体中会产生扰动，杂质颗粒在扰动的作用下重新分布并在熔体内部趋向均匀。在增加磁感应强度提高分离驱动力的同时，扰动的程度也得到加强，影响杂质颗粒的运动和分离效果。在本试验条件下，磁感应强度在0.4T是比较理想的。
分别采用矩形（10 mm×3 mm）、等边三角形（边长12 mm）和圆形（直径5 mm）横截面的分离通道进行分离试验，分离通道中心距离为20 mm，磁感应强度为0.3 T，分离结果如表6-2所示。采用矩形分离通道（长宽比为3.3），铝硅合金中Fe元素去除率最高，达到58%，采用同样截面积的等边三角形分离通道的Fe元素去除率达到33%，这表明在保证处理量的前提下，采用加大矩形截面分离通道长宽比的措施，可以有效提高分离效率，这是缩短杂质颗粒运动距离和抑制扰流共同作用的结果。缩短杂质颗粒运动方向上的距离，可以减少杂质颗粒的运动时间，也就是缩短磁力线作用的距离，减小磁场发生器的体积；大长宽比的截面形状可以使扰流退化，降低其干扰强度。可见采用平板型分离通道的分离器结构简单，处理量不降低，分离效率高。采用截面形状为圆形的分离通道尽管截面积较小，但是其分离效果并不理想，铝硅合金中Fe元素的去除效率只有11%。圆形截面完全对称，是一种利于扰流运动的形状，即使采用小管径，也不能有效降低扰流强度，是一种不宜采用的分离器。
第三节 2007年我国耐磨材料铸造业的生产管理分析
一、实施连续化、均衡化生产管理
耐磨材料的铸造生产具有连续化作业、工序间衔接紧密的特点。只有强化生产管理，使内部各生产环节负荷均匀，强调各工序间的节奏性，建立良好的生产秩序，才能达到最终提高企业的生产能力而实现高效率的目的。
1．周密计划、精心组织。
根据月度工作任务，分解各工序生产能力。合理布置各岗位生产任务，适时、适岗调节生产节奏，突破“瓶颈”工序。天河耐磨材料公司结合各岗位生产节奏的实际，成立综合班，培训一批“一岗多能”的员工，可随时按排人员补充生产力量，以达到各岗位的生产“均衡”不脱节，最大程度地减少了“等料入炉”、“等水浇注”、 “等件清理”等互“等”作业的现象。实现生产过程中以“造型”为中心拉动“熔炼”、“碾砂”“清理”等工序的连续、有序、均衡推进。
2、强化指挥，充分发挥车间主任和班组长的作用
天河耐磨材料公司结合实际，以生产工序为班组，分别成立熔炼班、磨球班、热处理班、化验室及机电班和综合班，车间主任负责整个车间的安全生产和员工班次的调度，各班组长负责本班的安全文明生产，从源头控制产品质量和安全隐患，减少和避免生产过程中临时出现的问题，使生产工作按计划推进。
3、规范企业制度，明确考核办法
生产过程中离不开人的参与，对员工行为的规范是生产管理的关键。天河耐磨材料公司坚持“以人为本”的管理思想，结合铸造行业的生产特点，制定了一系列相关规章制度及考核奖惩办法。以经济杠杆和劳动竞赛调节和激励员工的工作热情，充分发挥其自身潜能，通过强制性和人性化管理相结合，使员工的良好行为成为惯性。
二、设备管理是生产管理的支柱
设备不仅是保证产品质量的要素，而且是生产连续化、均衡化的基础，耐磨材料的生产在仍然依赖部分传统手工操作的同时，正向机械化、专业化、标准化作业迈进。因此仅靠员工的个人技术和责任心来保证生产是不够的。设备管理的中心工作就是发挥现有设备的效率，减少故障停机（炉），保障生产的连续可靠运行。
1、落实设备维护保养工作
耐磨铸造设备工作条件恶劣，长期处于高温、高粉尘状态。据天河耐磨材料公司有关数据统计显示，因设备机械磨损、维护保养不力造成的停机（炉）约占故障总数的85%。因此，对设备的定期维护保养，使设备处于良好的运行状态，就显得至关重要。天河耐磨材料公司以“维护为主、维修为辅”的设备保养原则。开展“清洁”工作，使设备达到“润滑、整齐、清洁、安全”的四项要求。具体方法如下：
坚持每班班后清洁、清扫设备和工作环境；
在清理中检查设备是否有漏水、漏气、漏油等现象，发现隐患，及时治理；
定期对设备进行润滑、粉尘吹扫、紧固等工作；
所有设备定置摆放，规范管理。明确责任人，落实到位。
2、积极开展预防性维修工作
在实际工作中，突发事故有百害而无一利，不仅能够造成生产的停顿，使生产组织工作陷入被动局面，而且突击抢修很难保证检修质量，往往使设备状态越修越糟，走入恶性循环。因此开展预防性维修工作，使设备隐患提前消除，掌握生产主动权，天河耐磨材料公司根据多年实践，总结出开展此项工作应注意以下要点：
设备巡检工作是预修的基础，通过巡检发现隐患，编制《预修月度计划》，使保养更有针对性；
对熔炼炉、循环水泵、电力装置等重点关键设备必须落实专人管理，重点控制；
保证常用备件最低储备，提前准备专用备件，缩短维修周期；
充分利用节假日、转班等生产间隙合理安排保养时间；
修理结束后，维修人员填写必要的维修日志，做好记录，由生产部统一编号入档。
3．鼓励改良性维修
在实际生产工作中有时会遇到一些设备存在先天性设计不足，导致工作中操作不便、质量达不到要求、重复故障等现象。为此，在工作中就要以“持续改进、开拓创新”的思想来开展改良性维修。天河耐磨材料公司原有全自动淬火线在实际生产中存在着风机功率小、淬火后磨球硬度不够的缺点，经技改，调整原8KW功率的风机为15KW，加大鼓风力度，高铬系磨球平均硬度提高了4-6个HRC，效果显著。
针对原循环水的炉体和控制柜单一的冷却系统，改为两个可以互换的冷却水系统，保证了控制柜冷却系统的安全，大大减少了晶闸管烧损数量，同时提高了熔炉连续运行的效率。
在员工中开展合理化建议活动，发挥员工参与技改的热情，对员工提出的合理化建议进行评审和论证，并给予适当的物质和精神奖励，鼓励员工积极为企业献计献策，使生产管理走上良性循环。
三、保证安全与文明生产相结合
规范生产现场是良好生产秩序的保证，是企业管理有效性的体现。实施定置管理是规范现场的方法之一，做到物在其位，区域标识和状态标识清晰，其关键是抓好定置的动态管理。天河耐磨材料公司借助ISO：9001标准化质量管理体系认证，结合企业实际，从设备和工具的定置管理入手，逐步培养员工的全员文明生产意识，在保证安全生产的同时做到全方位文明生产，使厂区、车间、班组时刻保持整洁、有序、文明的良好运行状态。
总之，生产管理是设备、现场、安全、生产、组织、进度控制等各方面工作的综合体现，要全面推进，发挥各要素的综合效应，切忌顾此失彼，企业无论采取何种生产方式，都要树立“以质量拓市场”的观点，以创新的理念来开展工作，达到高效率、高效益的最终目的，同时，生产实践表明：人是生产力中最活跃的因素，只有强化人本管理，调动和激发员工的积极性、创造性，培养一支一专多能、高素质、团队协作精神良好的员工队伍，才能从根本上形成企业强大的“制造能力”，适应市场经济的要求。
我国铸造业当前存在的主要问题是：铸造企业的平均规模太小，专业化程度不高；铸造生产的技术和装备差，自主创新能力弱；铸件品质不高；环境污染严重；能源和材料消耗高等。距铸造强国这个目标，我们的差距还不小。
由于技术水平和装备条件等限制，我国铸造业还不能完全生产出国内各行业所急需的一些关键铸件,特别是一些高难度、高要求的铸件。要改变目前这种状况，就必须加大铸造企业的重组和结构调整，发展专业化生产，进一步扩大优势企业的规模，提高企业的工艺和装备水平；必须加大科技投入，建立企业的研发中心并实行产学研三结合的研发体制，推动自主创新；必须把环境保护和劳动保障当作一件大事抓紧抓好；必须大力降低能耗和原材料消耗；必须进一步培养铸造方面的专业人才，加强职工队伍的技术培训,提高全行业职工的技术与劳动素质。
历史和现实都一再证明，中华民族是个自立、自强、不甘于人后的民族。我们铸造工作者也同样可以用智慧和汗水为行业的振兴做出创造性的贡献，中国一定能成为铸造强国。
第五节 2007年中国铸造业做大做强策略分析
一、鼓励企业重组发展专业化生产
我国铸造企业总数是世界最多的，达2.6万多家。其中有一批年产量较高的大型企业，但多数铸造企业规模偏小。以2004年的数据推算，全行业平均每家企业的年产量仅为800多吨，只相当于美、日、德、法、意等工业发达国家的1/9~1/4。一般而言，钢、铁铸造企业的经济规模应在年产3000吨以上，精铸和有色金属合金铸造企业的经济规模应在年产1000吨以上。
同时，企业间的技术装备水平相差悬殊，少部分企业的技术装备水平已接近或达到国际先进水平，但大多数企业仍相距甚远。据统计，我国已从国外进口自动造型生产线210多条，还有国产自动造型生产线250条左右。这些生产线主要集中在制造汽车铸件和内燃机铸件的大批量生产企业中，但仍有许多铸造企业还处于20世纪五六十年代的技术装备水平。
要改变这种多而不强的落后状况，一是要设立铸造企业的准入制度，在生产规模、环境保护以及劳动保障等方面制定必须达到的最低条件（即准入标准），限制新建不达标的铸造企业，推动现有企业通过改造达标或重新组合后达标。二是要大力发展铸造专业化生产，在一定的期限内，利用税收等优惠政策，继续扶持专业铸造企业加速技术改造和环境治理。三是要鼓励骨干铸造企业和出口龙头企业通过兼并或联合，组成一批大的铸造企业集团，提高工艺和装备水平，扩大生产规模，以带动整个行业水平的提高。四是要发展一批模具制造、质量检验、原辅材料加工中心，或在铸造企业比较集中的地区，建立一批铸造原辅材料供应中心和质量检验中心，帮助铸造企业提高产品质量。
二、加大科技投入切实推动自主创新
我国铸造企业的研发和创新能力明显不足，产品技术含量和附加值都不高。历史上，我国曾是铸造最早的发明国之一，有过许多辉煌成就，但在近百年来，世界上30多项重大的铸造发明，没有一项是中国的，在研发创新方面，我们落在了工业发达国家的后面。我们生产的铸件，大部分是低技术含量、低附加值产品，具有自主知识产权、享有国际声誉的铸件产品寥寥无几，对工业生产中一些技术要求高的关键铸件，还要靠进口解决。
对此，一是所有大型专业铸造企业都要尽快建立起自己的技术研发中心，投入研发经费，调配技术力量。遇到重大技术难题，可依托此中心实行产学研相结合的方式加以攻关和突破。二是针对行业需要组织攻关的技术课题，探索建立新的研发组织机制，即所需研究经费以将来直接受益的企业负担为主并积极争取国家有关部门的支持。研究力量以企业为主，并把研究单位、大专院校的技术力量组织进来，研究成果由参与单位共同分享。三是在中小铸造企业比较密集的城市或地区，可由当地的铸造协会出面组织企业入股，建立技术服务中心，从事大多数企业都需要但又无力搞好的技术服务工作。四是建立铸造行业的专家库，根据企业的需要，把技术咨询、技术诊断和技术服务逐步开展起来，这样既可以解决量大面广的技术问题，又可以弥补企业技术实力的不足。五是要重视知识产权的保护，在全行业普及专利知识，鼓励创新成果及时申请专利保护。
三、培养专业人才加强职工技术培训
当前，世界各国的竞争已经越来越转向以科学技术为主的综合国力的竞争。行业的发展也一样，科技和创新已经成为行业发展的最大动力。21世纪，最重要的是人才。但是铸造行业作业环境差，劳动强度高，人员待遇低，导致人才流失严重。铸造技术人员和技术工人已经出现明显断层，研发人员匮乏。目前，工作在铸造生产一线的许多工人都是未经系统专业技术培训的农民工，难以满足现代化生产的要求。随着高校铸造专业的取消，铸造行业缺乏专业技术人才，尤其是缺乏具有创新能力的高级技术人才的状况将更加严重。
对此，一是要充分发挥协会的作用，抓紧编辑出版专业技术培训系列教材，并组织各省市铸造协会具体展开全行业的技术培训工作。二是要根据行业的需要，建议国家教育部门选择几所大学开设铸造专业，学员定向招收，定向分配，以满足各企业对专业人才的需求。三是要选定或组织编写技术工人的培训教材，为各企业开展工人岗位培训创造条件。
四、大力降低能耗抓好环境保护
能耗高、资源消耗大、劳动条件差、环境污染严重，是我国铸造行业的现实写照。以铸铁件生产为例，我国年产铸铁件1500多万吨，需熔炼铁水约2200万吨，其中，用电炉和大炉径、长炉龄、热风冲天炉熔炼的不到15%，大部分是用小炉径、短炉龄、冷风冲天炉熔炼，能量利用率很低。每生产一吨铸铁件平均能耗：日本为334千克标准煤，德国为356千克标准煤，美国为364千克标准煤，而我国平均水平的能耗约是工业发达国家的两倍或更多一些。在劳动条件方面，铸造行业的脏、累、差，使许多人在择业时望而却步。
要逐步改变这种状况，一是要借助协会承担行业统计的职能，逐步建立严格的能耗和物耗统计报表制度，掌握行业真实能耗、物耗状况。二是要在依据国家“十一五”规划，研究制定行业发展规划时，提出铸造行业的五年节能、节材奋斗目标。根据行业的粗放情况，铸造行业在五年内应能实现单位铸件节能20%，材料消耗也有类似的节减空间。三是要运用行业的各项交流、展览和其他信息渠道，加强节能、节材新技术、新工艺、新设备的宣传和经验交流，为广泛开展节能、节材提供经验。四是要加强废弃物的回收和再利用的技术研究，广泛宣传铸造行业循环利用各种原辅材料的成功经验。五是要争取国家支持，选择一批不同类型节能、节材好的铸造企业，适当再加以充实和完善，建成行业的节能、节材示范样板，以引领更多企业步入可持续发展的轨道。
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