砂型铸造行业绿色铸造技术的研究与发展趋势

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王俊

优钢新材料科技(湖南)有限公司,湖南长沙 410600

摘要

砂型铸造作为装备制造业的基础工艺,其高污染、高能耗问题制约行业可持续发展。绿色铸造技术是砂型铸造行业实现转型升级的核心路径,核心在于通过技术创新降低资源消耗与环境负荷。本文立足砂型铸造工艺特性,明确绿色铸造技术的核心内涵与研究意义,系统分析当前在原辅材料、工艺过程及废弃物处理等领域的关键研究方向,剖析技术应用中存在的成熟度、成本及配套体系等问题,结合行业发展需求预判未来技术融合、产业链协同及标准化发展趋势,为砂型铸造行业绿色转型提供理论参考。


关键词

砂型铸造;绿色铸造技术;原辅材料绿色化;节能降耗;废弃物资源化

正文


引言

砂型铸造凭借适用范围广、成本可控等优势,在铸件生产中占据主导地位,支撑着装备制造、汽车、工程机械等多个行业的发展。但传统砂型铸造工艺存在原辅材料污染性强、能源消耗高、废弃物排放量大等问题,不仅破坏生态环境,还制约行业高质量发展。在绿色发展理念引领下,加之环保政策日趋严格,绿色铸造技术成为破解行业发展困境的关键,其通过原辅材料优化、工艺升级及废弃物资源化利用,实现污染减排与能效提升。当前,砂型铸造行业绿色技术研发与应用仍处于攻坚阶段,面临技术瓶颈、产业适配难题及企业转型动力不足等问题。本文聚焦砂型铸造行业绿色铸造技术,梳理研究重点、剖析现存问题、预判发展趋势,为行业绿色转型提供可行思路。

一、砂型铸造行业绿色铸造技术的核心研究方向

(一)原辅材料绿色化研发

原辅材料绿色化是绿色铸造的源头保障,核心在于替代高污染、不可再生材料,研发环保型、可再生原辅材料。在型砂方面,重点研发无碳、低毒粘结剂及配套型砂体系,摆脱对传统含碳材料的依赖,从源头减少铸造过程中的废气与粉尘排放;同时优化型砂配方,提升型砂复用率,降低新砂消耗。在金属液原料方面,推广使用再生废钢等再生原料,结合合金成分优化技术,在保证铸件性能的前提下,减少原生资源消耗,实现资源循环利用。

(二)工艺过程节能降耗优化

工艺过程优化是降低能耗与污染的关键环节,通过对造型、熔炼、浇注、清理等核心工序的技术升级,提升工艺绿色化水平。熔炼环节推广高效节能熔炼设备与技术,优化燃料结构,引入余热回收系统,最大限度减少能源消耗与废气排放;造型环节研发自动化、精准化造型技术,提升型砂紧实度均匀性,减少型砂用量与铸件废品率,同时降低人工干预带来的误差;浇注环节采用精准控温与有序浇注技术,搭配保温装置减少金属液损耗与能源浪费;清理环节替代传统机械清理方式,采用高压水射流、激光清理等环保型技术,从源头减少粉尘与噪声污染,改善生产环境。

(三)废弃物资源化与无害化处理

在实现铸造行业循环发展的过程中,废弃物资源化利用扮演着至关重要的角色。针对铸造行业产生的主要废弃物,如废砂、废渣、废金属等,我们需要攻克一系列处理与再利用技术难关。首先,对于废砂的处理,我们需研发高效的再生处理技术,旨在去除砂粒中的杂质和失效的粘结剂,从而提升再生砂的性能,实现废砂的循环复用,这不仅减少了废砂的排放,也降低了生产成本。对于熔炼废渣,通过采用破碎、分选等先进技术,可以有效地提取其中的有用成分,这些成分可以用于建材生产等多个领域,实现了废渣的资源化利用。此外,我们还需要建立起一套完整的铸造废弃物分类收集与处理体系。对于那些无法直接资源化的废弃物,我们要采取科学的方法进行无害化处理,确保其对环境的影响降至最低,防止环境污染和生态破坏。通过这些措施,我们不仅能够促进铸造行业的绿色发展,还能够为整个社会循环经济的发展贡献力量。

二、砂型铸造行业绿色铸造技术应用的突出问题

(一)核心技术成熟度不足

部分绿色铸造技术仍处于实验室研发阶段,工业化应用成熟度不足,难以满足大规模生产需求。部分环保型原辅材料虽具备污染低的优势,但在性能稳定性、适配性等方面与传统材料存在差距,影响铸件质量;部分节能工艺与设备的运行稳定性不足,易出现故障,增加生产风险;废弃物再生技术的处理效果与效率有待提升,再生产品性能难以达到原生材料标准,限制技术推广。

(二)技术应用成本与效益失衡

绿色铸造技术的前期投入与运行成本较高,导致企业应用积极性不足。环保型原辅材料、节能设备及废弃物处理设施的购置成本远高于传统设备与材料;技术升级过程中需对现有生产线进行改造,增加额外投入;同时,绿色技术的运行与维护成本较高,而短期内节能降耗与废弃物资源化带来的效益难以覆盖投入成本,形成成本与效益失衡的困境,制约技术规模化应用。

(三)配套体系与标准不完善

绿色铸造技术的推广缺乏完善的配套体系与标准支撑。目前缺乏统一的绿色铸造技术评价标准与规范,难以对技术的绿色化水平进行科学界定,导致企业在技术选择上无所适从;原辅材料、设备及再生产品的质量标准不统一,导致市场产品质量参差不齐,影响铸件性能稳定性;技术服务体系不完善,缺乏专业的技术指导与运维团队,企业在技术应用过程中面临难题时难以快速解决;上下游产业链协同不足,原辅材料供应、技术研发与生产应用脱节,加之缺乏有效的激励机制,进一步影响技术推广效率与行业整体转型进度。

三、砂型铸造行业绿色铸造技术的发展趋势

(一)多技术融合创新发展

未来绿色铸造技术将与智能化、数字化技术深度融合,提升技术精准性与效率。通过引入智能监测与控制系统,实现对铸造全流程的实时监控与精准调控,优化工艺参数,减少资源消耗与污染排放;借助数字化建模与仿真技术,提前预判铸件缺陷,优化铸件结构与工艺方案,提升铸件合格率;推动绿色铸造技术与新材料技术融合,研发性能更优、更环保的原辅材料,进一步提升技术绿色化水平。

(二)全产业链协同绿色化转型

绿色铸造技术将从单一环节创新转向全产业链协同升级。上下游企业将加强合作,构建从原辅材料生产、铸造加工到废弃物处理的全产业链绿色体系;原辅材料企业将聚焦环保型材料研发与生产,保障绿色材料供应;铸造企业将加快生产线绿色改造,推广应用先进绿色技术;废弃物处理企业将提升资源化利用能力,实现产业链废弃物循环利用,形成协同发展的绿色生态。

(三)政策与市场驱动标准化发展

在政策引导与市场需求的双重驱动下,绿色铸造相关标准将逐步完善。政府将出台更严格的环保与节能政策,倒逼企业加快绿色转型;行业协会将牵头制定统一的绿色铸造技术标准、评价标准及产品质量标准,规范技术应用与市场秩序;随着绿色消费理念普及,市场对绿色铸件的需求将持续增长,推动企业主动采用绿色铸造技术,形成政策引导、市场驱动、标准支撑的良性发展格局。

结束语

绿色铸造技术是砂型铸造行业突破发展瓶颈、实现可持续发展的必然选择,其核心在于通过原辅材料绿色化、工艺节能优化及废弃物资源化,实现生态效益与经济效益的统一。当前,绿色铸造技术仍面临成熟度不足、成本失衡及配套体系不完善等问题,需通过技术创新、成本控制、体系建设及政策激励破解困境。未来,随着多技术融合、全产业链协同及标准化建设推进,绿色铸造技术将逐步走向成熟与规模化应用。同时,需加强产学研协同创新,提升技术转化效率,推动砂型铸造行业全面实现绿色转型,为装备制造业高质量发展与绿色发展目标落地提供坚实支撑。

参考文献

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