铸造行业十三五技术发展规划纲要解析.doc

铸造行业“十三五”技术发展规划纲要编者按：2014年6月21日，经中国机械工程学会铸造分会（以 下简称“全国铸造学会”）第九届理事会第三次理事长工作 会议讨论研究，决定编制《铸造行业“十三五”技术发展规 划纲要》（以下简称“《纲要》”）全国铸造学会秘书处确定 了《纲要》的“编制路线”和编制时间进度，并成立了“专 家咨询委员会”和“编制工作委员会”《纲要》编制工作会 议于2014年9月27日在西安召开，确定了《纲要》编制的 涵盖专业领域分类和工作分工、 内容及编写规范、工作进度安排《纲要》审查会于 2015年5月17日在沈阳召开，对《纲要》每个专业领域进行了认真、 严格的审查，提岀了有 针对性的修改和补充意见《纲要》审定会于 2015年10月 25日在长沙召开，审议通过了修改后的《纲要》 《纲要》的有关内容作为上报材料的重要组成部分已先 后提交至中国工程院和工信部 《纲要》作为科学技术发展专题规划，纳入由中国铸造协会组织编制的 《铸造行业“十三五”发展规划建议》《纲要》由18个部分组成：铸钢、铸铁、铸造有色合 金、铸造金属基复合材料、铸造耐磨材料、快速铸造、熔模 铸造、压铸、反重力铸造、挤压铸造、消失模铸造、数值模 拟、网络制造、造型材料、铸造装备与检测技术、环保与安 全、汽车铸件、铸造标准。

在《中国制造 2025〉十大重点领域中，有 8个领域与 铸造密切相关，甚至有些领域铸造技术作为发展瓶颈， 大部分领域都对铸造技术有强烈的需求，或者需要铸造技术和铸 造产品进行支撑《纲要》作为铸造行业技术发展指导性的 文件，在政策层面，向政府提岀了建设性的建议；在技术发 展层面，对各个专业技术领域提岀了重点发展的项目及关键 技术《纲要》具有全局性、战略性和前瞻性为了充分发挥 《纲要》的指导作用，扩大《纲要》在铸造行业技术发展方 面的影响，在全国铸造学会第九届理事会第四次理事长工作 会议上决定将《纲要》在《铸造》杂志上全文刊登本刊在本期刊登《纲要》全文，以馈广大读者铸造行业“十三五”技术发展规划纲要（中国机械工程学会铸造分会 编制）引言“十二五”期间，我国在铸造技术创新、行业 进步等方面取得了显著成果2014年我国铸件总产 量达到4620万吨，较2013年的4450万吨增长了 3.8%，连续15年位居世界铸件产量第一大国但 是仍未解决我国铸造行业“大而不强”的问题，一 方面在大量出口低端铸件的同时，仍需要进口大量 高端铸件产品；另一方面在国防和国家重点工程建 设急需的重大技术装备的研发过程中，由于国外技 术封锁，关键铸件常常成为制约相关领域发展的瓶 颈。

十三五”时期是深入实施创新驱动发展战 略，加快建设创新型国家的关键时期对于在装备 制造业中发挥重要作用的铸造业，是科技提升、产 业转型、提升核心竞争力的重要机遇期为了清晰 认识国际铸造科技发展大势，规划铸造技术发展方 向，根据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》《国家“十三五”科学和技术发 展规划》和《中国制造 2025》提出的目标和任务，结合我国铸造行业科技发展实际，编制了《铸造行 业“十三五”技术发展规划纲要》 （以下简称《纲要》）《纲要》由18个部分组成：铸钢、铸铁、铸 造有色合金、铸造金属基复合材料、铸造耐磨材料、 快速铸造、熔模铸造、压铸、反重力铸造、挤压铸 造、消失模铸造、数值模拟、网络制造、造型材料、 铸造装备与检测技术、环保与安全、汽车铸件、铸 造标准其中《纲要》中的 13个领域的规划内容 涉及到《中国制造 2025》全部五个重大工程，覆盖 了高端装备创新工程 10大领域中的8个领域《纲要》结合国内外铸造技术发展现状，结合 发展热点问题和中国铸造技术发展需求，指出了发 展目标和发展重点，提出了重点发展的项目及关键 技术《纲要》突出了战略性和宏观性，具有针对 性和可操作性，可作为中国铸造行业 2016 — 2020年铸造技术发展的指南。

第1章铸钢1国内外发展现状及发展趋势1.1 国内发展现状及发展趋势目前我国小型批量铸件已普遍采用造型线生 产，并初步具备以典型产品为核心的质量技术体 系但生产线主要设备制造水平偏低，生产线先进 程度及技术含量有待提高我国铸钢市场也是产能 过剩，由于受到劳动力、废钢和造型材料价格上升 而铸件价格反而回落的影响，市场竞争越来越激 烈，许多中小企业步履艰难，面临重新洗牌局面1.2 国外发展现状及发展趋势（1）完全的炉前快速检测，成分波动少，检 测仪器性能稳定；（2 ）很多企业采用精炼手段，并在铸型上采 用过滤网，保证钢液纯净度；（3） 发达国家大批量生产的中、小型铸件的 铸型，大多采用高紧实率的高压、高速、射压等高 效流水线，采用树脂砂制芯，造型设备数控化率较 高；（4） 发达国家普遍采用 CAD、CAM等软件的 集成技术，基本全部采用工艺模拟，工艺数据库已 经很好应用；（5） 铸造原、辅材料质量和品种以及社会化、 专业化、商品化供应方面已经日臻成熟；（6） 工业CT设备等先进检测设备逐步应用到 产品检测中；（7） 大型铸钢件的冶金技术在向高纯度钢液 技术发展，成分均匀性、内部缺陷、尺寸精准度等 控制技术仍优于国内。

1.3 国内外的差距与工业发达国家相比，目前我国大型铸钢件生 产在产品品种、工艺水平、质量等级以及制造装备 等整体水平方面均存在着较大差距在大型核电设 备中，主泵、核电汽轮机缸体等大型铸钢件多采用 不锈钢材料，其质量要求极高，我国尚未掌握自主 生产技术，基本依赖进口1.4 问题分析与解决思路针对国内外差距情况，问题主要在我国工程化 数据薄弱，例如：数值模拟虽然在铸造行业应用多 年，但是一些核心算法以及工程参数还不够精细，造成分析结果不能准确指导生产在某些高端铸件熔炼过程中针对有害元素及 成分标准内优化问题工程数据缺乏未建立起以服 役条件为指导的质量及制造体系针对核电、燃机等领域用高端铸件，建立以高 端质量为核心的研发及生产体系并形成数据积累 机制以指导未来部件设计及制造，强化基础工程数 据积累及相关技术固化并在行业内推广调整产业结构，增加高端铸件在整个铸钢行业 的比重，转型升级或淘汰落后、污染严重、技术含 量低的企业2发展目标提高我国高端铸件生产水平、增加基础数据积 累、优化产业结构1） 小件生产技术集成化，生产规模化；（2） 造型技术多样化；（3） 铸造用砂高温化；（4） 粘结材料化学化、自硬化、无毒化；（5） 铸件本体材料合金化；（6） 冶炼技术精炼化；（7） 工艺设计模拟化；（8） 热处理技术智能化；（9） 铸钢检测技术可视化；（10） 大型铸钢件生产技术高端化。

3发展重点3.1 技术路线分别从铸钢件开发与应用领域、熔炼与铸造领 域、热处理领域、装备制造领域、产业共性技术创 新体系建设领域开展工作，构成合理技术路线3.2 技术研究（1） 海洋工程用耐海水腐蚀双向铸造不锈钢 材料；（2） 开展更多铸造双相不锈钢牌号在舰船上 的应用研究；（3） 特大型合金钢铸锭的纯净、致密、均质 铸造技术；（4） 超临界、超超临界蒸汽轮机高合金耐热 钢铸件，百万千瓦水轮机转轮不锈钢铸件，第三代 核电技术常规岛汽轮机组高合金钢铸件，海洋石油 钻井平台、桥梁等重大工程配套铸钢件的研发及产业化；(5) ZGICrIOMoNiWVNbN 等高合金耐热钢 材料和C460等低温用铸钢材料工艺研究；(6 )大型铸钢件砂型(芯)的快速、低成本 成形技术研究；(7 )节能降耗、再生和综合利用技术研究；(8) 大型铸钢件智能铸造工厂；(9) 大型曲面等异形件电渣熔铸成形技术；(10) 非均质砂型3D打印设备及工艺研究3.2.1 共性技术研究主要包括：金属材料冶炼技术，铸造工艺，热 处理技术，计算机模拟技术，微合金化技术特大 型合金钢锭的纯净、致密、均质制造技术，曲面异 形件电渣熔铸成形技术、大型冶金轧辊复合成形技 术、非均质砂型3D打印工艺技术。

3.2.2关键技术研究高效率、高适应性、高纯净度钢液精炼技术和 智能化AOD精炼系统；高效、节能、环保的铸件 热处理及后处理技术和自动化系列装备；大型铸钢 件3D无模造型技术及装备；高温合金燃气轮机叶 片精铸芯壳制造技术与凝固梯度控制技术；大型二 维电渣板坯制造技术；高品质大型冶金轧辊制造技 术4重点项目4.1 工程目标水电、核电、冶金轧机、超超临界燃煤、大型 船舶(含军用舰船)、大型冶金设备、高速机车等4.2 工程内容第二代半到第三代核电项目配套常规岛汽缸、阀体、隔板等大型铸钢件， AP1000、CAP1400、CAP1700装备国产化；单机容量在70〜100万千瓦 大型水轮机组乌冬德、白鹤滩等发电设备配套叶 片、上冠、下环等不锈钢铸件；超临界、超超临界 电厂建设项目配套低合金钢外缸和高合金耐热钢 阀门及内缸铸件；大型桥梁、石油钻井平台、矿场 建设等工程项目配套机架、壳体、端盖等大型碳钢 铸件；大功率船用发动机设备配套铸钢件；高铁用 高速大功率机车铸钢件5政策建议建议在钢液冶金质量提升、新型造型材料应 用、计算机辅助设计、绿色制造等几大领域给予支 持，对某些高端领域实现以高端铸造方法代替锻造 及其他制造方法的工程化评价给予支持。

第2章铸铁1国内外发展现状及发展趋势1.1 国内发展现状及发展趋势铸铁量大面广，企业近2万家，2014年我国铸 铁件产量为3380万吨(其中，灰铸铁 2080万吨， 球墨铸铁1240万吨，可锻铸铁 60万吨)，占当年 铸件总产量4620万吨的73.2% ;球墨铸铁在铸件中 所占的比重由2004年的25%增至2014年的26.8% , 球墨铸铁与灰铸铁的比例由 0.497上升到0.596我国铸铁行业在原辅材料、工艺装备、生产技术、检 测控制等方面均已具备生产高端铸铁件的能力1) 质量控制和检测(特别是检测)水 平稳步提升；(2) 原辅材料供应品种和质量有了很大改善；(3) 计算机CAD、CAM、CAE和炉前热分析 等技术手段日益受到重视，应用逐步增加；(4) 部分骨干企业的规模、装备和技术水平 已达到世界一流水平，并在国际竞争中取得明显优 势；(5) 部分产品的性能达到了国际先进水平；(6) 高铁机车转向架轴箱、变速箱、电机壳 等零件，风电轮毂、底座和数控机床横梁等关键零 部件已批量生产和应用；(7) 年产铸铁件万吨以上、生产设备较先进、 质量较稳定的厂已达上百家，多采用电炉或冲天炉-电炉双联熔炼，配有炉前氮氢氧测定仪、 真空直读光谱仪和扫描电镜等先进的设备和检测手段；(8) 一大批企业使用了国际水平的熔化、造 型和检测设备。

1.2 国外发展现状及发展趋势工业发达国家的铸件产量已从金融危机中恢 复过来，铸造厂的任务饱满，生产规模和专业化程 度高，铸件综合质量和技术经济效益好主要表现 在：(1) 普遍采用 CAD/CAE/CAM，重视通过产 品数值模拟和建立生产基础数据库等进行产品和工艺的前期优化设计，实现产品研发设计数字化， 铸造自动化水平普遍较高；（2）在造型、制芯方面，采用机械手，用视 觉系统监控组芯过程，铸件尺寸精度高，加工余量 小；（3 ）在铁液熔炼方面，除了采用光谱分析之 外，重视采用热分析技术，对炉前铁液质量进行精 确控制，包括化学成分如碳含量、硫含量等，同时 测量铁液的N、H、0含量，铁液质量稳定，化学 成分波动小；（4） 采用电炉熔炼、喂丝法球化和孕育处理 工艺，整个熔化、球化和孕育处理过程连贯，数字 化程度高，没有镁。