摘要：铸造是能耗大户，铸造方面的环境保护，不仅与工艺有关，而且与铸造装备有很大的关系，本文主要介绍了我国铸造企业的环保现状、采取的措施及发展前景。
关键词：铸造装备；环保；熔炼；造型；制芯；砂处理；清理；再生；
1.我国铸造能耗及污染物现状
下表1-1是2006年统计的全球主要铸件生产国的铸件生产企业数（部分数据为2005年以前数据）
在我国铸造行业耗能占机械工业总耗能的25%~30%。我国每吨铸件的能耗指标远远高于发达国家。
下表1-2是几个主要国家每吨铸件能耗
表1-2主要国家每吨铸件能耗
国家
日本
德国
美国
英国
中国
能耗kgce/t
334
356
364
536
830
我国每吨铸件能耗也在逐渐下降，已经由800多kg标煤下降到400kg左右，下表1-3是笔者近年经历的几个铸造项目的能耗指标。
表1-3几个铸造项目的能耗指标
工厂编号
1
2
3
4
5
6
648
550
335
666
670
391
我国1吨铸件的三废排放量是发达国家的10倍左右。即每生产1吨合格铸件，大约要排放粉尘50kg，废气1000~2000m3，废砂1~1.3t，废渣300kg，按此计算，整个铸造行业2006年排放污染物总量为：粉尘150万吨，废气300~600亿m3，废砂3000万吨，废渣900万吨。
下表1-4是我国和德国铸造车间排放标准比较
表1-4我国和德国铸造车间排放标准
车间位置
熔化炉
铁液转运/浇注
砂处理
落砂/铸件冷却器
抛丸/清理
打磨
制芯车间
德国mg/Nm3
20
中国mg/Nm3
150
80
发达国家铸造厂用于环保的投资占整个投资的20%~30%，而我国只有5%~8%。
2.铸造工艺及装备方面的节能、减排措施
2.1选择能耗低、污染少的铸造工艺
铸造的工艺种类很多，每种工艺形式都有其特点，其能耗指标和对环境的污染程度都不一样，在选择工艺形式时，最好选择能耗低，污染少的工艺，如：消失模铸造、V法铸造、压铸等。
2.2工艺改进
将铸件加工余量减少，改变不合理的操作工艺，多种铸件拼箱、热芯盒固化温度降低、寻找新的粘结剂等，也是降低能耗的一个有效措施。
为了减少砂子用量，砂芯都采用抽芯工艺，抽心工艺比不抽心工艺可以减少10%~15%左右的砂量。
2.3铸造装备方面措施
2.3.1熔炼设备
把生铁等炉料熔炼为合格的铁液，要消耗大量的能量，从某种意义上说，铸造如何节能，最根本的就是如何将每吨铁液的能耗降低。
不同的熔炼设备，其能量利用率是不同的，一般来讲，中频感应电炉总效率可达73%~75%，而冲天炉的热效率一般在40%~55%，因此，人们往往认为中频感应电炉比较节能，这种观点是很不全面的，因为如果考虑了煤或水能转化为电能的效率，两者应该基本一样，关键是两者的运行成本、对环境的污染程度。因此，新建铸造项目都要对熔炼成本进行比较，以确定采用哪种熔炼工艺，影响熔炼成本的因素有：设备折旧、占地面积分摊、原材料费用、运行费用、环保治理费用、人工费等。目前，在现有的设备、原材料价格基础上，分析结果是中频电炉熔炼比冲天炉熔炼成本略低一点且环境污染少。
此外，炉料准备对节能降耗也有很大关系，如果炉料内有4%的杂质，将会有4%的能量熔化这些杂质，为此，新建铸造项目通常对生铁、废钢、浇冒口等都要进行抛丸处理。另外，太大或太小的炉料都会影响熔炼的效率和质量，为此，通常要对炉料的块度进行处理。为了将碎焦碳重新利用，一般要用压块机进行压块。为了减少新生铁块的加入，也要将废铁屑压制成块。但就目前的情况来看，国内还没有专门生产用于炉料准备的这些设备。
为了节能降耗，在操作工艺上，许多企业也制定了详细的规程，炉后配料的自动化也节省了能源，比如原来配料要天车一次一次的跑，现在定点取料，一次配料成功。
浇注后剩余低温铁液的利用，也是节能的一个很好措施。
熔化工部的余热利用也是节能的一种很好形式。目前，已有一些厂将冲天炉的余热用于车间采暖、烘烤砂芯，据介绍仅此一项，就能使车间采暖耗能降低60%以上，也有一些厂用电炉的冷却水热量，经交换用于职工洗澡。
2.3.2造型设备
目前，我国大多数铸造企业的造型设备比较陈旧，因此，造型质量和型废率较高，只有少数企业造型设备选用KW公司、HWS公司、DISA公司、力劲公司、GK公司、意大利IMF公司等国际一流的设备。在铸造方面，造型的能耗不算太高，但以下方面与能耗关系密切。
1）设备可靠性
设备可靠性的好坏，将直接影响造型线的开动率，为了提高设备可靠性，减少由于不正常停机造成的损失，建议有条件的企业暂时还要进口造型线，如果是国产造型线，建议元器件选用进口产品，选用性能好、寿命长的密封件。
对于可靠性高的一条造型线，可节省操作工人2-3名。同样，造型线的维修费用也低，而造型线的开动率却越高。
2）设备精度
造型线是一个系统工程，其检验系统好坏的标准就是生产出的铸件精度。目前，国产造型线的合箱精度一般在0.3-0.5mm之间，进口的造型线合箱精度一般在0.08-0.23mm之间，钻气眼机钻孔位置精度国产机一般在2mm之内，进口机可达1mm之内。高的设备精度，其造型线的废型率就低，型腔质量也好。
一个好的造型设备，不仅生产率高，而且其型废率可降低到1%以内，同时，由于造型精度高，铸件的余量就可以少，从而同样的铁液可以生产出更多的铸件，在型板布置时，就可以更加紧凑；由于铸件精度高，加工余量少，后期加工费用也大大降低。
在我国同样生产一个品种的铸件，有的废品率高达20%左右，有的在2%以内，其中的节能效果显而易见。
3）可维修性
2.3.3制芯设备
主流的制芯工艺有壳芯工艺、热芯盒工艺和冷芯盒工艺，其各具特色：
壳芯工艺制作的型芯耗砂量少重量轻、排气性好、吸湿性低便于存放；覆膜砂流动性好利于成型，但覆膜砂的成本较高，能耗大。
热芯盒工艺制作的型芯耗砂量多、重量大、排气性低于壳芯，但吸湿性低便于存放，热芯盒砂的成本较低，但能耗大。
冷芯盒工艺制作的型芯耗砂量多、重量大、排气性低于壳芯、吸湿性高不利于存放，但能耗低、生产率高，适合于型芯量大且品种少的场合。为适应造型线高效生产的要求，目前，多数采用冷芯盒制芯。
为了减少排放和能耗，砂再生系统多家正在研究和应用。
通常来讲，采用品牌制芯机要比一般制芯机成品率提高2%~3%左右。
对于发动机缸体等铸件，为了提高制芯精度和成品率，我国多数铸造企业采用制芯中心，设备选用进口西班牙LORAMENDI公司、德国HOTTINGER公司、意大利FA公司及苏州明志等产品。
2.3.4砂处理设备
砂处理设备的关键是如何稳定、均匀的向造型线供应合格的型砂，目前，多数厂家选用的是比较落后的混砂机，有的甚至没有混砂机，手工混制，只有少数生产高档铸件的企业，混砂机和砂冷却器及在线检测装置等选用EIRICH公司、KW公司、DISA公司、美国SIMPSON公司产品，由于在线检测装置的应用，大大减少了型砂的批量不合格，同时，在线检测装置也逐渐由事后检测改为过程控制。
为了提高型砂质量，一般旧砂斗都采用3~4个的形式，旧砂往每个旧砂斗中加入是阶段性的，从旧砂斗中的出砂是均匀给出的，这样，保证了送往混砂机的砂是不同阶段的旧砂，从而稳定混砂质量。
对于相当一部分铸件，除尘器收集的废灰，加入混砂机后不仅能提高铸件表面质量，而且还能降低煤粉、粘土的加入量，因此，为了减少灰份排量，提高铸件质量，目前新铸造厂都在砂处理车间设置一个废灰发送间，将除尘器的废灰直接发送到混砂机上方的灰斗内。
为了减少排放，往往也将冷却器的一级旋风除尘器收集物直接加到回砂皮带上。
2.3.5清理设备
铸件能耗大的另一原因是热处理的能量。从某种意义上说，铁液从形成铸件后直至冷却到常温的能量释放全是无用功，如何利用这部分能量，是铸造节能、降耗、减排的又一关键。
一般来说，在编制铸造工艺时，要尽量减少铸件的热处理，如果必须热处理的，要利用余热退火或震动时效，对于退火炉的热量，又可以利用起来进行烘砂芯、烘消失模的模片等。据统计，利用余热退火，每吨铸件可节约100度左右的电量。
为了改善清理的劳动环境，对于中小铸件，多数厂家已由原来的手工砂轮机打磨改为液压机压去飞边、毛刺。
多数清理选用DISA公司、ISPC国际表面处理有限公司等产品。
3.污染物治理设备
对于以上废灰、废渣、废水、废气及噪声的处理设备，我国基本没有专门的设备制造商，铸造环保设备多数由铸造设备主机厂提供，因此，铸造环保设备的研发能力和投入相对较少。
铸造废砂量占整个废弃物比例最大，众所周知，生产1吨铸件一般要产生1到1.5吨的废砂，我国目前每年有3000万吨废砂排放，随着企业用电、水和油成本的上升，废砂的运输和处置成本逐年上升，每年的废砂处置费用成为企业一个不小的负担，且带来了严重的环境污染，因此，废砂如何再生利用，变的非常关键和重要。目前，通过热法和机械再生的砂回收率可达到68％～90％，同时，再生砂的性能高于新砂，各种粘结剂的加入量也少，每吨废砂处理费用低于新砂费用20%~30%。
对于其它废弃物，也有用于生产步道砖、窨井盖、水泥的。
但对于浇注的烟气、冷却通廊的烟气、制芯车间的气味等，还没有很好的处理办法。目前，只有少数1-2家进行了处理，其效果有待进一步验证。
对于通风除尘系统的风机要选用高效低噪风机，采用减振基础和柔性接口，并尽量将风机设置单独的风机间中或采用隔音房。对产尘产噪的工艺设备设置密闭排风罩隔声抽尘，并尽量将其布置在车间中部，噪声级较高的工部总图布置时尽量远离厂界，减少其对厂界的影响。合理绿化能起到隔声降噪和防尘作用，可在铸造车间与厂界空闲地带种植常年绿叶和密叶树种，形成减噪防尘林带。
4.前景预测
4.1环保节能型的铸造工艺将被广泛应用。
无粘结剂或环保型粘结剂的铸造工艺逐渐被应用，铸造企业将实行准入制度，没有一定规模，不具备环保条件，将不能进行生产。
4.2各种专业的铸造环保设备及节能设备厂家逐渐增多
比如：砂再生设备，三乙胺尾气处理设备、各种铸造工艺的除尘设备、浇注烟气处理及余热利用设备、冷却通廊烟气处理及余热利用设备、制芯车间的气味处理设备等等。
4.3铸造企业的服务面将逐渐变宽
目前，新建的铸造厂不仅要求能够生产出合格的铸件，而且都有一定的新产品开发能力，多数设置了研发中心、试制车间、理化室等，不仅如此，为减少成本和节约资源，还设置了粗加工或精加工车间，以减少废品铸件的往返运输。厂区物流和工序物流变得越来越重要了。
4.4新的铸造环保标准将不断出现
《铸造防尘技术规范》（GB8959-2007）已经发行，有关铸造方面的治理和排放标准将逐渐提高，比如《大气污染物综合排放标准》；《工业炉窑大气污染物排放标准》；《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》等等。
4.6铸件的精度、强度将越来越高
铸件轻量化是节能的一项重要措施，加工余量和拔模斜度越来越小，且逐渐为零。同时，市场竞争越来越激烈，铸件精度不高、强度不好，将没有市场空间，将来活跃在中国铸件市场的主角将是高精度、高附加值铸件。