小型自由鍛件生產(chǎn)現(xiàn)狀分析與改進(jìn)

文/喻興娟，郭杭鋒，馮秋紅，盧杰·中國(guó)聯(lián)合工程公司

小型自由鍛件生產(chǎn)現(xiàn)狀分析與改進(jìn)

文/喻興娟，郭杭鋒，馮秋紅，盧杰·中國(guó)聯(lián)合工程公司

節(jié)能、減排是當(dāng)前我國(guó)的基本國(guó)策之一。國(guó)家“十二”五規(guī)劃明確提出了節(jié)能減排的目標(biāo)，即到2015年，單位GDPCO2排放降低17％，單位GDP能耗下降16％，非化石能源占一次能源消費(fèi)比重提高3.1個(gè)百分點(diǎn)（從8.3％到11.4％），主要污染物排放總量減少8％～10％的目標(biāo)。

工業(yè)化和城市化是中國(guó)走向現(xiàn)代化的兩大標(biāo)志。改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)城市化進(jìn)程明顯加快，目前已處于高速城市化的進(jìn)程之中。然而，城市化進(jìn)程的加快，也給中國(guó)的環(huán)境保護(hù)帶來(lái)了挑戰(zhàn)。環(huán)境污染問(wèn)題，尤其是空氣污染，其次是工業(yè)噪聲污染，可以說(shuō)是發(fā)展中難以避免的兩大問(wèn)題，嚴(yán)重制約著中國(guó)城市的健康發(fā)展。

小型自由鍛造現(xiàn)狀

環(huán)境問(wèn)題有待改善

改革開(kāi)放前，中小型鍛件生產(chǎn)大多屬于大型綜合性的機(jī)械制造企業(yè)的配套車間，只負(fù)責(zé)產(chǎn)品鍛件、工裝模具的生產(chǎn)，車間規(guī)模小，產(chǎn)能低。市場(chǎng)上，專業(yè)的中小型鍛件生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量不多，這些專業(yè)生產(chǎn)廠大多數(shù)規(guī)模小，投入少，裝備普遍較差，大多以普通鍛錘為主要生產(chǎn)設(shè)備，產(chǎn)能有限，專業(yè)化、規(guī)?；图s化程度低，加上環(huán)保設(shè)施投入少，不同程度存在振動(dòng)、噪聲及廢氣煙塵等污染。

隨著城市化進(jìn)程的加快，生產(chǎn)企業(yè)的改造擴(kuò)建和企業(yè)改制的推進(jìn)，許多企業(yè)搬遷到了開(kāi)發(fā)區(qū)或城郊結(jié)合部。有條件的城市在遠(yuǎn)離城市的工業(yè)園區(qū)規(guī)劃了專門的鑄鍛工業(yè)園，將外遷的鑄鍛生產(chǎn)企業(yè)、車間進(jìn)行整合，集中整治管理。作為企業(yè)配套的、以鍛錘為主要生產(chǎn)設(shè)備的小型鍛造因規(guī)模小、能耗大、振動(dòng)、噪聲和廢氣煙塵等污染，搬遷擴(kuò)建后的新廠區(qū)因位于開(kāi)發(fā)區(qū)或城區(qū)外圍，但因環(huán)保要求，大多被無(wú)情“下崗”，只能將小鍛造車間搬遷到郊外或者將生產(chǎn)所需的鍛件擴(kuò)散到農(nóng)村偏遠(yuǎn)小廠協(xié)作。而這些小鍛造廠因規(guī)模小，對(duì)環(huán)保上的投入往往不足，環(huán)保設(shè)施相對(duì)簡(jiǎn)陋，又疏于管理，不同程度地存在廢氣煙塵、噪聲和振動(dòng)等環(huán)保問(wèn)題，附近居民要求關(guān)?！靶″懺臁钡暮袈暫芏?，有關(guān)部門不得不抽調(diào)人力物力來(lái)處理協(xié)調(diào)此類投訴。這與當(dāng)前我國(guó)構(gòu)筑和諧社會(huì)的大環(huán)境不協(xié)調(diào)。

能耗問(wèn)題有待重視

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)大小鍛造廠將近一萬(wàn)多家，大部分職工少于100人，產(chǎn)值不到3000萬(wàn)。這些小鍛造廠的加熱設(shè)備80％是火焰爐，而其中的80％又是直接燃煤爐或是以煤為第一燃料的熱煤氣爐，這些爐型陳舊，加熱質(zhì)量難于控制，鍛坯氧化脫碳嚴(yán)重，內(nèi)部質(zhì)量難于保證；而且熱效率低，能源浪費(fèi)嚴(yán)重，大部分鍛造加熱爐熱效率維持在10％～20％的水平。讓人擔(dān)憂的是，我國(guó)大量燒煤的爐子效率更低，環(huán)保也難于達(dá)標(biāo)。與此同時(shí)，對(duì)金屬塑性成形技術(shù)提出了更高的要求和發(fā)展方向，即精密化、數(shù)字化、高效化、輕量化和節(jié)能化。表1和表2是中國(guó)鍛壓協(xié)會(huì)近幾年對(duì)鍛造行業(yè)調(diào)查統(tǒng)計(jì)的國(guó)內(nèi)外自由鍛經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)。

從上述表格可以清楚地看出，我國(guó)自由鍛行業(yè)與國(guó)外相比，人均產(chǎn)量低，能源成本高，人均產(chǎn)值低，人工工資低。

表1我國(guó)自由鍛行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

表2國(guó)外自由鍛行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

鍛造行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

節(jié)能、減排已成為當(dāng)今世界的主題，其約束性指標(biāo)的確定體現(xiàn)了國(guó)家的意志和對(duì)社會(huì)的鄭重承諾。目前我國(guó)的鍛壓行業(yè)仍然存在能源消耗高、材料利用率低等問(wèn)題，設(shè)備、工藝、管理相對(duì)落后，面臨能否可持續(xù)發(fā)展的考驗(yàn)。在不久的將來(lái)，國(guó)家必將會(huì)出臺(tái)相關(guān)政策，來(lái)引導(dǎo)和推動(dòng)鍛造行業(yè)向著節(jié)能減排方向發(fā)展，并且政策力度較其他低能耗、低排放行業(yè)更大。

未來(lái)鍛壓行業(yè)的發(fā)展方向必然是節(jié)能、低成本、注重保護(hù)環(huán)境，降低污染排放，生產(chǎn)過(guò)程科學(xué)化、企業(yè)文明現(xiàn)代化，以低消耗為載體，追求技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益最大化。為適應(yīng)科學(xué)發(fā)展觀和可持續(xù)發(fā)展的理念，“十二五”期間鍛壓行業(yè)將面臨許多挑戰(zhàn)，例如專業(yè)化和規(guī)?；蛔愕?，需要行業(yè)在新的競(jìng)爭(zhēng)壓力面前，借鑒國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，更新發(fā)展模式和理念，抓住產(chǎn)業(yè)調(diào)整和發(fā)展轉(zhuǎn)型的機(jī)遇，努力完成“十二五”規(guī)劃目標(biāo)。鍛壓行業(yè)2015年的目標(biāo)是：機(jī)械基礎(chǔ)零部件、關(guān)鍵特種材料和基礎(chǔ)制造工藝發(fā)展滯后的局面初步得到改觀，產(chǎn)業(yè)規(guī)模和自主創(chuàng)新能力取得顯著提升，部分基礎(chǔ)工藝水平達(dá)到國(guó)際先進(jìn)，基本能滿足國(guó)內(nèi)裝備制造業(yè)發(fā)展需求。平均能源消耗降低20％，平均材料消耗降低4％，全員勞動(dòng)生產(chǎn)效率提高1倍，人員工資提高80％～100％。

要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，必須徹底整頓、改造規(guī)模小、能耗高、存在噪聲振動(dòng)污染的某些小型鍛造企業(yè)，提高工作效率，按市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式辦企業(yè)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的現(xiàn)代化。堅(jiān)持走專業(yè)化生產(chǎn)的道路，也就是按不同類型、尺寸及重量的鍛件采用不同的成形工藝大規(guī)模組織生產(chǎn)，降低成本，采用先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，發(fā)展鍛造生產(chǎn)的現(xiàn)代化，實(shí)現(xiàn)鍛件生產(chǎn)的高效、低耗、低成本和低污染。

小型鍛造設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)

鍛造工藝的出現(xiàn)已有兩千多年的歷史，鍛錘由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)費(fèi)用低、操作方便、成形速度快、適應(yīng)性強(qiáng)和投資少等特點(diǎn)，一直沿用至今。鍛錘的種類有空氣錘、電液錘和液壓錘等。我國(guó)是應(yīng)用鍛錘數(shù)量最多的國(guó)家之一，據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，擁有1t以上的各類自由鍛錘2000臺(tái)。這些鍛錘大多采用傳統(tǒng)的在砧座下設(shè)置硬質(zhì)墊木的非隔振安裝方法，1t以上鍛錘基礎(chǔ)振動(dòng)強(qiáng)度通常都在85dB以上。工人長(zhǎng)期在這種噪聲振動(dòng)強(qiáng)度下工作，身體健康不同程度地受到傷害，可能產(chǎn)生各種各樣的職業(yè)病。

雖然新型的程控鍛錘打擊能量可以按需要在最大能量范圍內(nèi)通過(guò)程序任意設(shè)定，打擊噪聲有所減低，打擊頻率有所降低，但噪聲始終存在，不可避免，也無(wú)法與液壓機(jī)相比。鍛錘基礎(chǔ)可以采用彈性阻尼減振基礎(chǔ)，來(lái)減少振動(dòng)對(duì)外界的影響，但我國(guó)現(xiàn)有的小型鍛造企業(yè)往往規(guī)模小，資金實(shí)力不夠雄厚。一般結(jié)構(gòu)形式的減振裝置雖然造價(jià)相對(duì)較低，但減振效果不大，使用壽命也有限。質(zhì)量好的減振裝置效果雖好，但投資大，一般的小型鍛造企業(yè)不愿意花大筆的錢埋在地下。另外，即使采取了減振措施，打擊噪聲還是無(wú)法避免。導(dǎo)致能耗、振動(dòng)、噪聲大、工作環(huán)境惡劣成了某些小型鍛造企業(yè)的代名詞。

鍛造液壓機(jī)的出現(xiàn)僅有一百多年的時(shí)間。隨著國(guó)際上機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手段的不斷進(jìn)步和液壓系統(tǒng)、液壓元件以及控制手段的提高，具有較高技術(shù)含量的雙柱斜置式快鍛壓機(jī)已逐步發(fā)展成熟，鍛造壓機(jī)技術(shù)發(fā)展迅猛，有逐漸取代高能耗、高污染的普通自由鍛錘之勢(shì)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在20世紀(jì)六七十年代，工業(yè)比較發(fā)達(dá)的美、英、日、蘇、西德等24個(gè)國(guó)家20MN級(jí)以下的自由鍛壓機(jī)占81％以上。由此可見(jiàn)世界上鍛造液壓機(jī)發(fā)展的動(dòng)向和特點(diǎn)，即重點(diǎn)發(fā)展能耗低、動(dòng)作速度快、運(yùn)行平穩(wěn)和操作視野大的小型雙柱快速鍛造液壓機(jī)。

目前我國(guó)擁有各類自由鍛造壓機(jī)500臺(tái)以上，其中8～20MN約200臺(tái)，僅占40％。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前擁有1t以上的各類自由鍛錘2000臺(tái)。若將上述自由鍛錘由1000臺(tái)小型快鍛壓機(jī)來(lái)代替，則20MN以下的壓機(jī)在所有自由鍛壓機(jī)中所占比重將提高到80％，與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家水平相當(dāng)。

我國(guó)在20世紀(jì)70年代中期，在機(jī)械工業(yè)部有關(guān)部門召開(kāi)的“鍛壓技術(shù)發(fā)展方向座談會(huì)”上，與會(huì)代表一致認(rèn)為以小型快鍛液壓機(jī)代替普通自由鍛錘進(jìn)行鍛件生產(chǎn)，不僅易于實(shí)現(xiàn)主機(jī)及配套設(shè)備的機(jī)械化、自動(dòng)化，改善工人的勞動(dòng)條件，提高生產(chǎn)率，而且用其生產(chǎn)的鍛件質(zhì)量也比較穩(wěn)定，能源可得到比較合理的利用。所以，用新型鍛造液壓機(jī)逐步更新1t以上能力的普通自由鍛錘，是鍛造設(shè)備的發(fā)展方向。

希望與建議

鍛錘具有液壓機(jī)無(wú)可比擬的特點(diǎn)，因此在中、小鍛件的生產(chǎn)中還占有相當(dāng)?shù)姆蓊~，不可能被完全替代。電液錘屬于定能量打擊設(shè)備，雖然在能量控制精確、自動(dòng)化程度方面不如液壓機(jī)，但其靈活機(jī)動(dòng)，更適合單件小批量生產(chǎn)。液壓機(jī)屬于定行程的設(shè)備，效率高，更適合大批量生產(chǎn)。

⑴整合小型鍛造企業(yè)，成立大型、專業(yè)性生產(chǎn)企業(yè)，規(guī)模生產(chǎn)。借鑒國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，更新發(fā)展模式和理念，抓住產(chǎn)業(yè)調(diào)整和發(fā)展轉(zhuǎn)型的機(jī)遇，整合小型鍛造企業(yè)，成立專業(yè)性的中小型鑄鍛件生產(chǎn)企業(yè)，專業(yè)化、規(guī)?；?、集約化。將小鍛造廠的數(shù)量減少到2000～3000家，產(chǎn)值規(guī)模擴(kuò)大至1～2億。新增適合于批量生產(chǎn)的先進(jìn)裝備，推廣使用適合于批量生產(chǎn)的小型快鍛液壓機(jī)，高效、節(jié)能、環(huán)保。配套完善的環(huán)保設(shè)施，樹(shù)立精打細(xì)算的管理思路，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的公平競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中，憑著快速敏捷的反應(yīng)，靈敏的嗅覺(jué)，創(chuàng)新周到的服務(wù)，提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。

⑵加快研制系列小型快鍛液壓機(jī)。目前我國(guó)已投入使用的小型快鍛液壓機(jī)系列規(guī)格還不多，選擇余地不大，規(guī)模生產(chǎn)系列小型快鍛液壓機(jī)的廠家也不多，大多仍為常規(guī)的自由鍛液壓機(jī)，速度慢，控制精度不高，機(jī)械化、自動(dòng)化程度不高，沒(méi)有快速換砧裝置、鍛坯調(diào)頭用轉(zhuǎn)料車等輔助設(shè)施，也沒(méi)有配套鍛造操作機(jī)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)壓機(jī)與操作機(jī)的聯(lián)動(dòng)與同臺(tái)集中操作。希望有更多的鍛壓設(shè)備生產(chǎn)廠家能研制出更多的適合于小型鍛件生產(chǎn)的系列小型快鍛液壓機(jī)，既有鍛錘的優(yōu)點(diǎn)——維護(hù)操作方便、速度快、適應(yīng)性強(qiáng)、投資省，又有液壓機(jī)的優(yōu)點(diǎn)——噪聲低，振動(dòng)小，能源轉(zhuǎn)換率高?？v觀青島華東、蘭石及西重所等快鍛液壓機(jī)廠家，小型快鍛液壓機(jī)規(guī)格有5MN、6.3MN、8.0MN、10.0MN等，不同的廠家各有側(cè)重。希望有更多的廠家研制出更多系列規(guī)格的小型快鍛液壓機(jī)，尤其是能替代目前數(shù)量較多的1t、2t鍛錘的更小規(guī)格的液壓機(jī)，并配套與之相匹配的鍛造操作機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)操作機(jī)與壓機(jī)的聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)同臺(tái)集中聯(lián)動(dòng)控制。

⑶加快研制生產(chǎn)新型鍛錘。德國(guó)Lasco公司，采用全液壓雙動(dòng)落錘技術(shù)，生產(chǎn)的電液錘不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，而且具有極為周到的運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、故障診斷系統(tǒng)、能量自控系統(tǒng)及程序打擊控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)打擊能量的精確控制，噪聲相對(duì)較低，采用“X”形導(dǎo)軌，鍛件精度高，材料利用率高。雖然國(guó)內(nèi)鍛錘生產(chǎn)廠家已研制生產(chǎn)出系列程控液壓鍛錘，能耗、噪聲、控制精度等各項(xiàng)性能指標(biāo)有了很大的改進(jìn)與提高，但與國(guó)際先進(jìn)公司生產(chǎn)的鍛錘相比，還有一定的差距，有待進(jìn)一步改進(jìn)提高。

⑷更新與改造現(xiàn)有鍛錘。建議有條件的小型鍛造企業(yè)，對(duì)現(xiàn)有鍛錘進(jìn)行各方面的技術(shù)改造，增加能量自控系統(tǒng)及程序打擊控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鍛錘打擊能量的精確控制，在一定程度上降低噪聲，鍛錘基礎(chǔ)增設(shè)先進(jìn)的彈性隔振系統(tǒng)，大大降低鍛錘振動(dòng)對(duì)附近土壤和建筑物的影響。

⑸改造現(xiàn)有加熱爐，提高熱效率，降低能源消耗，煙氣經(jīng)脫硫除塵后排放。加熱熱源盡量采用天然氣，燃燒充分，熱效率高，能耗低，廢氣煙塵排放量少，鍛坯加熱質(zhì)量易控制，氧化脫碳少，鍛坯內(nèi)部質(zhì)量有保證。沒(méi)有天然氣源、只能采用原煤的地區(qū)，建議采用清潔燃煤氣化系統(tǒng)集中供應(yīng)煤氣。該系統(tǒng)可提高燃煤氣化率10％～23％，改進(jìn)了加料燃燒方式，燃料適應(yīng)性強(qiáng)、設(shè)備簡(jiǎn)單、燃燒效率高、高效脫硫、氮氧化物排放低等。

⑹在現(xiàn)有廠界、鍛造廠房周圍種植高大茂密的灌木，減低煙塵、噪聲對(duì)外界的影響。

結(jié)束語(yǔ)

希望通過(guò)上述措施，現(xiàn)有的小型鍛件生產(chǎn)企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)減少?gòu)U氣煙塵排放，降低噪聲振動(dòng)污染，降低能源消耗，徹底解決鍛件生產(chǎn)與環(huán)保、節(jié)能和減排的矛盾，讓鍛造這項(xiàng)千年工藝在新時(shí)期，發(fā)揮獨(dú)特的貢獻(xiàn)作用，構(gòu)建“節(jié)約型、環(huán)保型、可持續(xù)發(fā)展的”和諧社會(huì)。