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ARL easySpark 1160火花直读光谱仪
-铸铁行业介绍
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球墨铸铁冶金质量的评价
与智能调控-杭州会议
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优化生产与成本管理
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铸造厂粉尘与废气治理及除尘设备选型指南
（湖南华中天地环保科技有限公司 刘百灵 高级工程师）
一、工业企业环保治理基本知识 达到现场洁净生产、有组织及无组织排放均稳定达标、
1、什么是环保治理：环境污染治理，保护人类生存 节能减排的目的。
环境，保护地球村。 6、什么是粉尘污染：主要是悬浮状粉尘污染，
2、环保治理内容包括哪些方面：大气污染、水污 易造成人体肺部病变或损害。一般对于颗粒物粒径
0.3um以上至75um的悬浮粉尘为主的粉尘污染（大
染、土壤污染、固废污染、重金属污染、噪音污染、光 部分20um以上粉尘会自行沉降），会被人吸入呼吸
污染、热能污染、电磁污染、辐射污染、毒害污染，等 道甚至肺部且2.5um以下细微粉尘易被肺泡吸附，
等； 从而可能导致呼吸道病、尘肺病及毒害的情况。
75um以上较大颗粒粉尘一般会就近很快沉降，不易
3、什么是大气污染：我们人类最重要的赖以生存 被吸入，特细粉尘则不易被吸附，大部分被呼出。
的空气的污染，包括粉尘、废气污染，有害有毒，是目
前最大的污染，比如雾霾，就是比较明显的大气污染现 7、什么是废气污染：对于大气污染中颗粒超
象。 细且有异味或毒害的气体对人身体的损害。一般粉
尘粒度小于0.3um以下，能够穿透布袋造成无法过
4、铸造厂环保治理：最主要的就是大气污染，包括 滤阻拦收集容易扩散的近气态颗粒物，我们称为废
粉尘污染、废气污染，其次是固废污染、噪音污染、水 气、烟气，大部分为有机废气，一般含苯类，部分
污染； 含SO、NO等有毒有害物质，大多气味难闻，身体
不适。
5、污染治理原则：对于工业生产大气污染治理，首
先应该是源头控制，其次是污染发生点局部空间治理，
再次是整体空间治理。最终达到：以最低的能源消耗，
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8、什么是烟尘：就是既含有较浓粉尘，又含有一定 烧、沸石转轮、活性炭等措施。含氮、含硫时还需要脱
废气，颜色偏灰黑或黄色的大气污染物； 硫脱硝。
9、什么是烟气：含细微粉尘多为废气的浅色大气污 活性炭吸附因为解吸、再生效果不佳及固废处理等
染物。 原因，一般不再作为主要废气治理手段，只作为最后一
级加强效果。
10、什么是废气：是有机废气的简称，一般有异味
（统称恶臭味，刺鼻气味），多有毒害成分，其含粉尘 UV光解、低温等离子是将有机废气直接分解为
非常少，多无色，或者浅色，闻后可导致头晕眼花、心 CO2、水，因此不会形成二次污染。是目前较环保的废
脏难受、呼吸急促，甚至中毒危及生命。 气治理方式之一。且风阻小，功耗低！
二、工业粉尘治理须知 涉及焦炭、天然气等燃烧等工序，如冲天炉、天然
准确来说，就是治理工业生产过程中产生的可悬浮 气炉熔炼及燃烧，会产生超标的S、N，需要脱硫、脱
销，目前的脱硫脱销工艺技术已经较为成熟，但脱硫的
一定时间会损害工作人员身体健康的粉尘。多为20um以 二次污染问题就是雾霾的主因之一，治理面临困难，因
下粒径粉尘。 此从长远考虑冲天炉尽量不要再上，有必要需主动改中
频电炉熔炼。
治理方法：首先要从生产设备、工艺过程优化、原
材料方面进行设计，尽量减少粉尘的产生；既然已经产 四、工业粉尘及废气综合治理：
生，则一般采用有效的收集罩，再通过预处理，之后再 1、综合治理：实际上烟尘中既含除尘，又含废气，
经过湿法或干法除尘过滤系统，或组合除尘方式，达标
排放，重点要持续达标。 需要综合治理。就是既要过滤粉尘，还要去除废气（臭
味），一般采用多级方式，即：
过滤系统常采取：一级或两级除尘，一级除尘常为
水洗喷淋、重力、惯性、静电除尘，二级除尘一般采用 必须先过滤粉尘，再进行废气治理。否则粉尘会很
布袋除尘、静电除尘。 快损害废气治理设备，废气治理效果会打折或者使用寿
命大幅缩短，甚至设备部件很容易损坏。如UV光解设备
铸造厂粉尘治理（除尘）：铸造厂大部分生产环节 的紫外灯管很快就会被粉尘沾满而失效。
都会产生粉尘，如自原材料预处理、加配料、熔炼、出
铁（钢）、孕育、铁水转运、球化、浇铸、冷却、脱 2、粉尘过滤一般采用：旋风、水浴、喷淋（脱
模、落砂、砂处理、造型、壳芯、制模、打磨、焊补切 硫），或者布袋除尘等；
割、抛丸清理、喷涂等环节都会产生粉尘，需要治理。
3、废气治理一般采用：UV光解、低温等离子、活
特别提示：铸造厂粉尘治理需要达标排放（50mg以 性炭吸附之一或者组合串联。
下），绝大部分情况下必须经过布袋除尘！极少数极低
浓度粉尘才可能采用其它方式达标排放！ 五、铸造粉尘治理设计及设备选型
1、铸造厂各环节均有粉尘产生，特别是以熔炼、浇
三、工业废气治理须知
准确的说，就是治理工业生产过程中产生的有毒有 铸冷却、落砂、砂处理、造型、清理等粉尘更大，均需
要治理！
害有机废气，多含苯、胺等有毒有害成分。
铸造厂涉及粘接剂、高温熔解、树脂、白模、塑料 2、一套好的粉尘治理系统首先必须科学合理综合设
计！选择既专业有具有行业丰富经验的厂家非常重要！
等挥发性溶剂等，会产生较为刺鼻的有机废气，需要进 市场上做设备的厂家很多，但真正懂除尘系统设计的并
行治理，如：制芯、树脂砂覆膜砂浇铸、消失模、木 不多！
模、喷涂等。
3、首先要选择最优的收尘方式及收尘罩，好的收尘
废气治理一般采用：UV光解、低温等离子、催化燃
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方式能够保证收尘效果、降低风量、风压最终是风机能 定，价格较高，体积小，运维检修方便，排放指标可达
量消耗！这个需要根据生产设备及工艺情况在不影响生 15mg以下，甚至可达5mg以下！欧洲国家优选设备，
产的情况下来设计，总之，一套最好的除尘系统首先必 是目前我国环保管控越来越严形势下优选的布袋除尘
须有最好的收尘装置。 器！
4、其次是管网设计及布置、风量分配、压损计算 比如，我司2017年为新兴铸管集团下属河北武安、
等，即系统设计，优化科学的系统设计是确保系统能够 湖北黄石两大企业多套中频电炉大型除尘系统就是选择
高效低耗稳定运行的前提条件； 这种超低排放除尘器，风量分别是20万、30万，高压变
频、智能控制，排放要求分别是10mg、15mg，实测均
5、最重要的环节是除尘器的配置及选择，选型要 达到5mg以下！而且一次建成即顺利竣工验收投产，安
点是：稳定达标排放，可靠持续节能运行，运维成本 装了在线监控，运行持续稳定达标！
低。
现场图例：
（1）在目前排放标准大幅提高的形势下，除尘系统
选择必须包括布袋除尘器（或者滤筒）！ （2）HFD脉冲扁布袋除尘器：
欧洲技术设计，顺流式结构，压缩空气脉冲反吹在
（2）对于粉尘浓度较高的系统，应在布袋除尘器前 线清灰，清灰效果一般，滤袋寿命较短，排放指标可达
增加旋风等惯性重力除尘作为第一级，布袋除尘器作为 30mg甚至20mg，适宜于小风量场合，但大风量时实测
第二级； 不能保证持续稳定达标，价格中等，体积较小，维保不
太方便。
（3）对于含油、含水汽、火星的烟尘，还必须进
行预处理再进入除尘系统，否则会造成布袋除尘器及系
统失效！表现为滤袋粘结、寿命大幅缩短、甚至起火烧
毁。
（4）风机及电机的配置选型非常重要，需要选择优
质高能效低噪音风机，确保系统运行高效、节能。
（5）排气筒的高度设置需符合国家标准，还需要设
置检测口、检测平台及安全爬梯、雨帽等。
6、布袋除尘器的选择：
根据排放标准及持续稳定达标要求，布袋除尘器是
系统关键设备，设计及选型时必须高度重视！
目前主流的布袋除尘器包括：HFS反吹风智能清灰
扁布袋除尘器、HFD脉冲扁布袋除尘器、LQG(D)M高
（低）压脉冲清灰圆布袋除尘器、HBHA超细纤维滤筒
式除尘器；其主要特点如下：
（1）HFS反吹风智能清灰扁布袋除尘器：
采用欧洲（德国、丹麦）先进技术设计，又称欧标
超低排放扁布袋除尘器，目前是最先进成熟的布袋除尘
器，顺流式结构、特选必达福优质滤材、反吹风机智能
离线清灰、清灰效果最佳、滤袋使用寿命长、智能控制
粉饼层技术确保过滤效果长期稳定达标，最适宜于安装
在线监控的场合，优化在线的风量自适应自动调节技
术，确保即使多收尘点风量变化情况下收尘效果持续稳
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图例： 子，加之臭氧作用，使之变为CO2和水，无二次污
（3）LQG(D)M高（低）压脉冲清灰圆布袋除 染；需保证废气入口粉尘浓度小于100mg以内（越
尘器： 低越好，便于维护）；废气通过速度需保证废气被
光照3-5s以上。分解效果可达90％以上，；如果需
加强效果，可以在后面增加低温等离子，或者活性
炭吸附，则效果可达98％以上。
5、UV光解设备风阻一般在200pa～300pa。
低温等离子风阻一般300pa～500pa。活性炭吸附
装置风阻一般为500－800pa左右。
6、见附图：
美国富尔技术设计，逆流式结构，压缩空气脉冲 七、关于治理遵循的排放标准
离线清灰，清灰效果一般，滤袋寿命较短，排放指标 四个方面考虑治理标准：国家标准、行业标准、
50mg以下，可达30mg，不能保证稳定达标；价格
相对低，体积大，维保不方便。 地方标准（或当地政府规定），本地区是否重点地
区或者即将成为重点地区。
（4）HBHA长纤维滤筒式除尘器：
逆流式结构，选择美国BHA超细纤维滤筒，防静 目前建议按铸造行业排放限值标准执行，这个是
电，压缩空气脉冲离线清灰，清灰效果一般，过滤效果 经过国家环保部批准了的，至少5-10年不会低于国
较好，排放效果可达20mg以下。价格较高，体积小，运 家即将推出的新标准，已经接近欧洲标准，可以放
维较方便，最适宜于砂处理、清理场合。 心。
由上可见，目前在京津冀地区、经济发达地区、省
会城市、重点城市、旅游地区附近等重点地区应该按 不同的治理标准，设备的结构可能完全不一样，
15mg’甚至10mg排放标准设计选型除尘器，所以应优 因此标准搞错了，投资就会失败，今后将面临巨大风
先选择HFS超低排放反吹风智能清灰扁布袋除尘器，虽 险（重新治理重复投资、停业、关厂）。
然一次性投入较大但能够确保长期达标使用，不会重复
投资，不会导致停产关厂！ 总而言之，铸造厂的各生产工段环节粉尘废气发
生机理不一样，粉尘特征不一样，需要设计最合适实
六、铸造厂废气治理设计及设备选型 用的治理系统，专业、经验都是必须要的，既要选择
1、铸造厂废气治理主要环节是冲天炉熔炼、浇 配置最合理的优质除尘及废气治理设备，更需要选择
有铸造行业环保治理经验的实力厂家！否则不可避免
铸冷却、砂处理、造型、制芯、烘烤、喷涂等； 重复投资，甚至关厂！
2、根据粉尘浓度、废气浓度选择治理设备，大
湖南华中天地环保科技有限公司
部分废气为低浓度或中等浓度。 作者：刘百灵 高级工程师
3、根据风量选择废气治理设备：有机废气治 2018年3月15日
理、脱硫脱销。 73 洲际铸造
4、UV光解：采用特殊紫外线照射分解臭气分
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健全球铁铸件的工艺设计
在世界经济一体化发展的今天,我国的铸造业正 为降低生产成本;采用全废钢合成铸铁生产的电梯绳轮
面临着；人工费用上涨、材料费用上涨；环保、安保
要求高的巨大压力。逼迫企业要尽快完成转型升级的 高层楼房的球铁电梯绳轮
过程。所以企业要抛弃那种粗制烂造、低质低价的发 (铸件加工后的表面色泽、硬度趋向一致)
展思维；走创新发展之路，依靠技术创新，技术进步
来发展自己。用高效率、低消耗的生产模式；依高品 在转型升级的过程中,健全球铁铸件的市场需求将
质、低成本的产品；迎接市场的需求。 会不断增长,我们的企业应该抓住这一商机。
可是目前仍有许多企业存在着对球铁铸件本体 生产健全球铁铸件的成本如何？技术门槛怎样？是
健全性能不重视的状况；往往只注重试样的性能， 老板们关心的问题。我们的实践证明;只要掌握了生产
忽视了球铁铸件本体的整体性能。简单的认为;球铁 健全球铁的工艺，就能稳定的生产健全球铁铸件;不但
铸件某部位的辅助试样合格了，球铁铸件整体综合 不会增加成本，反而还会降低生产成本。
性能就全部合格了，而在生产现场的实际情况却是 下面向大家介绍生产健全球铁的五点工艺特性；
复杂多变的。为满足健全球铁的技术要求，我们总
结了如下经验； （1）浇注系统的热量分流和滤渣结构的设计；
（2）铁水共晶度=1的优势；
摘要；健全球铁铸件本体；要经过探伤、球化率、 （3）瞬时补充孕育对缩松和球化率的影响；
和硬度的检测；铸件表面基本无渣孔，无砂眼;铸件的 （4）浇注温度的确定；
机加工性能良好,且加工后的工作表面硬度、色泽趋向 （5）热节部位偏析镁的调节与液态补缩;
一致。
实例；出口到美国的球铁阀体铸件不仅试样合格；
而且还要对铸件本体的(16个部位)进行缩孔、缩松的探
伤；同时还要对铸件本体 (12个部位) 的球化率和硬度进
行检测
出口到法国的球铁阀板毛坯铸件表面无砂眼渣孔
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3D打印在铸造行业的应用
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铸件浇冒口清理难题新突破
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铸造领域的
新理念新技术新工艺分享
结合近年来铸造领域在合金、工艺和设备等各方面 点，无模铸造数字化设计与数值模拟、铸型剖分与坎合
的最新发展，介绍铸造领域的新理论、新技术、新方 组装、工艺数据库、型砂材料与复合铸型、自适应切削
法，重点介绍三个有代表性的国家大奖获奖项目。 工艺等关键工艺技术。列举砂型柔性挤压成形机、数字
化无模铸造精密成形机、砂型切削打印一体化成形机、
1、无模铸造——国家技术发明奖二等奖 砂型\/砂芯及铸件检测系统、砂型\/砂芯柔性组装机械手
传统砂型铸造需要木模、金属模等模具的成形工 和熔铸一体化成形机等复杂金属件复合成形关键设备，
以及复杂铸件无模铸造复合成形应用案例。
艺，存在工序多、流程长、形性精确控制难、资源浪
费、质量稳定性差等世界性难题，无法满足多品种、小 数字化无模铸造成形技术可提高生产效率和制造精
批量、短周期、高精度、高性能的迫切要求，亟须新的 度，新产品开发周期缩短50%-80%，制造成本仅为有
铸造成形方法及装备。 模制造的1\/10，实现了复杂金属件制造的柔性化、数字
化、精密化、绿色化。目前应用到汽车缸体缸盖、发动
单忠德团队在国家自然科学基金、国家973计划、国 机、液压泵阀等复杂零部件开发。该技术提高装备制造
家科技支撑计划、国家04重大专项等项目支持下，提出 业关键零部件自主创新设计及其制造水平，为国家重大
了一种无须刚性模具的无模铸造精密成形方法。包括无 工程实施和关键装备开发提供了技术和设备重要保障。
模铸造方法的成形原理、复合成形制造方法、算法及特
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数字化无模铸造精密成形机，对提升装备制造技术 辉的篇章。然而，近代的中国铸造业绩史却迟迟翻不开
水平，促进重大技术装备国产化，推进战略性新兴产业 新的一页，渐渐失去了昔日的光彩。
发展，缩短同发达国家之间的技术差距，打破国外技术
封锁和价格垄断，维护国防安全，提升企业的核心竞争 魏兵教授面对一堆堆废品铸件忧心忡忡，铸造这一
能力，促进机械装备制造行业节能减排和可持续发展具 古老的中国技术，在科学技术日新月异的今天，如何再
有重要战略意义。 现辉煌？几十年来他潜心研究铸造工艺，提出了“铸铁
件均衡凝固理论与有限补缩原则”、“浇注系统大孔出
图1 无模铸造与有模铸造工艺对比 流理论”、“铸钢件冒口离开热节动态顺序凝固理论”
等，在全国得到广泛应用，大大改变了铸造工艺落后面
貌。
铸铁件液态冷却时要产生体积收缩，凝固时析出石
墨产生体积膨胀。均衡凝固就是采取工艺措施，利用膨
胀和收缩动态叠加的自补缩和浇冒口系统的外部补缩，
使单位时间的收缩与膨胀、收缩与补缩按比例进行的一
种铸件凝固体积控制方法。铸铁件均衡凝固理论结束了长
期以来铸铁件沿用铸钢件顺序凝固和同时凝固原则进行工
艺设计的历史；提出的浇注系统大孔出流理论，解决了直
浇道真空吸气定量计算问题，修正了长期以来建立在小孔
出流理论基础上的浇注系统计算公式，使浇注系统截面积
计算值偏小的问题得到解决。
均衡凝固与大孔出流成果，被铸造界称为均衡凝固技
术。被列为国家科技成果重点推广计划项目，在全国举办
讲习班112期，全国28省市区，包括10000余家工厂应用。
均衡凝固技术理论上有突破，技术上有创新，年社会经济效
益在5亿元以上。被选入《中华人民共和国重大科技成果选
集》。被收入大学《铸造工艺学》教科书、全国铸造学会的
《铸造手册》和《铸造术语》国家标准。
图2 无模铸造成形设备
2、均衡凝固——国家科技进步奖二等奖
古老的铸造业,在中国已有几千年的历史。从青铜大
鼎到铁犁兵器，我国劳动人民在铸造发展史上谱写了光
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特定的电磁效应，促进金属形核并形成结晶雨，达到
细化金属凝固组织、提高铸坯或铸件成分和组织均匀
性的目的。生产应用表明，PMO技术效果显著、稳
定，工艺及装备成熟可靠、使用方便，PMO具有巨
大的应用前景。
PMO凝固作为一项共性技术，将显著提高我国铸
造产品质量和性能，可为我国由铸造大国变为铸造强
国做出重要贡献，并进而提升我国铸造行业产品国际
竞争力，具有潜在的重大经济和社会效益。
图4 汽车球铁件飞边冒口工艺
（国家重大科技成果选集——均衡凝固技术成果）
3、PMO凝固——国家技术发明奖二等奖 图5 脉冲磁致振荡凝固细晶技术示意图
金属是应用最广泛的结构材料，是工业、农业、
（a）未处理 （b）PMO处理
国防及国家综合实力的基础。随着资源和环境理念的 图6 脉冲磁致振荡处理凝固组织对比
提升，人们对金属材料的制备过程提出了更高的要
求，主要包括降低资源消耗、能源消耗和环境负荷，
最大限度地提高金属材料的性能，从而减少金属材料
的消耗无疑是满足上述要求的理想途径，而细晶化和
均质化成为提升金属材料性能的方向。
凝固是材料科学与工程中最古老、最具活力的
“常春藤”研究领域。所有的铸件甚至几乎所有的金
属制品制备中都要经历凝固过程。
历史上，凝固把人类带入青铜器时代和铁器时
代，成为推动社会发展的重要因素。在现代，控制
凝固过程是提高传统材料性能和生产新材料的重要
手段。在当下，凝固细化和均质化成为铸件质量提
升的瓶颈，也是我国铸造大国向铸造强国转变的关
键技术。
翟启杰教授团队经过数年研究，揭示了脉冲电流
细化金属凝固组织的机制：电致过冷促进固液界面前
沿形核，晶核在电磁力作用下形成结晶雨。在揭示
了脉冲电流细化金属凝固组织的机制和条件的基础
上，提出了脉冲磁致振荡凝固技术。脉冲磁致振荡
（简称PMO）凝固细化和均质化技术是在铸坯或铸
件凝固过程中将激励脉冲电流导入缠绕在铸坯或铸件
外侧的感应线圈中，在铸坯或铸件固液界面前沿形成
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