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铸造装备十三五发展规划—自动化控制是基础

一、国内外发展现状及发展趋势

国内铸造工厂(车间)所用铸造装备水平参差不齐，大体可分三等。大型国有汽车生产企业铸造厂及少量民营专业化铸造厂拥有大量的进口先进仪器、装备或生产线，设备自动化控制程度高，运行效果好，并且能实时更新，代表着我国铸造领域装备的最高水平。大部分中等规模的铸造厂只在某一工部采用不同程度自动化控制或机械化的装备或生产线，多数仅在造型工部使用造型机或造型线制备砂型，其他工部仍采用手工操作，整个生产环节应用检测装置不多，车间总体铸造装备属中等水平。另一部分属小规模铸造厂，从熔化、造型，到浇注、清理，几乎全部生产环节采用手工操作，质量控制靠经验判断，铸造装备无机械化和自动化控制可言。

国内铸造装备和检测仪器生产企业研发能力不强，创新设计能力不足，近年来产品质量虽有较大提高，但总体上还不能满足铸件生产企业对先进检测仪器和高端铸造装备的需求。

国内铸造装备研究应用的发展趋势可归结为：一是在消化国外先进铸造装备技术的基础上，研究开发适合中等规模以上铸造企业需求的铸造装备，以尽快提高中国铸造业装备自动化控制的总体水平，例如高效环保型落砂清理装备、智能型铸件表面打磨与处理装备等；二是自主研发涉及铸造全过程的关键参数在线检测装置，为单机铸造装备和智能铸造生产线提供可靠信息参数，为构建智能化集散控制铸造车间奠定基础，例如，金属熔体化学成分、力学性能、金相组织等参数炉前检测(预测)装置、造型材料组分及性能在线检测装置、铸件内外缺陷无损检测装置等；三是研究开发低成本工业机器人并在有条件铸造工厂较大面积应用，例如，先期研发适合在落砂、清理和打磨等工段使用的机器人或机械手等；四是少数铸造装备水平较高的铸造生产企业先期建造基于在线检测技术和物联网技术的智能化集散控制铸造厂(车问)，例如，一汽、二汽等国有大型企业的铸造公司及其他专业化铸件生产企业。

二、国外发展现状及发展趋势

工业发达国家铸造工厂(车间)普遍采用自动化控制程度较高的铸造装备或生产线，包括熔炼装备、金属熔体质量评价装置、自动浇注设备、浇注过程监测装置、砂处理自动装备、高效率铸型生产线、铸件落砂清理线、铸件打磨处理线，热处理自动化控制系统以及铸件无损检测装备等。铸造装备生产企业研发能力强，多种品牌装备进军世界各地，创造了非常好的声誉。国外铸造装备研究与应用的发展趋势有三：其一，研究开发基于新工艺的铸造装备，例如半固态铸造装备、3D打印“铸件”及“铸型”装备等；其二，基于全程监测和物联网技术的智能化集散控制铸造工厂(车间)，例如，跟踪原材料参数变动、不同铸件性能要求而动态自动调整熔化工艺、浇注工艺、凝固过程等；其三，工业机器人在高劳动强度环节的大量应用，例如在清理、打磨等高粉尘、高噪音环节采用机器人或机械手。

三、国内外的差距

目前我国铸造装备企业缺乏自主创新意识，只有少数企业具有自主设计制造铸造设备的能力，其余企业主要依靠在国外铸造设备基础上修改关键部件和参数来制造，甚至有些企业完全仿制设备。很少有企业能够做到从我国实际国情出发，在对我国铸造行业现状包括铸造原辅料、铸造工艺水平、热处理自动化控制水平、铸件质量需求等进行合理分析后，有针对性地设计制造相关铸造设备。我国每年铸造建设和技改方面有大量的投资，但关键设备、大型成套设备及重要检测装置仍然依靠进口，国内虽有发展，但由于技术含量、质量稳定性及使用效果仍与国外存在一定的差距，导致国内一些大型铸造企业使用的主要装备及重要检测装置仍以从国外引进为主。与先进国家相比，我国铸造装备的差距主要体现在：

(1) 行业内水平参差不齐，几家国有大型企业主要装备来自不同国家，与国外先进铸造企业装备技术水平相当，甚至优于某些先进国家的现今铸造厂(车间)，但多数铸造企业装备落后，工人劳动强度大，生产效率低；例如热处理温度控制系统设备大都使用老式的仪表控制柜，控温精度低、控制稳定性差；

(2)铸造装备生产企业力量薄弱，创新能力不足，其产品难以满足铸件生产厂对铸造装备功能和性能的要求，企业间缺乏协同，各自长期在中低端装备生产的困境中徘徊；

(3)铸件生产企业对铸造装备的维护能力不足，一些性能本来不差的装备在生产中难以发挥应有的作用，更谈不上铸造装备的功能再造，这一点在中小规模铸造企业尤为突出；

(4)铸造检测仪器与自动化装置专业化生产企业数量少、自主创新能力不强，原有几家专业化生产厂，产品长期不变，很少有直接用于生产现场质量监测的新产品推出。近几年虽有一些独资、合资企业代销国外产品，但仍然品种不多。

四、问题分析与解决思路

我国铸造行业铸造装备方面存在的突出问题是技术水平参差不齐，铸造检测技术应用不广，铸造装备及检测装置自主开发及创新设计能力不足，短时间内普遍提高行业装备水平难度很大。解决问题的思路是，从提高铸件生产厂自动化装备使用率、提高铸造装备生产厂自主创新水平和提高铸造装备专门人培养能力三方面人手，逐步提高铸造行业总体装备水平。

五、十三五发展计划发展重点

1、技术路线

针对少数高水平铸造企业，以实现智能铸造为目标提高铸造装备自动化控制水平，引领中国铸造业装备发展；针对大量一般水平铸造企业，以提高机械化自动化控制装备使用率为目标提高其铸造装备水平，提高中国铸造业铸造装备总体水平；针对铸造装备和检测仪器生产企业，以提高装备自动化程度和仪器可靠性为目标提高产品水平，助推中国铸造装备自动化智能化早日实现。

2、重点项目

(1)生产大型优质铸件用铸造装备；

(2)生产高端精密铸件用特种铸造装备；

(3)熔体自动转运机及智能型自动浇注机；

(4)高效、智能、节能、环保型自动化造型线及砂处理系统；

(5)高效、智能、节能、环保型自动化清理装备；

(6)铸造全过程关键参数系列检测装置；

(7)智能集散控制铸造工厂(车间)设计方法；

(8)创新性铸造装备专门人才培养体制机制。

3、政策建议

(1)以国有大型企业为重点，进一步提升铸造厂(车问)的智能制造水平，以中等规模铸件生产企业为重点，采取总体设计、分步实施的办法，逐步提高铸造车间自动化装备的使用率和开工率

(2)由行业主管部门牵头，以协同创新的方式，组建由铸造装备和检测仪器专业化生产厂、大专院校和科研院所参加的产业联盟，针对关键装备和检测仪器开展联合攻关；