鑄造即是將熔融金屬注入按所需工件形狀制成的鑄型內(nèi)。在有些情況下，鑄型還帶有一個型芯，型芯將決定鑄件內(nèi)腔的尺寸。鑄造作業(yè)包括：制作模型、制作并組裝鑄型、熔化和精煉金屬、將金屬澆入鑄型，最后，再清除成品鑄件上的附砂和多余金屬。幾千年來，鑄造技術(shù)的基本原理改變甚微，但近代鑄造工藝曾經(jīng)歷了相當(dāng)?shù)陌l(fā)展，在很大程度上實現(xiàn)了現(xiàn)代化，鑄造過程已日益機械化和自動化，木模已逐漸被金屬模和塑料模所代替。為滿足型芯和鑄型制作的許多新工藝的需要，已研制出一些新材料，并使用種類廣泛的合金來補充黑色金屬鑄件的生產(chǎn)。

　　鑄造金屬和材料 傳統(tǒng)的鑄造金屬有：鐵、鋼、黃銅和青銅。近年來的發(fā)展使這個范圍大為擴(kuò)展?，F(xiàn)在的鑄造金屬和合金可包括：鋁、鈦、鉻、鎳、鎂，以及甚至有毒的金屬，如鈹、鎘和釷。以往，鑄型是用粘土粘結(jié)的硅砂制成。而型芯則傳統(tǒng)地采用由植物油或天然糖粘結(jié)的硅砂制成，經(jīng)過烘烤獲得必要的硬化。現(xiàn)代鑄造的先進(jìn)技術(shù)，使制作鑄型和型芯的新工藝也有了很大的發(fā)展。

　　鑄造過程根據(jù)設(shè)計圖紙制作與成品鑄件外形一致的模型。同樣，根據(jù)圖紙制成型芯盒，用以制作決定成品鑄件內(nèi)部形狀的合適型芯。砂型鑄造仍然是應(yīng)用最廣的方法，但有大量的其他鑄造技術(shù)可供鑄造工作者采用。這些技術(shù)包括：使用鐵質(zhì)或鋼質(zhì)鑄型的金屬型鑄造；壓力鑄造——將通常為輕合金的熔融金屬在70~7000千克力/厘米2的壓力下注入一金屬鑄型內(nèi)；熔模鑄造，為每個特制的鑄件作一個蠟?zāi)?，蠟?zāi)Ｍ獠客恳阅突鸩牧?，形成一個可將金屬注入其內(nèi)的鑄型。

　　金屬或合金在熔爐內(nèi)熔化和制備，熔爐可以是沖天爐、轉(zhuǎn)爐、反射爐、坩鍋爐、電弧爐、感應(yīng)電爐等。為檢驗熔融金屬的質(zhì)量而進(jìn)行冶金或化學(xué)分析后，將熔融金屬通過澆包注入或直接注入裝攏的鑄造中。待金屬冷卻后，拆除鑄型，如有型芯，還需清除型芯（脫膜或落砂），再對鑄件進(jìn)行清理和修理（切除澆口，進(jìn)行噴丸或水力清砂，以及其他打磨方法）。某些鑄件需要進(jìn)行焊接、熱處理和油漆后，才能符合客戶的技術(shù)要求。

　　危害及其防護(hù)

　　不論鑄造廠采用何種鑄造工藝，有些危險仍為大多數(shù)鑄造廠所共有。高溫金屬所造成的危險即為其中一例。此外，某一特鑄定造工藝會有特殊的危險，如鎂的燃燒會造成眩目的危險，這在其他金屬鑄造業(yè)中不會遇到。本條目的重點將放在鑄鐵廠方面，因為鑄鐵廠的危害可代表大多數(shù)典型鑄造行業(yè)的危害。為簡便起見，假定鑄鐵廠由下列六個部門組成：①熔鐵和澆注；②造型；③型芯制作；④落砂；⑤鑄件清理；⑥其他。在許多鑄造廠中，這些工序中幾乎任何一道工序都可以在同一車間內(nèi)同時地或依次地進(jìn)行。

　　熔鐵和澆注 在鑄鐵業(yè)中，金屬的熔煉在很大程度上仍依靠沖天爐，沖天爐實質(zhì)上是一座高而垂直的熔爐，從爐頂加入焦炭、生鐵、石灰石和廢鋼鐵。在沖天爐工作過程中，所有這些材料被連續(xù)進(jìn)入爐內(nèi)，故應(yīng)就近堆放，一般放在加料機鄰近的料斗內(nèi)，材料堆放整齊以及對其進(jìn)行有效管理，可減少由于重物滑動而造成傷害的危險。為將廢金屬粉碎到可用的尺寸大小，便于裝入沖天爐或裝滿加料斗，為了防止鐵塊飛出傷人，必須制訂嚴(yán)格的操作規(guī)程，起重機駕駛室應(yīng)加以良好防護(hù)，操作人員要經(jīng)過訓(xùn)練。

　　原料搬運工應(yīng)穿戴防護(hù)靴和皮手套。加料稍不注意，會使料斗裝盛過滿，造成溢落的危險。如果加料過程噪聲太大，則可在翻斗和斜斗上安裝橡皮阻尼襯來降低金屬撞擊發(fā)出的噪聲。加料平臺必須高出地面，其表面必須平坦、防滑，平臺和任何地面凹坑處周圍必須圍以堅固的欄桿，不然。會造成危險。

　　沖天爐由于其本身的特點，會產(chǎn)生大量的一氧化碳，一氧化碳會從加料門逸出并被局部的渦流吹回。一氧化碳既無色、又無味，如達(dá)到足夠高的濃度，會迅速產(chǎn)生毒害作用。因此，應(yīng)對加料臺或周圍走道上工作的人員進(jìn)行良好的訓(xùn)練，使他們識別一氧化碳中毒的危險性。應(yīng)備有呼吸器和復(fù)蘇器，并使之處于隨時可用的狀態(tài)，操作人員應(yīng)學(xué)會使用這些設(shè)備用品。應(yīng)為進(jìn)行緊急任務(wù)建立和貫徹兩人工作制成監(jiān)護(hù)制度。

　　沖天爐一般是成對設(shè)置，輪流使用，一臺在使用時，就對另一臺進(jìn)行檢修。由于耐火材料爐襯必須經(jīng)常修補和更換，在檢修中必然涉及工人在沖天爐內(nèi)進(jìn)行工作的問題，這時應(yīng)采取措施，防止從加料口向爐內(nèi)加料。維修人員應(yīng)戴安全帽，以防被落物砸傷，如果進(jìn)行高空作業(yè)，還應(yīng)使用安全帶。

　　沖天爐前的出鐵工，即將鐵水從沖天爐爐膛注入澆包的工人，必須遵守嚴(yán)格的個體防護(hù)條例。護(hù)目鏡和防護(hù)服是必不可少的防護(hù)用品。護(hù)目鏡應(yīng)能耐高速撞擊和鐵水飛濺，特別需要注意的是防止剩余的熔渣（通過石灰石添加物去除熔融金屬中的無用雜質(zhì)）和鐵水與水接觸，因為這會引起爆炸。出鐵工和工長的責(zé)任是確保任何與沖天爐操作無關(guān)的人員離開危險區(qū)，即離開沖天爐出鐵槽周圍半徑為4米左右的區(qū)域。根據(jù)1953年英國鋼鐵鑄造廠規(guī)則，對未經(jīng)許可不得入內(nèi)的區(qū)域的劃定是一項法定的要求。

　　當(dāng)沖天爐工作結(jié)束后，將爐底打開，以便在工人進(jìn)行例行的耐火材料維修工作之前，清除殘留在爐殼內(nèi)的無用爐渣和其他物質(zhì)。打開沖天爐底是一項技術(shù)性強、危險性大的工作，并需有受過訓(xùn)練的人員進(jìn)行監(jiān)護(hù)。爐內(nèi)廢料必須清落在用耐火材料或干砂鋪成的地面上。若發(fā)生問題，如沖天爐底卡住，必須十分仔細(xì)地處理，提防工人被紅熱金屬和爐渣灼傷的危險。

　　在白熾金屬暴露可見之處，由于紅外和紫外輻射，工人眼睛有可能受傷害，長期暴露于該輻射中會引起白內(nèi)障。

　　鑄造廠的金屬熔化和澆注工段是最應(yīng)重視防護(hù)工作的工序，應(yīng)采取各種措施確保提供護(hù)目用品、圍裙、腿套或鞋罩、以及長統(tǒng)靴，并應(yīng)對這些用品的使用進(jìn)行充分指導(dǎo)，堅持強制使用，這樣的措施多多益善。對涉及處理熔融金屬的部門，鼓勵高標(biāo)準(zhǔn)的良好環(huán)境整理是最有成果的安全措施。

　　金屬注入鑄型后，鑄型和型芯內(nèi)的煤粉、水和化學(xué)粘合劑被蒸發(fā)或分解，形成一定數(shù)量的可見煙氣。若砂箱密封不嚴(yán)、壓重不夠，澆注時會造成鐵水外溢。用起重機懸吊大澆包時，應(yīng)使用可靠的澆包控制裝置，以確保操作人員松手時，金屬不致傾出。

　　造型 鑄鐵工業(yè)的造型工序總是使用砂和其他一些摻和物。幾個世紀(jì)以來，砂一直是鑄鐵工藝中的一個部分，其危害已有詳盡的記載。但是，最近開發(fā)的一些摻和物，品種多，性質(zhì)各異，對它們在應(yīng)用中涉及的危險還很少作過深入的研究。這些摻和物一般是作為粘結(jié)劑用來增加砂的強度。傳統(tǒng)的濕砂型是用天然砂或硅砂和煤粉制成，所用的砂粒和其他摻和物顆粒的大小和形狀構(gòu)成不同的強度和砂型特性，因而，對某一件鑄件決定用何種型砂十分重要。除了用粘土作為粘結(jié)物外，有三種通用的造型方法：熱固法、冷自硬法、氣體硬化法。

　　鑄鐵業(yè)中，熱固法工藝用于殼型造型和制芯。這種工藝是將通常用煤氣加熱至450℃左右的金屬模板鉗送至一料斗或傾卸箱處，斗箱內(nèi)裝有由酚醛熱固樹脂配成的型砂。將斗或箱傾倒，使混有樹脂的型砂灑落在倒置的模板上，保持約30秒鐘，使其粘結(jié)。再經(jīng)過進(jìn)一步短暫的固化，使變成堅硬的薄殼，能被內(nèi)裝的頂桿推離模板。也可將型砂吹入芯盒內(nèi)制作型殼。顯然，酚醛樹脂和熱的模板接觸時，會產(chǎn)生熱分解產(chǎn)物，工人有暴露在這種產(chǎn)物中的危險，也有可能在凝固和硬化過程中蒸發(fā)出具有揮發(fā)性的有機化合物。避免酚或酚醛樹脂與皮膚或眼睛接觸至關(guān)重要，因為它們具有刺激性和過敏性，足以引起皮炎，多用熱水洗滌有助于減輕這一病患。任何樹脂一旦被攝入體內(nèi)，應(yīng)立即就醫(yī)。

　　在冷硬法這一類造型工藝中，目前有多種常用的硬化系統(tǒng)，包括：酸性催化的呋喃類化合物和酚類化合物、醇酸樹脂和酚異氰酸酯；發(fā)斯庫特快速冷硬；自凝硅酸鹽，依諾賽特?zé)o機不烘粘結(jié)劑；水泥砂和流態(tài)砂。所有這些系統(tǒng)的共同點是都不需要依靠外部加熱來促使其凝固。用作粘結(jié)劑的異氰酸鹽一般是以亞甲雙苯基異氰酸酯為基料，一旦被吸入，就會產(chǎn)生呼吸系統(tǒng)刺激劑和過敏劑的作用，引起氣喘病癥。[為此，多數(shù)國家都將此列為嚴(yán)格立法的項目。]在使用和處理這種化合物時，涂敷護(hù)膚膏及戴護(hù)目鏡是行之有效的措施。在處理含樹脂的型砂時，特別當(dāng)型砂處于熱態(tài)時，建議采用局部排風(fēng)裝置。應(yīng)將異氰酸酯謹(jǐn)慎地存放在密封容器中，并置于溫度為10~30℃的干燥處。任何用空的容器應(yīng)注滿5%碳酸鈉溶液，浸泡24小時，使容器中殘存的任何化學(xué)藥品得到中和。使用酚醛樹脂和醇酸樹脂油的樹脂造型工藝中，應(yīng)嚴(yán)格貫徹最普通的保管工作原則，但在處理作為凝固劑的催化劑時，應(yīng)極其小心謹(jǐn)慎。作為酚醛和油性異氰酸酯樹脂的催化劑，應(yīng)極其小心謹(jǐn)慎。作為酚醛和油性異氰酸酯樹脂的催化劑，通常是以吡喧化合物的芳香胺為基本部分。這種吡喧化合物是一種帶刺鼻味的液體，它們能強烈刺激皮膚，造成腎和肝的損害，還會影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)。在市場上，這些化合物或是以單獨的添加劑（三組分粘結(jié)劑）形式、或是以和油料摻和的形式供應(yīng)。在拌和、造型、澆注，以及落砂各階段中，都應(yīng)保持良好的局部排氣通風(fēng)。在其他一些不需烘烤的工序中，使用的催化劑也是有毒的磷酸或各種磺酸，故在運輸和使用過程中應(yīng)采取防護(hù)措施，以免發(fā)生事故。

　　最后一類造型工藝是氣體硬化，主要有：CO2水玻璃法和氣霧冷芯盒法，或稱阿西蘭特法工藝。CO2水玻璃工藝從50年代就開始使用，并據(jù)此發(fā)展了多種工藝，這一工藝一般用于生產(chǎn)大、中型鑄型和型芯（見下節(jié)）。其所用的硅酸鈉粘結(jié)劑是由氧化鈉和二氧化硅反應(yīng)而生成的一系列化學(xué)品。這種粘結(jié)劑通常添加諸如糖蜜之類 的物質(zhì)作為分解劑來加以改進(jìn)。硅酸鈉是一種堿性物質(zhì)，如果和皮膚、眼睛接觸，或攝入人體，都會造成傷害。最好能在處理大量硅酸鈉區(qū)域附近提供應(yīng)急淋浴設(shè)施，并要保持涂搽護(hù)膚膏。凡使用硅酸鹽的鑄造區(qū)，應(yīng)配備取用方便的洗眼瓶，常使可能發(fā)生的嚴(yán)重事故化險為夷。供應(yīng)的二氧化碳可以是固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)，若以氣瓶或壓力桶的形式供應(yīng)，則在保管上應(yīng)采取許多安全措施，如氣瓶的貯存、閥門的維修、氣瓶的搬運等，同時對氣體本身的危害也必須加以防護(hù)。

　　不管采用何種形式的造型工藝，凡使用型砂的場合，就可能有吸入粉塵的危險。但是在造型工序，通常使用濕砂或與液態(tài)樹脂拌合的砂子，所以不太可能成為可吸入粉塵的主要塵源。為了使鑄模易于從鑄型中取出。有時加入脫模劑。最常用的脫模材料是滑石粉。這些易被吸入的滑石粉粉塵有引起滑石肺——一種塵肺的危險。在手工造型中，脫模劑的應(yīng)用更為廣泛，而在大型的、自動化程度較高的造型工藝中，則很少見。

　　為了使鑄件表面光潔，常在鑄型表面噴涂化學(xué)品，它們?nèi)芙饣驊腋≡诋惐贾?，然后把異丙醇燃盡，使在鑄型上留下一層化合物，這種化合物通常是一種石墨。這一作業(yè)有直接發(fā)生火災(zāi)的危險，所有與噴涂作業(yè)有關(guān)的工作人員均應(yīng)配備阻燃防護(hù)服和手套，因為有機溶劑也會引起皮炎。噴涂作業(yè)應(yīng)在裝有通風(fēng)的小室內(nèi)進(jìn)行，以防止有機物質(zhì)的蒸氣逸散至工作場所。應(yīng)遵守嚴(yán)格的規(guī)程，確保異丙醇的安全貯存和使用。即時要用的異丙醇應(yīng)灌入小容器內(nèi)，而將較大容器放在遠(yuǎn)離燃化作業(yè)的地方。鑄鐵車間的這部分地區(qū)附近，應(yīng)嚴(yán)禁吸煙。

　　鑄型制作過程中，需要搬動大而笨重的物件，鑄型本身就很重，砂箱也一樣。這些重物往往要用人力進(jìn)行提升、搬運和堆放，搬運工人應(yīng)意識到提起重物會使背部受到極大負(fù)擔(dān)，因此必須注意，不應(yīng)搬動超過安全限度的重物。

　　型芯制作 型芯制成后，將嵌入鑄型內(nèi)，用以決定空心鑄件的內(nèi)部形狀。型芯必須有足夠的強度，經(jīng)得起澆注，但同時又不應(yīng)過于結(jié)實，以致在脫模時不易從鑄件內(nèi)清除，傳統(tǒng)的型芯混合料包括砂和諸如亞麻仁油、糖蜜或糊精之類的粘合劑，以獲得足夠的強度?；旌狭显诤嫦鋬?nèi)烘干，制成型芯。雖然型芯最初干硬而結(jié)實，但遇到溶融金屬時會變脆而后松散，以致在落砂時易于清除。在用烘爐烘干型芯的場所，會受到有毒煙氣毒害的危險，所以應(yīng)在型芯烘爐上方裝設(shè)合適的、維護(hù)良好的排煙系統(tǒng)。在正常情況下，烘爐內(nèi)的對流足以能保證煙氣的充分排除，成品型芯從烘爐中取出放在架上冷卻時，會冒出少量煙氣，但危害性較小。然而，在某些情況下，煙氣中的少量丙烯醛，可能造成相當(dāng)大的危險。型芯可以涂以“上光涂層”來提高鑄件表面的光潔度，對此需要采取與鑄型相同的預(yù)防措施。

　　在修整型芯時，可能需要使用銼刀，進(jìn)行銼削作業(yè)時會產(chǎn)生較多粉塵，以致有引起塵肺的危險，銼型芯的工人應(yīng)戴手套，以防手部擦傷。

　　許多用于制作鑄型的工藝，也適用于制造型芯，這些工藝可分為三類：熱固法、自硬法、氣體硬化法。在這些工藝過程中用作粘結(jié)劑或與粘結(jié)劑混合的材料有：苯酚甲醛、脲醛、糠醇、苯酚甲醛糠醇、苯酚甲醛/脲醛、聚氨酯、三乙胺、有機磺酸，以及在最近研制成的SO2工藝中使用的丁酮過氧化物和許多其他有機化合物。用熱固法（空氣固化、殼型造型、熱芯盒和傳統(tǒng)的型芯粘結(jié)）制成的型芯能產(chǎn)生許多熱降解產(chǎn)物，必須注意，避免過多暴露于這種未經(jīng)調(diào)查研究過的化合物中。在用冷態(tài)自硬法及氣體硬化法制芯時，也要采用與鑄型制作相同的預(yù)防措施，因為兩者產(chǎn)生的危害在許多方面都很相似。有一種既可用于制作型芯，又可用于制作鑄型，且使用方便的工藝，即氣霧冷芯盒法或稱阿西蘭特法。這是一種氣體硬化法，是用一種樹脂——通常是聚氨酯——與二異氰酸酯相混合，然后用胺作吹氣處理，使用的胺通常是三乙胺或二甲基乙胺，以促使交聯(lián)固化反應(yīng)。常用的是桶裝出售的胺，是一種無色的液體，有強烈的氨味，其蒸氣比空氣重，故總是沉積在靠近地面處，具有非?，F(xiàn)實的火災(zāi)和爆炸危險，必須十分小心對待，特別是在成批貯存該材料的場所尤應(yīng)注意。這些胺的生理作用主要是影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)，能造成痙攣、癱瘓，有時會導(dǎo)致死亡。當(dāng)眼睛或皮膚接觸到胺時，搶救措施應(yīng)是首先用大量清水至少沖洗15分鐘，并立即進(jìn)行醫(yī)療。在氣霧冷芯盒法中所用的胺呈蒸氣狀，由于有泄漏的可能，因而更加危險，在處理這種材料時，必須倍加小心，并應(yīng)安裝適當(dāng)?shù)呐棚L(fēng)設(shè)備，以排除工作區(qū)內(nèi)的煙氣。

　　落砂 熔融金屬注入已合箱的、有時還帶有型芯的鑄型內(nèi)，經(jīng)冷卻后，必須取出毛坯鑄件。這是一個噪聲很大的工序，它所產(chǎn)生的等效連續(xù)聲級大大超過建議的8小時工作制條件下的聲級值90分貝。如果實際上無法降低噪聲，則應(yīng)提供聽力保護(hù)用具。通常用振擊法使鑄件脫離鑄型的主體。把砂箱、鑄型和鑄件放在振動的格柵子臺上，突然撞擊和持續(xù)振動可振落大部分砂，這些砂通過格柵落入一漏斗內(nèi)或落在輸送帶上，可用磁鐵進(jìn)行分離，然后重新研磨、處理、供再使用，或者堆放起來。接著，取出鑄件，并轉(zhuǎn)入落砂作業(yè)的下一階段。由于型砂已與近1500℃溫度的熔融金屬接觸，因而變得十分干燥，更易產(chǎn)生粉塵。如果鑄型中或型芯中曾使用過樹脂或油，則在落砂階段仍然存在熱分解產(chǎn)物。金屬本身和砂一樣仍然很熱。若可能存在眼睛受熱砂損傷的危險，則應(yīng)配備和使用護(hù)目用品。鑄造廠落砂工段應(yīng)嚴(yán)格堅持常規(guī)的保管整理工作。對工作疏忽的人灼熱的金屬大件會構(gòu)成很大的危險。人所共知，鑄鐵車間發(fā)生的事故中，最常見的是絆倒、跌撞在車間內(nèi)到處堆放的物件上。如果物件正好是凹凸不平或灼熱的金屬件，或者周圍堆放著大量干而滑的砂料，則問題更為嚴(yán)重。

　　鑄件清理 這是一道去除多余金屬以留下最后成品鑄件的工序，包括磨削、噴丸、水力或水噴砂清理、滾筒清理、切除澆注口、敲鏟等作業(yè)。

　　在這些修整作業(yè)中，第一步是去除澆注口，相對于最后成品鑄件來說，澆注在鑄型中的金屬可能有一半是多余的，這部分多余金屬對鑄造過程本身卻至關(guān)重要。鑄型顯然必須注滿金屬，以確保鑄件的完整。為了使鑄型的各個部位以正確的次序固化，鑄型內(nèi)有一冒口，冒口主要是一個有時是相當(dāng)大的容筒或型腔，以確保有足夠的壓頭，產(chǎn)生正確的金屬分布。金屬是通過澆口注入型腔及其相關(guān)的冒口，澆口是澆注槽和鑄件座之間的金屬溶液的垂直通道。澆口通?？稍诼渖半A段去除，但有時鑄件的性質(zhì)決定這部分工作只能作為一獨立的清理或修整作業(yè)。如果是單獨進(jìn)行，則切除澆口是用手工操作，通常用榔頭敲擊鑄件。為了降低噪聲，可用包有橡皮的榔頭代替金屬榔頭，輸送器也襯以類似的防噪聲橡皮。操作過程中，可能有熱金屬碎片飛出的危險，在這種情況下，應(yīng)向工人提供護(hù)目用品，工人必須使用護(hù)目用品，并妥加保養(yǎng)。扔棄澆口時不可大意。