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浅析热处理环保节能技术发展方向

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时间:2019/4/3 9:33:26

本书全面系统地介绍了热处理节能减排技术,既有节能减排机理,又有应用实例和效果。作业热处理炉、连续作业热处理炉生产线的节能措施,概要介绍了新型节能炉衬的应用,最后提出了热处理装备节能环保的技术途径及合同能源管理措施。


我国热处理行业市场前景尽管十分看好,但问题仍然不少,如企业发展不平衡、专业化程度还不高、能源浪费比较大等。 目前我国的热处理生产技术仍很落后,生产设备与世界先进水平有20-30年之差距。


1、专业化生产

由于历史的原因,我国小而全、万能型、封闭型热处理点到处可见。即在一个工厂内设置铸、锻、电镀、热处理、模具制造、供热采暖、运输等共用性极强的车间、工段或班组。因而是造成热处理质量欠佳、生产效率低下、设备利用率低、能耗、物耗 、污染大的原因所在。为此我国早在80年代初就倡导开展专业化生产调整,曾在41个城市撤消 2000多个生产量不足、技术条件差、能耗污染高的厂点,建立30多个热处理专业厂和420 多个生产协作点,几年内就使其平均电耗由15000kW•h/t降到1000kW•h/t以下,专业化厂可达500kW•h/t。如某光学仪器厂未专业化生产前,热处理电耗高达3000kW•h/t,而专业化后下降至850kW•h/t,设备利用率也提高20%,劳动生产率提高40%。由此可见具有战略性调整、组建的专业化生产厂,可以实现能耗、物耗、污染的巨降、取得明显的经济、环保及社会效益。


2、使用新型淬火介质

采用有机物和无机物等配制而成的水溶性聚合物淬火介质,和淬火油添加剂,由于冷却能力可调整,使用中介质浓度可简便测定,具有减少变形、防止淬裂,无锈蚀、免清洗、无味、无烟雾、不燃,使用温度高、环保、正常消耗仅是传统油淬火的40%等特点,因而在国外早已普及应用。但我国仍普遍采用通用的矿物油、一定比例的氯化钠水溶液、碱溶液及硝盐溶液为冷却介质。因而造成严重的污染。如某厂采用新型PAG淬火液取代原20号油淬火后,其成本由原15000元/年降至8750元/年,加工成本也由0.78元/件降至 0.44元/件,热处理产品合格率也由92.6%提高到96.6%,且免除了因油在高温中挥发所致的污染。


3、感应加热取代盐浴炉加热

在满足技术要求的前提下,减少盐浴炉加热是节能无污染的有效方法。众所周知以氯化钡为主经多种化学盐类熔化后,对件进行加热,虽有加热速度快,可防止氧化、温度均匀等特点,但温控由于有盐雾影响准确率不高,且操作安全性欠佳,更重要的是由于氯化钡高温加热会产生严重的有害气体、烟尘及盐渣等污染,故采用感应加热等新设备对其进行热处理不仅质量达标而且绝无污染。如木工刨刀采用感应加热与原盐浴炉加热相比,班产量由3300片提高至7200片。万片电耗由900kW•h下降至600kW•h,节电率达33%,还减少使用氯化钡43吨,而钢锯条采用感应加热较原盐浴炉淬火,由于可获得隐针或细针马氏体组织,其CrWMn钢冲击韧性提高33%,断裂韧性提高21%,合格率提高20%,节电35%,且免除使用有害氯化钡取得良好的经济及环保效益。


4、以新钢种替代传统钢种

以新钢种取代传统钢种制造零件,也是降低物耗、能耗、污染的好办法。如用非调质钢替代45钢制造的50铃汽车前轴,减少原45钢在830℃加热+保温+淬水油+高温回火之工序,避免淬火时产生的一切污染,还可节能、缩短生产周期、提高工效。经50铃汽车前轴按规范试验横向、纵向、垂直弯曲疲劳各30万次、50万次和100万次的循环后再加3万km路试后性能均达标,仅以每根锻造成本下降64元计算,1年就可节约企业采购成本110万元。此外ER8、HD、GD、CH75、GM、CH-1等新型模具钢均有明显的节能环保功效。如火焰淬火钢用于大型模具,经局部火焰加热空气冷却淬火后,较原盐浴炉加热淬火,成本下降60 %、合格率提高20%,制模周期下降5%,节电80%且避免盐浴加热所致有害污染及淬火油烟雾、烟尘之污染。


5、合理利用余热

将锻造、热轧、铸造及热处理工序有机的结合在一起。用其余热进行处理,这不但可减免重复加热、提高设备利用率、缩短生产周期,且可节能、降低成本、提高制件的综合性能及质量,更为明显的是减少污染有利于环保。如某拖拉机零件,原锻造后使其自然冷却,再 重新加热+保温+介质冷却的淬火处理,其平均电耗为1.25kW•h/件,而现锻造后用其余热淬火处理,可免去再加热工序,按20万件/年计算,可节电2.5万kW•h/年,更可喜的是因避免重新加热带来的重复污染,取得明显的经济和社会效益。


6、走出误区薄层渗入

打破人们通常认为的化学元素渗入表层的深度与性能成正比的认识。经科学实践与理论证明,过深的渗层不但降低工件的韧性且不利于力学性能的提高,还浪费能源,增加成本,更主要的是由于渗层深度与加热时间成正比从而使污染逸出物上升。为此提倡采用薄渗技术,若渗碳层减少30%,则可节电33%。据报道日本汽车工业仅应用该技术后,节电1亿kW•h。我国的自行车滚珠生产中,采用薄层渗碳后,不但使生产效率提高42%,节电30%,也使甲醇和煤油的消耗下降52%,钢球寿命提高2倍,取得节能环保双丰收。


7、使用先进设备

利用高能量密度对零件作超高速加热,然后自激淬火,具有不氧化、不脱碳、变形小、表面光洁、提高硬度、耐磨性和疲劳强度等优点。高频和超高频脉冲及激光和电子束热处理设备技术,离子轰击化学热处理,表面沉积硬化在模具和刀具上应用,经溅射处理2微米TiN后,其表面硬度可达HV2000,大大提高产品使用寿命。如表壳软化处理,采用自动淬火设备后取得明显效益。由于高新设备可对热处理全程自动电脑监控,工时缩短,质量提高,加热源发生根本变化、使高效、优质、节能、环保生产成为可能。


8、振动时效除应力  

通常为消除工件残余应力,使其组织稳定,防止变形与开裂,一般采用传统的炉窑低温加热时效处理,这不但成本高、周期长,且伴随着长时间的加热不可避免的造成环境污染及电耗增大。为此利用不同频率产生的多谐波共振原理制造的多型振动设备问世。                  http://www.xazeyuan.com

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