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热处理工艺的现状
浏览: 发布日期:2019-01-04
1.金属热处理技术(Technology)的现状及存在的问题
热处理技术是机械制造(zhì zào)技术的主要组成部分,是强化金属材料、发挥其潜力的重要工艺措施,是保证和提高机械产品(Product)质量和寿命的关键因素。通过适当的热处理,能最大限度地发挥材料潜力,保证产品所要求的力学性能(xìng néng)、工艺性能。目前我国机械工业的热处理厂、点共约10 500个,职工总数近15万人,加热设备(shèbèi)约11万台,年热处理钢件700吨,铸件热处理300吨,年产值50亿元,年耗电85亿千瓦时,热处理生产技术水平和产品质量有了较大提高,为我国机械工业的发展提供了有力的支持。但和国外先进热处理技术相比,我国热处理技术仍存在不小差距。
2.热处理设备能耗大,能源(解释:向自然界提供能量转化的物质)利用率低
热处理(processing)是通过加热、保温、冷却来改变零件的内部组织,从而达到改变其使用性能(xìng néng)之目的。热处理用电量约占机械制造(zhì zào)业总用电量的25%~30%,是制造业中的耗能大户。全国热处理的平均单位电耗虽已由1978年的约1 600 kW•h/t下降到1 000 kW•h/t,主要工业城市及大中型企业约为500~800 kW•h/t,但和工业发达国家的水平相比,还存在着相当大的差距。欧美国家热处理平均单位电耗为300~450kW•h/t,而日本各种热处理工艺平均单位电能消耗仅为323 kW•h/t。我国的热处理消耗与日本、欧美的能耗指标相比,要多2~3倍。
造成这种状况的原因主要有:1)设备负荷率低。烟店轴承根据载荷的大小选择轴承时,相比于球轴承的点接触,滚子轴承中的主要元件间是线接触,易用于承受 的载荷,承载后的变形也小。目前普遍存在大马拉小车的现象,在装不满炉的条件(tiáo jiàn)下生产,由此造成的电能浪费估计在40%以上;2)设备的有效利用率低。由于生产组织不当,加热设备不能连续工作,大量的时间和电能消耗在炉子升温上;3)加热设备的热损失大。炉衬蓄热量大,绝热效果差,散热严重;4)加热过程(process)中的无效消耗多。各种加热炉的夹具、料盘设计不符合节能(jieneng)要求,尺寸过大,致使约10%~20%的电能被浪费;5)工艺选择不当,加热和保持时间的计算过于保守;6)操作人员节能意识差,尤其是交接班的情况下人为浪费能源的现象严重;7)在管理上只注重完成生产任务,忽视了节能工作,企业内部缺乏热处理能源利用管理条例和有效的节能措施。
3.污染环境严重
热处理生产属于高温作业,对环境的污染主要包括生产中产生和排放的废气、废水、粉尘、废渣、噪声和电磁辐射等。临清森信轴承制造有限公司轴承常用的润滑方式有油润滑和脂润滑。此外也有用固体润滑剂润滑的。选用哪种润滑方式,取决于轴承的转速。一般用轴承的dn值表示轴承的速度大小。全国有近2万台盐浴炉,年消耗NaC
  L、BaCl2等中性盐8×104t以上、活性盐9000 t。每年挥发出的蒸气中,中性盐近6500 t,活性盐700t,活性盐成分中含剧毒、腐蚀性气体(gases);生产中大量使用的气体渗碳(C)、气体渗氮及其它化学(Chemistry)热处理每年向空气中排放千万立方米数量级的CO2、残氨等废气。全国年消耗(consume)淬火、回火油25000 t,其中1/3转变为CmH
  M、碳黑和烟尘;酸洗、发蓝中硫酸、盐酸、苛性碱的挥发物;工件表面油脂的燃烧,没有清洗或清洗不良的工件,装炉后表面油脂的蒸发和燃烧形成大量的烟气,使工作(job)场地和工厂周围环境严重污染;另外,目前采用的燃烧脱脂法,如处理不当,也会造成燃烧产物的大量外泄。烟店轴承润滑对于轴承具有很重要的意义,轴承中的润滑剂不仅可以降低摩擦阻力,还能起到散热、减小接触应力、吸收振动、防止锈蚀的作用。全国的机械制造厂中估计现有5000余台喷砂设备,每年约产生1万余吨的SiO2和Al2O3粉尘,除部分粉尘被收集和沉淀外,有很大一部分散落在工作场地或成为飘尘散布到大气(dàqì)中;
流态化粒子炉的石墨粉尘或氧(Oxygen)化(oxidation)铝粉尘、固体渗碳(C)剂的炭粉尘和煤燃烧粉尘都会造成粉尘污染(pollute)。在每年25000 t淬火油用量中约有1/3老化油要排除。这些油中含F
  E、Cr等自工件表面脱落的氧化物,工件自盐中带出的BaCl2、SO2-4、NO-、Cl-等有害和剧毒物质(material);含盐、尤其是含剧毒氰盐的水和水基淬火介质、发黑(发蓝)或磷化的废液以及含油脂和盐的清洗废液的直接排放;不经处理(processing)的盐渣和废盐随意放置或埋藏,都会造成水质污染。另外,喷砂机、喷丸机工作也会产生较大的噪声,会对周围环境(environment)和操作工人产生很大危害。
4.少无氧化热处理设备(shèbèi)普及程度低,资源浪费严重
热处理中金属零件在空气中加热时必然会发生严重氧化和脱碳。一般估计,在空气中加热的氧化烧损为金属本身重量的3%,加上一些产品需以切削加工方法除去表面脱碳层,氧化脱碳的损耗会达到3%~5%的程度。自“六•五”以来,我国热处理行业一直将开发和推广少无氧化、少无脱碳热处理技术作为工作的重点。经过多年的努力,到“九•五”末期,在汽车、机械基础件、航空、兵器等一些行业,少无氧化加热的比重已达70%以上,其中可控气氛热处理普及程度达50%,真空热处理达10%左右。但从总体情况看,我国热处理行业少无氧化加热的比重平均只有30%,和工业发达国家的80%~90%以上相去甚远,每年由于热处理氧化烧损和脱碳浪费的优质钢材达百万吨以上。氧化、脱碳会破坏金属制品的表面质量,对于热处理后直接使用的零件必然会严重降低(reduce)其使用寿命。钢丝和钢带的冷拔、冷轧需要预先施行酸浸,以除去表面的氧化皮(氧化作用而形成的腐蚀产物),除恶化工作条件(tiáo jiàn)外还会造成严重的环境污染。脱碳会明显降低弹簧(Spring)、齿轮、轴类零件的疲劳寿命,增加刃具、模具和摩擦零件的磨损,使其提前失效。而钢的生产一般要经过采矿、选矿、炼铁、炼钢、浇注、轧制等工序,钢材在热处理中的氧化烧损和脱碳造成资源、能源、人力等方面的巨大浪费。