【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 思路是,使改進(jìn)后的熱處理工藝及設(shè)備既達(dá)到熱處理的目的,又是消耗最少的能源 [6]。 工作制度和年時(shí)基數(shù)根據(jù)車間生產(chǎn)性質(zhì)和任務(wù)，一般單件小批量生產(chǎn)性質(zhì)的綜合熱處理車間，應(yīng)采用兩班工作制。其中個(gè)別工藝周期較長(zhǎng)應(yīng)連續(xù)生產(chǎn)的設(shè)備或大型設(shè)備應(yīng)考慮三班工作制；安裝在生產(chǎn)流水線上的熱處理設(shè)備，應(yīng)與生產(chǎn)線生產(chǎn)班制相一致。詳細(xì)見表 。1）設(shè)備年時(shí)基數(shù)為設(shè)備在全年內(nèi)的總工時(shí)數(shù)，等于在全年日內(nèi)應(yīng)工作的的時(shí)數(shù)減去各種時(shí)間損失，即：(公式 )(1%)nFDNb??設(shè) 設(shè)式中 —設(shè)備年時(shí)基數(shù)（h） ；F設(shè)—設(shè)備全年工作日，等于全年日數(shù)（365 天）全年假日（10 天）全年星期D設(shè)雙休日（104 天）=251 天；N — 每日工作班數(shù)；n — 每班工作時(shí)數(shù)，一般為 8 小時(shí)，對(duì)于有害健康的工作，有時(shí)為 小時(shí)；— 損失率，時(shí)間損失包括設(shè)備檢修及事故損失，工人非全日缺勤而無法及時(shí)b調(diào)度的損失，以及每班下班前設(shè)備和場(chǎng)地清潔工作所需的停工損失。2）工人年時(shí)基數(shù) (公式 )(1%)FDnb??人 人式中 —工人年時(shí)基數(shù)（h） ；F人 —工人全年工作日，等于全年日數(shù)（365 天）全年假日（10 天）全年星期D人雙休日（104 天）=251 天；—時(shí)間損失率，一般取 4%，時(shí)間損失包括病假、事假、探親假、產(chǎn)假及哺b乳、設(shè)備請(qǐng)掃、工作休息等工時(shí)損失。5 / 40表 熱處理車間設(shè)備和工人年時(shí)基數(shù)項(xiàng)目 生產(chǎn)性質(zhì)工作班制全年工作日每班工作時(shí)數(shù)全年時(shí)間損失（%）年時(shí)基數(shù)一、設(shè)備一般設(shè)備 連續(xù)工作制 3 355 8 9 7722重要設(shè)備 階段工作制 3 251 8 16 4718小型簡(jiǎn)易熱處理爐 階段工作制 3 251 8 7 5571大型復(fù)雜熱處理爐 連續(xù)工作制 3 355 8 14 7326二、工人一般工作條件 251 8 8 1830較差工作條件 251 8 12 17483 工藝分析及設(shè)備選用 工藝分析的基本原則熱處理工藝設(shè)計(jì)是熱處理車間設(shè)計(jì)的中心環(huán)節(jié)，是設(shè)備選擇的主要依據(jù)。所確定的熱處理工藝必須先進(jìn)、可靠、經(jīng)濟(jì)合理，并與車間生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。常規(guī)工藝應(yīng)力求工藝路線簡(jiǎn)化，運(yùn)輸量最小，工序較小，節(jié)省能源及勞動(dòng)量。采用先進(jìn)工藝應(yīng)經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證或?qū)嶒?yàn)研究，取得可信的試用效果。 工藝路線產(chǎn)品零件從毛坯生產(chǎn)到完成成品，生產(chǎn)路線是確定熱處理車間任務(wù)的基礎(chǔ)，具體如下：（1）鑄鐵，鑄鋼，有色金屬一般鑄件的預(yù)備熱處理與鑄造之后進(jìn)行，包括正火、擴(kuò)散退火、等溫退火、球化退火、可鍛化退火、再結(jié)晶退火、消除應(yīng)力退火、人工時(shí)效（穩(wěn)化處理）等。（2）硬度要求在 285HB（30HRC)以下的一般鑄件，可在機(jī)械加工前熱處理到要求硬度，包括正火、調(diào)質(zhì)（淬火及高溫回火） 。加工余量大的鍛件，為保證其熱處理效果，應(yīng)在粗加工后進(jìn)行熱處理。（3）表面硬化，化學(xué)熱處理零件，硬度要求大于 285HB(30HRC)的零件，應(yīng)在機(jī)械加工后進(jìn)行。一些精度要求高的零件，可使用特殊加工刀具的零件，也可在加工前進(jìn)行熱處理。（4）局部化學(xué)熱處理零件，生產(chǎn)批量大時(shí)，非處理部分應(yīng)鍍層保護(hù)，批量小時(shí)可6 / 40采用機(jī)械保護(hù)，防滲涂層以及車去滲層等方法。（5）繞制彈簧、冷鐓、冷擠成形零件、應(yīng)進(jìn)行去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火、正火等工序。（6）形變熱處理可簡(jiǎn)化工藝路線，減少工序，節(jié)約能源。有些鑄、鍛件，特別是鍛件，可充分利用鍛造余熱進(jìn)行淬火、調(diào)質(zhì)等處理，使鍛造加工與熱處理結(jié)合起來。 工藝方法的選定（1）常規(guī)熱處理工藝熱處理零件的常規(guī)熱處理工藝，包括毛坯的預(yù)備熱處理和零件的最終熱處理，如退火、正火、去應(yīng)力退火、調(diào)質(zhì)（淬火及高溫回火） 、時(shí)效及固溶處理等。從提高熱處理質(zhì)量考慮，如不許在加熱過程中發(fā)生氧化、脫碳，應(yīng)采用保護(hù)氣氛下加熱。（2）化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理包括奧氏體狀態(tài)下滲碳、碳氮共滲，鐵素體狀態(tài)下的滲氮和氮碳共滲，以及滲硼、滲硅、滲鋁及各種滲金屬和多元共滲工藝?；瘜W(xué)熱處理可以在氣態(tài)、固態(tài)或液態(tài)介質(zhì)中完成，確定化學(xué)熱處理的工藝選用。有化學(xué)熱處理后需要淬火的，應(yīng)根據(jù)可能盡量采取滲后直接淬火工藝。（3）調(diào)質(zhì)熱處理調(diào)質(zhì)熱處理技術(shù)的發(fā)展主要有以下幾個(gè)方面。①爐型。由于振底爐長(zhǎng)期使用中存在振底板變形 零件在爐內(nèi)布料、加熱不均 淬火質(zhì)量散差大 同時(shí)振動(dòng)噪聲大、環(huán)境差，振底爐已逐漸退出生產(chǎn)線，網(wǎng)帶爐、鑄鏈爐得到普遍應(yīng)用。②碳勢(shì)控制技術(shù)的應(yīng)用。碳勢(shì)控制技術(shù)在保護(hù)氣氛調(diào)質(zhì)生產(chǎn)線得到普遍應(yīng)用。有效的控制爐內(nèi)碳勢(shì)控制精度，保證了零件淬火后的表面質(zhì)量。③計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用。通過應(yīng)用計(jì)算機(jī) 能夠按照工藝設(shè)定自動(dòng)完成工件的生產(chǎn)全過程記錄、保存工件生產(chǎn)中的各種工藝參數(shù)具有完善的故障診斷、安全警示及連鎖功能。④快速淬火油和水基淬火介質(zhì)的應(yīng)用?？焖俅慊鹩偷膽?yīng)用保證了高強(qiáng)度螺栓件的熱處理內(nèi)在質(zhì)量。水基淬火介質(zhì)的應(yīng)用解決了零件淬油不硬、淬水開裂及零件淬火變形的質(zhì)量問題。（4）感應(yīng)加熱淬火感應(yīng)加熱可使用高頻、中頻、工頻、超音頻，以及雙頻及脈沖加熱工藝，根據(jù)零件鋼種、尺寸特點(diǎn)、要求硬化層深度、零件批量等確定工藝。感應(yīng)加熱淬火后可根據(jù)可能采用自然回火。感應(yīng)熱處理技術(shù)的應(yīng)用感應(yīng)熱處理具有以下特點(diǎn)。①根據(jù)產(chǎn)品性能要求只對(duì)零件表面或局部加熱 實(shí)施表面或局部強(qiáng)化，因此是一種節(jié)能熱處理。②感應(yīng)加熱時(shí)間短、速度快 有利于淬火組織的細(xì)化，獲得耐磨性 抗扭轉(zhuǎn)彎曲疲勞性能俱佳的強(qiáng)化效果。③感應(yīng)淬火裝置可以方便地安裝在流水生產(chǎn)線上 便于生產(chǎn)管理，減少了物流成本。④7 / 40感應(yīng)淬火生產(chǎn)節(jié)拍快 效率高 能夠?qū)崿F(xiàn)完全自動(dòng)化。感應(yīng)淬火機(jī)床正朝柔性化、自動(dòng)化、智能化控制的方向發(fā)展。具有零件識(shí)別、能量控制、工藝參數(shù)顯示及故障診斷、顯示、報(bào)警的感應(yīng)淬火裝置在生產(chǎn)中逐步得到應(yīng)用 [7]。（5）火焰表面淬火火焰表面淬火技術(shù)的發(fā)展，如采用先進(jìn)溫度檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化控制與操作，淬火質(zhì)量可保證。在單件小批量生產(chǎn)中部分采用火焰淬火工藝，生產(chǎn)靈活實(shí)用。（6）高密度能量表面處理高密度能量表面處理包括激光表面處理，電子束表面處理和物理及化學(xué)氣相沉積。一般適用某些特定的零件，選用這種工藝必須先進(jìn)行工藝實(shí)驗(yàn)，試生產(chǎn)使用，用從熱處理質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益考慮。（7）特種工藝方法任何新技術(shù)，新工藝都有其特殊性，有其特殊性，有其優(yōu)缺點(diǎn)，可能只適用于某些特定的零件，并不斷發(fā)展、深入、完善。采用新技術(shù)，新工藝必須建立在調(diào)查研究和生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，并且它與適應(yīng)設(shè)備的發(fā)展密切相關(guān)，因此，也必須建立在完善的設(shè)備基礎(chǔ)上。如真空熱處理、離子轟擊熱處理、流臺(tái)床熱處理所適應(yīng)的熱處理工藝方法和零件品種不斷增加，工藝逐漸深入。真空熱處理已可實(shí)現(xiàn)淬火油冷、水冷、氣冷、回火、退火、并已用于真空滲碳、真空碳氮共滲?？偟膩碚f，一方面是自動(dòng)優(yōu)選工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量。另一方面是充分保證穩(wěn)定的優(yōu)化工藝條件 ,獲得分散度很小的均一的產(chǎn)品質(zhì)量。這就是美國(guó)熱處理 2020 年遠(yuǎn)景設(shè)想 [8]中的形象目標(biāo): 熱處理畸變?yōu)榱愫唾|(zhì)量分散度為零的主要出發(fā)點(diǎn)。當(dāng)前熱處理生產(chǎn)的質(zhì)量控制除了依靠生產(chǎn)過程的自動(dòng)化(消除影響質(zhì)量的人為因素) 、工藝參數(shù)的嚴(yán)格在線控制和工藝效果的計(jì)算機(jī)模擬來實(shí)現(xiàn),還力求實(shí)現(xiàn)過程控制的自適應(yīng)化和智能化。這就是質(zhì)量控制技術(shù)發(fā)展的主要方向。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，在最近幾十年中，難以與大型計(jì)算已被克服。通過模擬和衡量社會(huì)財(cái)產(chǎn)安全，成本，并在規(guī)定期間內(nèi)經(jīng)熱處理后，它并不難，優(yōu)化熱處理工藝 [9]。 熱處理設(shè)備選用選用適當(dāng)?shù)臒崽幚碓O(shè)備依據(jù)是熱處理工藝的類型，產(chǎn)品零件的特性，即零件形狀、尺寸、質(zhì)量和材料，產(chǎn)品技術(shù)要求和精度，產(chǎn)品生產(chǎn)量和勞動(dòng)量，所用的能源、氣氛及淬火介質(zhì)的物質(zhì)條件。 熱處理爐熱處理爐是通過爐內(nèi)燃燒裝置將燃料燃燒產(chǎn)生的熱量或通過爐內(nèi)電熱元件將電能轉(zhuǎn)化的熱量對(duì)金屬工件進(jìn)行加熱的設(shè)備 [10]。熱處理爐種類多，應(yīng)用廣泛。常用的箱式8 / 40爐、臺(tái)車爐、井式爐、罩式爐各有特點(diǎn)，分別應(yīng)用于不同領(lǐng)域，一般都已形成系列化的標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品 [11]。(1) 爐型選擇井式爐多用于細(xì)長(zhǎng)工件的加熱，爐膛較深，多置于地坑中。罩式爐的特點(diǎn)是有一個(gè)體積較大的爐罩，多應(yīng)用于特大工件的熱處理。一些企業(yè)從裝爐量、耗電量、車間配電容量、車間場(chǎng)地配置等角度出發(fā)，選擇傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)型熱處理爐并不滿意。根據(jù)實(shí)際需求，生產(chǎn)上設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)型熱處理爐已很普遍?；谶@些情況，先后設(shè)計(jì)了 3 種規(guī)格的經(jīng)濟(jì)實(shí)用型普式熱處理電阻爐，主要用于連鑄輥、熱軋輸送輥、型材軋輥等冶金輥道的堆焊生產(chǎn) [12]。燃?xì)饩綗崽幚頎t是用于長(zhǎng)軸類件和桿件的熱處理設(shè)備，該類設(shè)備自身狀況的好壞將直接影響到最終產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本和環(huán)境污染等。根據(jù)熱處理產(chǎn)品的質(zhì)量要求，在整個(gè)爐膛內(nèi)溫度和氣氛的均勻性都必須是在產(chǎn)品質(zhì)量或熱處理工藝要求的規(guī)定范圍內(nèi)，只有這樣才能確保熱處理產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到所規(guī)定的技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)[13]。對(duì)原中溫箱式爐在使用過程中存在耗能高、結(jié)構(gòu)狀況不舍理、生產(chǎn)效率低等問題，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)所需，本著經(jīng)濟(jì)效能的原則，通過臺(tái)車制作、爐殼改造、爐襯結(jié)構(gòu)優(yōu)化、控制系統(tǒng)的改進(jìn)、電熱元件的正確選用與合理分布將其改造為臺(tái)車式電爐，取得了滿意效果 [14]。在滲碳爐上要從溫度的控制方式、碳勢(shì)的控制方式及氮甲醇?xì)夥赵谏顚訚B碳中的應(yīng)用等三個(gè)方面介紹深層滲碳對(duì)熱處理設(shè)備的要求 [15]。真空熱處理的普及應(yīng)用會(huì)得到迅猛發(fā)展真空熱處理具有無氧化、脫碳、脫氣、脫脂、變形小、熱處理零件壽命長(zhǎng)、無污染等特點(diǎn)。真空熱處理(滲碳、氣淬)具有無氧化、脫碳、脫氣、脫脂、變形小、熱處理零件壽命長(zhǎng)、無污染等特點(diǎn)，因此近年來，在我國(guó)獲得了快速發(fā)展，其應(yīng)用范圍也在逐步擴(kuò)大。詳細(xì)分析設(shè)備選擇的依據(jù)條件，選擇熱處理爐：，大批量生產(chǎn)時(shí)，常用推桿式滲碳爐及其組成的生產(chǎn)線；中批量時(shí)，選用轉(zhuǎn)底式爐并與推桿式爐或密封箱式爐及其組成的組成生產(chǎn)線；小批量時(shí)，選用井式滲碳爐。，大批量時(shí)選用輥底式爐及其組成的生產(chǎn)線；中批量時(shí)選用振底式爐、網(wǎng)帶式爐并組成生產(chǎn)線；小批量時(shí)以往我國(guó)常選用鹽浴爐；滾珠多選用鼓形爐及其組成的生產(chǎn)線，或間隙式滾筒爐。，大批量時(shí)選用步進(jìn)式爐及其組成的生產(chǎn)線；小批量時(shí)選井式爐。，選用步進(jìn)式爐或臺(tái)車式爐。e. 中小零件和標(biāo)準(zhǔn)件，選用鑄鏈爐、網(wǎng)帶式爐、振底爐、真空爐、鹽浴爐、箱式爐。9 / 40f. 鋼絲，選用牽引式爐及其組成的生產(chǎn)線。，選用真空爐、鹽浴爐、流態(tài)化爐。，選用罩式爐、井式爐和箱式爐。，選用強(qiáng)風(fēng)循環(huán)箱式爐（帶機(jī)械傳動(dòng)） 。，選用推桿式爐生產(chǎn)線、隧道式爐生產(chǎn)線、升降底式爐。(2) 燃料與節(jié)能a. 燃料的選擇熱處理使用熱源一般有電及燃料，燃料多為氣體燃料。電爐由于溫度均勻，容易控制，熱效率高，便于操作，一般采用電爐，大型鑄鍛件采用氣體燃料爐。b. 節(jié)能熱處理車間設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)執(zhí)行專業(yè)化協(xié)作的原則，主要耗能設(shè)備的負(fù)荷率不應(yīng)低于 40%，并應(yīng)通過專業(yè)化協(xié)作方式使之達(dá)到 70%以上。采用合理用能的新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備和新材料。熱處理車間電爐控制系統(tǒng)改造是應(yīng)用現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)，提高工藝裝備水平，達(dá)到精確控制，提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)省能源，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度的目的 [16]。c. 確定熱處理爐生產(chǎn)率熱處理爐在單位時(shí)間內(nèi)可完成一定熱處理工序零件的重量即為生產(chǎn)率，以 Kg/h 或件/h 計(jì)。為使不同規(guī)格和爐型熱處理爐進(jìn)行比較，生產(chǎn)率還可以單位爐底面積或單位爐膛面積在單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量計(jì)算。平均生產(chǎn)率是指熱處理爐在一般正常使用條件下所達(dá)到的生產(chǎn)率，是熱處理爐處理各類不同零件完成一定工序，在較長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定使用后，統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)所計(jì)算出來的生產(chǎn)率（如表 ） 。表 單位爐底面積的平均生產(chǎn)率參考指標(biāo)爐子類型 退火 正火淬火 回火 氣體滲碳 固體滲碳箱式爐推桿式爐輸送帶式爐立式旋轉(zhuǎn)爐臺(tái)車式爐雙臺(tái)車式爐振底式爐40～6060～70——35~5060~80—100～120120～160120～160100～12060～80120～140140～18080～100100～125100～12580～10050～70100～120100～120—35～45—————3～10———8～1212～15—d. 熱處理爐的計(jì)算根據(jù)熱處理零件分工的年處理量，分別采用各工序的平均生產(chǎn)率，可以計(jì)算得出某項(xiàng)設(shè)備所承擔(dān)熱處理任務(wù)的年負(fù)荷數(shù)，再根據(jù)該項(xiàng)設(shè)備的工作制度所確定的年時(shí)基數(shù)，即可計(jì)算得出該項(xiàng)設(shè)備的負(fù)荷率并確定臺(tái)數(shù)。10 / 40設(shè)備需要量可根據(jù)熱處理工序生產(chǎn)任務(wù)和設(shè)備生產(chǎn)能力計(jì)算出設(shè)備年負(fù)荷基數(shù)，再計(jì)算設(shè)備需要量。具體計(jì)算見表 和 。1. 設(shè)備年負(fù)荷基數(shù) 設(shè)備年負(fù)荷基數(shù) G 為： (公式 )/Qp?式中 設(shè)備年需完成的生產(chǎn)量（Kg/年）Q設(shè)備生產(chǎn)率（Kg/h）p2. 設(shè)備數(shù)量計(jì)算 (公式 )/CGF?式中 設(shè)備年時(shí)基數(shù)（h）F表 熱處理設(shè)備計(jì)算表序號(hào) 設(shè)備名稱 用途 生產(chǎn)率(Kg/h) 年處理量/t=生產(chǎn)率設(shè)備年時(shí)基數(shù)（7240 h）1 井式燃?xì)鉅t 調(diào)質(zhì)、正火、退火、穩(wěn)定等30 2 井式電爐 回火、穩(wěn)定、時(shí)效 30 3 井式氣體氮化爐 氮化 29 2104 井式氣體氮化爐 氮化 29 2105 燃?xì)馐?