鋼帶熱處理綜合節(jié)能技術及設備的研發(fā)與應用項目可行性報告(編輯修改稿)
2024-09-02 06:56 本頁面
【文章內容簡介】 節(jié)能設備制造項目關鍵技術本項目關鍵技術主要涉及二個方面的內容：（1）使新型淬火冷卻裝置的冷卻特性具有可控性；（2）熱處理雙層結構余熱回收設備設計及加熱通道內壁隔熱和傳熱材料的確定，工藝路線和工藝參數設計。項目主要技術創(chuàng)新點本項目創(chuàng)新點主要表現在以下兩個方面：熱處理的工藝創(chuàng)新采用新型的淬火冷卻裝置實現可控的冷卻速度；采用快速熱處理工藝提高鋼帶熱處理效率，由此實現節(jié)能效果。熱處理的設備創(chuàng)新采用新型的上、下雙層設備結構，實現余熱利用，同時減少設備的散熱面積，由此實現節(jié)能效果。四、項目預期目標（主要技術經濟指標、社會效益、技術應用和產業(yè)化前景以及獲取自主知識產權的情況）本項目將以市場前景廣闊的汽車離合器用特種鋼帶產品為對象，對鋼帶熱處理的節(jié)能技術及設備進行研發(fā)，具體指標如下：項目主要技術指標產品名稱產品主要技術指標和節(jié)能效果雙層熱處理余熱回收節(jié)能設備功率：410 kW熱處理生產能力：每條400噸/月爐壁溫度（表面溫度）：≤ 45℃熱處理能耗：≤ 450kW?h/t（原810 kW?h/t）年節(jié)電達1440萬kW?h，折成標煤為4608噸年節(jié)油400噸，折成標煤為571噸注1：產品能耗由810千瓦時/噸，下降為450千瓦時/噸，按年產4萬噸汽車離合器用特種鋼帶生產線計算，可年節(jié)1440萬千瓦時，合計折成標煤4608噸/年。注2：油冷卻時，每噸鋼帶需10公斤淬火油。項目主要經濟指標（1）項目節(jié)能設備實施后，按年產4萬噸汽車離合器用特種鋼帶計算，可年節(jié)1440萬千瓦時，合計折成標煤4608噸/年，年節(jié)燃料動力費1296萬元。（2）以水代油淬火冷卻介質節(jié)能新工藝的應用，年節(jié)油400噸，折成標煤為571噸，可實現年節(jié)能經濟效益500多萬元。（3）申請項目相關節(jié)能專利4項（授權或授理）五、項目實施方案、技術路線、組織方式與課題分解項目實施方案與技術路線根據所確定的主要研發(fā)內容，具體實施方案分以下3部分：（1）新淬火冷卻裝置研制鋼帶淬火時，不同規(guī)格的鋼帶（如材質、厚度等）、鋼帶不同的運動速度，需要有不同的冷卻速度。根據圖3所示的冷卻裝置示意圖，我們設計以下結構的冷卻裝置，如圖5所示：淬火冷卻裝置有二個水箱、二塊保護板、四個立柱、四個滑塊、空氣壓縮缸、固定板及底座組成?；瑝K與上水箱相連，壓縮空氣缸與上水箱相連，可使上水箱上下運動。水箱的內部還有導水板，可使水沿著曲折的路徑流過水箱，可加強冷卻效果。由圖可知，壓板的材質及厚度、保護板材質及厚度、裝置的長度和寬度、裝置內部水導板的布置、水壓和水溫等等，都會影響裝置的冷卻特性。圖5 新淬火冷卻裝置結構圖鋼帶；上水箱；下水箱；底座；固定板；上壓板；下壓板；上保護板；下保護板；水箱進水口；1下水箱進水口；1上水箱出水口；1下水箱出水口；1空氣壓縮缸；1立柱；1滑塊 在淬火冷卻裝置的結構對冷卻速度影響的研究中，以理論分析設計為依據，設計不同的水導板布置方式，同時改變壓板、保護板的材質和厚度，制作不同的冷卻裝置。對不同厚度、不同運動速度的鋼帶進行冷卻，用熱電偶埋入保護板，檢測不同部位的溫度，用接觸式測溫儀檢測鋼帶出冷卻裝置的溫度，由此獲得冷卻速度，并得到各參數對冷卻速度的影響曲線。在上述研究結果上，改變淬火冷卻裝置的長度和寬度，在不同鋼帶厚度、運動速度下，檢測出不同長度和寬度對冷卻速度的影響曲線。測定水溫，改變水壓，檢測不同鋼帶厚度、運動速度時的冷卻速度，得到不同水壓時的冷卻曲線。在上述試驗中，特別關注加快鋼帶的運動速度時，可快速冷卻獲得馬氏體組織的條件。（2）、熱處理新工藝研究由于新的淬火冷卻裝置可以提供更快的冷卻速度，這使快速熱處理新工藝成為可能。我們知道，鋼帶原始的金相組織為鐵素體和碳化物構成的珠光體，為了得到高硬度的馬氏體，首先要將鋼帶加熱到奧氏體化溫度以上，并保持一段時間，將珠光體完全轉變?yōu)閵W氏體組織。奧氏體化后保溫時間過短，碳化物來不及溶解，得不到完全的奧氏體組織；如果保溫時間過長，奧氏體晶粒將長大，會增加鋼帶的脆性。保溫時間和奧氏體化溫度的高低也有一定的關系。溫度高，所需時間則短，溫度低，所需時間長。同時，鋼帶運動速度，也就是加熱速度對奧氏體化溫度和時間也有影響。鋼帶連續(xù)式淬火熱處理，實際上是一個快速加熱過程。申請單位從事鋼帶熱處理十多年，擁有成熟的噴油冷卻淬火的加熱工藝。為了實現更好的節(jié)能，借助新冷卻淬火裝置，開展提高鋼帶運動速度，同時充分利用余熱回收裝置，實現新的快速熱處理工藝。本研究將分兩部分展開，首先是實驗室研究。在實驗室熱處理設備上，對不同厚度鋼帶，在不同加熱速度下，進行不同熱處理溫度和時間的加熱保溫后快速冷卻。用金相顯微鏡，對鋼帶的金相組織進行觀察，用顯微硬度計檢測鋼帶的硬度。其后，在生產設備上進行快速的熱處理，對鋼帶的金相組織和力學性能進行檢測，優(yōu)化工藝參數，制定節(jié)能熱處理工藝標準。本研究中計劃實現鋼帶運動速度提高15~20%，節(jié)能效果達到10%~15%。（3）節(jié)能熱處理設備研制申請單位將重點研制上、下雙層結構，鋼帶逆向相對運動的淬火回火設備。內容包括節(jié)能設備的結構設計、材料的選型以及設備的制造。根據熱傳導的理論，要在二個物體間產生熱傳導，其必要條件是這二個物體必須接觸且必須有溫度差。傳熱的快慢，與溫度差成正比，還與物體的導熱系數有關。傳熱的多少與接觸面積、傳熱的速度、傳熱的時間有關。根據此理論，若靜止的溫度不同的二個鋼帶接觸，則高溫的鋼帶會把熱量不斷地傳給低溫鋼帶，使自己的溫度降低，而低溫鋼帶吸收熱量后，溫度不斷升高，二者溫度相同時，就停止熱傳導。故而二個靜止的質量相同而溫度不同的鋼帶接觸時，高溫鋼帶最多只能把自己的一半熱量傳給低溫鋼帶。如果二個質量相同而溫度不同的鋼帶接觸，它們間有逆向相對運動的話，則高溫鋼帶把熱量傳給低溫鋼帶后，高溫鋼帶的溫度不斷降低，低溫鋼帶吸收熱量后溫度不斷升高，由于它們做逆向相對移動，它們溫度高低分布的次序恰好相反，故它們間始終處處存在溫度差，這就能使高溫鋼帶源源不斷地把自己的熱量傳給低溫鋼帶。只要二者足夠長，高溫鋼帶幾乎可以把自己的全部熱量傳給低溫鋼帶。這是一種傳熱效果最好的方式，也是一種余熱利用效果最好的方式。這種余熱回收裝置，理論上計算可以回收90
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