【正文】 能源有效利用的最有潛力的因素。保證滿(mǎn)負(fù)荷生產(chǎn)、充分發(fā)揮設(shè)備能力是科學(xué)管理的目標(biāo)之一。先進(jìn)工業(yè)國(guó)家從能源利用率和生產(chǎn)成本的精打細(xì)算出發(fā),在電和燃料的一次和二次能源的調(diào)配上做出合理的選擇,在熱處理能源結(jié)構(gòu)、充分利用廢熱、余熱上積累了豐富的經(jīng)驗(yàn) [18]。我國(guó)機(jī)械工業(yè) 95 %以上的熱處理爐用電是很不合理的,在當(dāng)前天然氣資源已能充分供應(yīng)的條件下,熱處理的能源結(jié)構(gòu)必須調(diào)整和改變。研究、開(kāi)發(fā)和推廣節(jié)能的熱處理工藝是投入小、見(jiàn)效快的節(jié)能18 / 40措施。熱處理設(shè)備的選型、結(jié)構(gòu)和使用上也都有很大的節(jié)能潛力 [19]。 設(shè)備布置間距（1）爐子后端距離墻柱的距離，一般箱式爐采用 1～2m ；煤氣爐和油爐取～；可控氣氛爐應(yīng)留出輻射管取出的距離。（2）爐子之間的距離，小型爐 ～；中型爐 ～ ；大型爐 ～2m；間隙式爐組成的生產(chǎn)線(xiàn) ～；連續(xù)式爐 ～ 。（3）井式爐間的距離，小型爐 ～；中型爐 ～ ；大型爐 ～4m。 （4）井式爐爐口距地面距離，滲碳爐 ；正火、回火爐 ～ 。（5）連續(xù)式爐的爐前后區(qū)空地，鍛件熱處理爐：爐前：6～8m ；爐后 8～12m ；連續(xù)氣體滲碳爐：爐前 4～6m；爐后 2～3m；一般連續(xù)式爐爐前后 4～6m。（6）爐子安裝高度 即爐口平面到地平的距離，人工操作時(shí)，一般為～。 設(shè)備區(qū)域布置（1）區(qū)域規(guī)劃圖 (見(jiàn)圖 )19 / 40圖 區(qū)域規(guī)劃圖（2）熱處理設(shè)備布置圖(見(jiàn)圖 )20 / 40圖 熱處理設(shè)備布置圖1）井式滲碳爐區(qū)（見(jiàn)圖 ）21 / 40圖 井式滲碳爐區(qū)2）鹽浴爐區(qū)（見(jiàn)圖 ）圖 鹽浴爐區(qū)3）深井爐區(qū)（見(jiàn)圖 ）圖 深井爐區(qū)4）雙室真空熱處理爐區(qū)（見(jiàn)圖 ）22 / 40圖 雙室真空熱處理爐區(qū)5）表面處理區(qū)（見(jiàn)圖 ）圖 表面處理區(qū)6）14 米臥式淬火機(jī)床區(qū)（見(jiàn)圖 ）圖 14 米臥式淬火機(jī)床區(qū)（3）輔助設(shè)備布置圖(見(jiàn)圖 )23 / 40圖 輔助設(shè)備布置圖（4）熱處理車(chē)間平面布置圖(見(jiàn)附圖)24 / 40（5）熱處理車(chē)間設(shè)備明細(xì)表(見(jiàn)附表)5 熱處理車(chē)間建筑物與構(gòu)筑物 建筑物的設(shè)計(jì)（1）防火熱處理廠房耐火等級(jí)通常為一、二級(jí)耐火建筑物，要求墻、地面、頂棚等必須耐火，通常為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)。（2）通風(fēng)為排出煙塵、熱量，廠房要有一定高度，合理開(kāi)設(shè)天窗，使廠房有良好的自然通風(fēng)條件。（3）采光 根據(jù)需要設(shè)天窗和屋面窗以保證良好的采光需要。 廠房建筑參數(shù)廠房的跨度與柱距取決于產(chǎn)品工藝的需要和設(shè)備選型。在選用井式爐時(shí)，可將爐子置于地坑內(nèi)或采用操作平臺(tái)。將爐子置于地坑可降低廠房高度（見(jiàn)圖 ） ，節(jié)約造價(jià)。廠房的跨度與柱距（見(jiàn)圖 ） 。圖 廠房高度25 / 40圖 廠房的跨度與柱距26 / 40 廠房出入口廠房一般人行出口寬 、 或 ，高 ，主要物流出入口（見(jiàn)表 ）應(yīng)根據(jù)所通過(guò)的車(chē)輛種類(lèi)以及所需進(jìn)入設(shè)備的需要確定。表 各類(lèi)車(chē)輛所需大門(mén)尺寸寬度（m）高度（ m）適用車(chē)輛 寬度（m） 高度（ m）適用車(chē)輛 2t 以下電瓶車(chē) 中型載重汽車(chē) 5～10t 窄軌電動(dòng)平板車(chē) 重型載重汽車(chē) 輕型載重汽車(chē) 5～10t — — —廠房較長(zhǎng)，要兩端開(kāi)門(mén)或中部設(shè)出入口。各大門(mén)一律往外開(kāi)或用電動(dòng)推拉大門(mén)。 地面載荷及地面材料熱處理車(chē)間的地面載荷取決于生產(chǎn)的對(duì)象和性質(zhì)（詳見(jiàn)表 ） ，試驗(yàn)輔助部門(mén)在～；工具、機(jī)修備件熱處理部門(mén)在 ～ ；中小件區(qū) ～；大批量流水生產(chǎn)半成品熱處理在 ～；大批量流水線(xiàn)生產(chǎn)的毛坯人處理部門(mén)在～。表 熱處理車(chē)間地面材料部門(mén)名稱(chēng) 選用地面層材料毛皮熱處理半成品熱處理輔助熱處理噴砂間酸洗間鹽浴爐間高中頻間油冷卻地下室混凝土、塊石、鋼磚、鑄鐵板混凝土、水磨石混凝土、水磨石、馬賽克混凝土、水磨石馬賽克、耐酸水泥水磨石、馬賽克水磨石混凝土 特殊構(gòu)筑物及附屬建筑物的設(shè)計(jì)熱處理車(chē)間的地下設(shè)施和需要安裝在地坑中的設(shè)備較多。還有許多地溝，如通風(fēng)溝、管道溝、煙道等，需處理好走向，以確保無(wú)不干擾。而由于生產(chǎn)和工藝的需要，車(chē)間內(nèi)建有各類(lèi)附屬的小隔間，如變電間、配電間、電容器間、噴砂間。用氰鹽熱處理間、快速實(shí)驗(yàn)室等需要隔斷并封頂?shù)母糸g，有一些27 / 40如機(jī)修間、鉗工工作間、電工工作間等不需要封頂?shù)母糸g，可采用墻體或玻璃隔斷。6 動(dòng)力消耗及對(duì)公用系統(tǒng)設(shè)計(jì)熱處理車(chē)間需消耗的各種動(dòng)力和輔助材料，包括電力、燃料、壓縮空氣、蒸汽、水、油類(lèi)、鹽類(lèi)。活血熱處理滲劑及保護(hù)加熱氣體等等。 電力安裝容量熱處理車(chē)間電力消耗包括動(dòng)力用電、工藝用電和照明用電。動(dòng)力用電，是指熱處理車(chē)間各種機(jī)械裝置的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所消耗的電量。其消耗量按照各設(shè)備安裝容量和設(shè)備負(fù)荷時(shí)間計(jì)算。由熱處理車(chē)間設(shè)備明細(xì)表，得 用電總量=，加上在熱處理工程中加熱工件和工作介質(zhì)所消耗的工藝用電和照明用電，取 4500KW。 壓縮空氣熱處理車(chē)間壓縮空氣用于連續(xù)用氣設(shè)備，如噴砂、噴丸設(shè)備、風(fēng)動(dòng)工具、吹掃噴嘴等。其消耗量的計(jì)算是以溫度為 20 攝氏度，壓力為 時(shí)的自由空氣為標(biāo)準(zhǔn)的。包括爐溫升降氣缸壓縮空氣的消耗量、各類(lèi)用途噴嘴壓縮空氣消耗量。 蒸汽蒸汽在熱處理車(chē)間主要用于加熱清洗槽、熱水淬火冷卻槽、重油燃燒霧化及預(yù)熱、石油液化氣液化、煤氣管路清掃等。熱處理車(chē)間使用的蒸汽為飽和蒸汽、常用壓力為200～400KPa。蒸汽的比熱容為 2100KJ/，各類(lèi)水槽、清洗槽蒸汽加熱，使用蛇形管、排管、水套或直接將蒸汽通入槽內(nèi)加熱。 氧、乙炔氧氣和乙炔在熱處理車(chē)間主要用于表面淬火冷卻和零件矯正。所消耗的量均指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積，其消耗量主要取決于淬火方法、淬火層深以及淬火表面積。供應(yīng)方式有兩種，輸送管網(wǎng)與瓶裝。 生產(chǎn)用水熱處理車(chē)間設(shè)備用水除個(gè)別情況外，對(duì)水質(zhì)無(wú)特殊要求，一般生活用水則可以滿(mǎn)足要求。高頻設(shè)備用水，要求礦物雜志不能超過(guò) ，電阻率每厘米不大于 400028 / 40歐姆，水壓為 119～196KPa，或蒸餾水，或采用離子交換樹(shù)脂軟化水。其它用水量包括：感應(yīng)加熱設(shè)備及淬火冷卻水消耗量：（1）R117 全齒淬火設(shè)備電源、R118 單齒淬火設(shè)備電源、500kW 中頻電源、350kW 中頻電源循環(huán)用水量為 20t/h。20t/h4=80t/h 。（2）R1171GCK11200 淬火機(jī)床循環(huán)水量為 40t/h，R1172GC13080 淬火機(jī)床循環(huán)水量為 40t/h，但二者不同時(shí)使用；R1181GCK13450 淬火機(jī)床循環(huán)水量為 20t/h；與 500kW 中頻電源配套的立式淬火機(jī)床循環(huán)水量 40t/h；與 350kW 中頻電源配套的臥式淬火機(jī)床循環(huán)用水量為 20t/h。40t/h +20t/h +40t/h +20t/h=120t/h。淬火冷卻水（油）槽水消耗量：淬火油槽循環(huán)水量+淬火水槽循環(huán)水量：30t/h+20t/h=50t/h。循環(huán)總用水量：80t/h+120t/h+50t/h=250t/h 250t/h7240=1810000t=181 萬(wàn)噸 燃料熱處理車(chē)間的燃料消耗量，粗略計(jì)算按照單位重量工件消耗燃料指標(biāo)核燃料爐生產(chǎn)量計(jì)算和統(tǒng)計(jì)。各燃料爐有確定的最大燃料消耗量，根據(jù)常用熱處理工藝周期和爐子平均生產(chǎn)能力，同時(shí)要考慮到各爐子的負(fù)荷率、連續(xù)使用和冷爐升溫需要，以及車(chē)間所裝爐子臺(tái)數(shù)等因素。熱處理工序所耗電能、煤氣、重油量見(jiàn)表 表 熱處理工序所耗電能、煤氣 、重油工序 溫度范圍／℃處理噸數(shù)／ t電能/KW 總電能/KW煤氣/m 3 總煤氣/m3重油/m 3 總重油/m3淬火 800~850 826 ~ ~ ~ 淬火 1300 ~ ~ ~ 正火 860~880 ~ ~ ~ 碳氮共滲 840~860 420 ~ ~ 336 ~ 42氣體滲碳 900~920 ~ ~ — —高溫回火 500~600 ~ ~ ~ 低溫回火 180~200 ~ ~ — —時(shí)效 100~200 ~ — — — — —總計(jì) =11540 2507=3510 277=33329 / 407 熱處理車(chē)間的生產(chǎn)組織與人員 組織為適應(yīng)熱處理生產(chǎn)管理與調(diào)度方便，除一些規(guī)模較小的工段、小組和流水線(xiàn)上的熱處理部分，如鑄、鍛車(chē)間小型毛坯熱處理工段，機(jī)械加工生產(chǎn)線(xiàn)上的感應(yīng)加熱淬火部分，可分屬各有關(guān)車(chē)間外，熱處理通常宜作為獨(dú)立的車(chē)間，以利于生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展、產(chǎn)品質(zhì)量的提高和進(jìn)行成本核算。熱處理車(chē)間可由生產(chǎn)部分、輔助部分和技術(shù)管理部分組成。管理部分包括計(jì)劃、調(diào)度、生產(chǎn)技術(shù)和行政管理，輔助部分包括機(jī)修、電修、管修、儀表運(yùn)行、工具、材料、輔助材料、實(shí)驗(yàn)室等； 工作人員熱處理車(chē)間的生產(chǎn)組織包括生產(chǎn)工人、輔助工人、工程技術(shù)人員、管理人員和服務(wù)人員（見(jiàn)表 ） 。生產(chǎn)工人是指直接從事熱處理工藝及設(shè)備操作的人員。輔助工人是指生產(chǎn)工人以外直接為熱處理生產(chǎn)服務(wù)的人，如熱處理準(zhǔn)備工、起重運(yùn)輸工等。工程技術(shù)人員是指從事技術(shù)工作的人員。設(shè)備定員應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要，盡量多考慮多機(jī)臺(tái)的管理，減少設(shè)備定員，使工人滿(mǎn)負(fù)荷工作，提高生產(chǎn)率。表 車(chē)間基本生產(chǎn)工人計(jì)算指標(biāo)序號(hào) 設(shè)備類(lèi)型 熱處理工序 每臺(tái)設(shè)備所需的基本生產(chǎn)工人淬火 11 箱式爐（3 臺(tái)）正火、退火 12 鹽浴爐（1 臺(tái)） 正火、退火 23 井式回火爐（1 臺(tái)） 預(yù)熱、淬火 14 井式氣體滲碳（氮）爐（5臺(tái)）滲碳（氮） 15 井式加熱爐（3 臺(tái)） 正火、回火 16 臺(tái)車(chē)式爐（2 臺(tái)） 正火、退火 27 高頻設(shè)備（1 臺(tái)） 淬火 2（內(nèi)含電工一名）30 / 408 淬火機(jī)床（1 臺(tái)） 淬火 19 冷處理設(shè)備（1 臺(tái)） 冷處理 110 噴砂（丸）機(jī)（1 臺(tái)） 清理 111 清洗機(jī)（1 臺(tái)） 清洗 112 校直壓床（1 臺(tái)） 校直 113 10 名輔助+3 名工程技術(shù)人員+1 名管理人員+1 名服務(wù)人員15合計(jì)人數(shù) 408 熱處理的生產(chǎn)安全與環(huán)境保護(hù) 生產(chǎn)安全熱處理車(chē)間是一個(gè)潛在觸電、爆炸、灼傷、火災(zāi)和毒害危險(xiǎn)的車(chē)間，因此車(chē)間的設(shè)計(jì)過(guò)程中必須認(rèn)真對(duì)待。熱處理生產(chǎn)中危害因素與防止措施a. 觸電：電熱設(shè)備與電網(wǎng)安全連接、觸電保護(hù)（如防護(hù)用品、接地保護(hù)等） 、電容放電保護(hù)。：靜電及電磁防護(hù)如接地、屏蔽等。c. 毒害：產(chǎn)生毒害氣體的工藝設(shè)備，應(yīng)裝設(shè)在單獨(dú)的隔間內(nèi)，專(zhuān)設(shè)通風(fēng)系統(tǒng)。d. 燙傷和燒傷：操作人員除應(yīng)該遵守操作流程，佩戴防護(hù)用品外，防止鹽浴噴濺，應(yīng)配備烘干設(shè)備，避免工件將水帶入浴爐；防止氣體燃料，特別是采用可控氣氛時(shí)，避免一氧化碳、氫等可燃性氣體泄漏引起爆炸，在爐前應(yīng)常點(diǎn)燃火炬；出爐熱工件應(yīng)有秩序堆放，避免灼傷事件。e. 噪聲：采用消聲、隔音措施，或?qū)a(chǎn)生噪聲的設(shè)備單獨(dú)裝在封閉隔間內(nèi)。f. 粉塵：對(duì)于產(chǎn)生的設(shè)備設(shè)封閉隔間，裝通風(fēng)系統(tǒng)。設(shè)備投入運(yùn)行后的檢查、使用維修，通風(fēng)設(shè)施等條件必須不斷的改善，才可以是生產(chǎn)安全的進(jìn)行。熱處理車(chē)間的防火：對(duì)燃料爐、可控氣氛爐、淬火油槽設(shè)定安全的使用要求。車(chē)間內(nèi)煤氣、乙炔、氧氣等及液體燃料輸送管道，應(yīng)保證安全可靠，經(jīng)常檢查管道及閥們是否泄漏。 環(huán)境保護(hù)熱處理車(chē)間存在著對(duì)人身和環(huán)境有害的物質(zhì)，如 CO、HCN、NH 3 粉塵以及噪音等31 / 40環(huán)境污染源，車(chē)間設(shè)計(jì)過(guò)程中必須對(duì)防止污染和治理污染進(jìn)行設(shè)計(jì)。在預(yù)防和治理二者之間應(yīng)以預(yù)防為主。氣體滲碳、碳氮共滲、氮碳共滲、真空油氣淬火、低壓滲碳高壓氣淬、合成淬火劑等一系列熱處理工藝和材料都是防患于未然的清潔熱處理技術(shù)。為防止產(chǎn)生污染源，可采取不產(chǎn)生或少產(chǎn)生污染的工藝，如采用電或氣體燃料為熱源，避免使用煤為燃料；采用氣體化學(xué)熱處理工藝，避免使用固體滲碳等產(chǎn)生灰塵污染的工藝；采用五毒鹽浴，避免使用氰化鹽；用濕噴砂取代干噴砂，或用無(wú)氣噴砂，以及使用不含氧化硅的顆粒；用噴丸、拋丸取代酸洗。熱處理車(chē)間產(chǎn)生的污染在盡可能減少的情況下，對(duì)產(chǎn)生的有害氣體、煙氣、粉塵、酸霧、氣溶膠等物質(zhì)采取治理措施，產(chǎn)生嚴(yán)重污染廢氣的設(shè)備或生產(chǎn)工藝，應(yīng)設(shè)計(jì)成密封操作間、設(shè)備單獨(dú)通風(fēng)系統(tǒng)，必要時(shí)設(shè)除塵、吸收、凈化裝置。燃燒爐的燃燒廢熱時(shí),燃燒器結(jié)構(gòu)的完善和空燃比的嚴(yán)格控制,在保證合理燃燒的前提下,能使 NO 和 CO 降到最低限度。劇毒物的應(yīng)用受到最大程度的限制 ,NO2CY 液體滲氮和氰化鹽浴中的 CN大都被 CNO代替 [20]。CN廢水處理技術(shù)已達(dá)到相當(dāng)先進(jìn)程度。工模具的鹽浴加熱淬火已逐步被真空高壓氣淬技術(shù)所代替。主要從現(xiàn)有熱處理生產(chǎn)的現(xiàn)狀，重視對(duì)清潔熱處理生產(chǎn)技術(shù)的研究，強(qiáng)化對(duì)熱處理生產(chǎn)中出現(xiàn)污染環(huán)節(jié)的管制，支持環(huán)保措施的實(shí)施，重視設(shè)備的更新，采用清潔、不污染環(huán)境的設(shè)備是熱處理行業(yè)貫徹科學(xué)發(fā)展觀的主要內(nèi)涵之一 [21]。9 熱處理車(chē)間的建設(shè)投資及成本 車(chē)間基本投資計(jì)算在新建的熱處理車(chē)間設(shè)計(jì)中，通過(guò)對(duì)投資、勞動(dòng)生產(chǎn)率等主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計(jì)算分析，評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，以確定最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。企業(yè)必須不斷的提高產(chǎn)品質(zhì)量，發(fā)展品種，降低材料消耗、節(jié)省工時(shí)、充分利用設(shè)備、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低成本，全面貫徹優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗的方針。熱處理車(chē)間基本建設(shè)投資計(jì)算是指在車(chē)間建設(shè)過(guò)程中所支出的一切直接用于基本建設(shè)的資金。包括土建工程投資、公用系統(tǒng)投資和工藝投資。 熱處理車(chē)間的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)熱處理車(chē)間的技術(shù)指標(biāo)可以綜合表示車(chē)間生產(chǎn)或車(chē)間設(shè)計(jì)中的技術(shù)經(jīng)濟(jì)概況，以及與類(lèi)似車(chē)間比較所達(dá)到的水平。指標(biāo)的高低