【正文】 ers are the main contents of the heat treatment plant design process. From the classification and characteristics of heat treatment workshop, heat treatment workshop production tasks, the system of work and the base year, process design, equipment selection and heat treatment, the anization and layout of workshop equipment, heat treatment workshop buildings and structures, power plant and auxiliary materials consumption, heattreated product safety and environmental protection, heat treatment workshop staff fixed, heat treatment plant construction investment and technical and economic indicators, designs the heat treatment shop. From the current situation and the level of Heat Treatment Technology control their development trend, develop vigorously advanced new technologies, new processes, new materials and new equipment, use high technology to transform traditional heat treatment technology to achieve highquality, high efficiency, energy saving, energy, pollutionfree, lowcost, specialized production of the direction of heat treatment plant design. Key words: heat treatment workshop, heat treatment equipment。從熱處理車間的分類和特性、熱處理車間生產(chǎn)任務、工作制度及年時基數(shù)、工藝設計、熱處理設備的選擇與計算、車間設備組織與布置、熱處理車間建筑物與構(gòu)筑物、車間動力和輔助材料消耗量計算、熱處理的生產(chǎn)安全與環(huán)境保護、熱處理車間人員定額、熱處理車間的建設投資及技術(shù)經(jīng)濟指標等方面，對熱處理車間進行設計。正所謂“工欲善其事,必先利其器 ”，那么也就必須給熱處理一個良好的環(huán)境及先進設備，總的來說就是一個設計得當?shù)臒崽幚碥囬g。本 科 畢 業(yè) 設 計題 目 年 產(chǎn) 量 3000 噸 熱 處 理 車 間 的 設 計 學 院: 材料與冶金學院專 業(yè): 金屬材料工程學 號: 202202127036學生姓名 : 唐鄭磊指導教師 : 從善海副教授日 期: 2022. I / 40摘 要熱處理是機械工業(yè)的一項重要基礎技術(shù)，通常像軸、軸承、齒輪、連桿等重要的機械零件和工模具都是要經(jīng)過熱處理的。熱處理對于充分發(fā)揮金屬材料的性能潛力，提高產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量，節(jié)約材料，減少能耗，延長產(chǎn)品的使用壽命，提高經(jīng)濟效益都具有十分重要的意義。設計的主要內(nèi)容整個熱處理車間的設計過程。從熱處理技術(shù)的現(xiàn)狀和水平，掌握其發(fā)展趨勢，大力發(fā)展先進的熱處理新技術(shù)、新工藝、新材料、新設備，用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)，實現(xiàn)“優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、降耗、無污染、低成本、專業(yè)化生產(chǎn) ”的方向上設計熱處理車間。 heat treatment process。通過引進先進技術(shù)和對引進技術(shù)的消化吸收,使熱處理生產(chǎn)技術(shù)有突出的變化 [1]。 設計意義熱處理生產(chǎn)技術(shù)必須迎頭趕上,才能抓住機遇、迎接新的挑戰(zhàn) [2]。組織熱處理生產(chǎn)工藝專業(yè)化協(xié)作，建立熱處理專業(yè)工廠，將有力地促進我國熱處理行業(yè)技術(shù)的現(xiàn)代化發(fā)展。因此，在武漢重型機床廠新建熱處理車間時，必須特別重視并解決專業(yè)化與協(xié)作問題，確定車間的專業(yè)化生產(chǎn)特點。過去，大小機械廠都各自建立自己獨立的熱處理車間和工段。有些由于規(guī)模小，不利于選用先進的工藝和高效的設備，為使設備配套增加投資，由于設備負荷率低，浪費能源與動力。熱處理車間的規(guī)模問題中，任何工藝（包括常規(guī)工藝和先進工藝）在本車間都承擔是不現(xiàn)實的，應該以本企業(yè)生產(chǎn)任務為基礎，解決本企業(yè)關(guān)鍵的，量大的生產(chǎn)工藝的需要。如果設備負荷率過低，則不應該設立車間或采用某種單項設備。 從技術(shù)發(fā)展與技術(shù)改造分析科學技術(shù)是不斷發(fā)展的，決不會停留在一個水平上。技術(shù)改造，設備更新，不僅可以擴大再生產(chǎn)，而且可以增加產(chǎn)品品種，提高質(zhì)量，節(jié)約能源，降低消耗，改善勞動條件，保護環(huán)境，全面提高生產(chǎn)經(jīng)濟效益和綜合社會效益。當然，在熱處理車間新的設計中，仍然應為今后的技術(shù)發(fā)展和擴大再生產(chǎn)留有必要的余地。只有明確了車間的任務，所確定的車間生產(chǎn)規(guī)模，所選定的工藝和設備才能符合實際需要。以滿足零件熱處理新的技術(shù)要求為前提， “三創(chuàng)新”(即材料創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新和工裝創(chuàng)新)的結(jié)果是行之有效的結(jié)果 [4]。所確定3 / 40的熱處理工藝必須先進、可靠、經(jīng)濟合理，并與車間生產(chǎn)規(guī)模相適應。采用先進工藝應經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟論證或?qū)嶒炑芯浚〉每尚诺脑囉眯Ч?[5]。這些就是根據(jù)產(chǎn)品零件圖紙所規(guī)定的技術(shù)所決定的。為提高設備負荷率，應盡量結(jié)合車間的特點接受對外協(xié)作任務，對于比較固定的長期協(xié)作任務，也應列入車間生產(chǎn)任務內(nèi)。機械產(chǎn)品總是不斷改進發(fā)展的，對熱處理零件總可能有進一步性能的質(zhì)量要求，車間生產(chǎn)能力應有一定的富余。表 零件熱處理工序生產(chǎn)綱領統(tǒng)計表回火序號產(chǎn)品名稱年處理量/t退火/t正火/t滲碳/t滲氮/t碳氮共滲/t淬火/t 高溫 /t 低溫 /t表面淬火/t時效/t冷處理 /t1 鏜桿 110 206 2 主軸 110 206 3 滑枕 206 4 齒輪 420 206 5 刀牌 6 床身 7 主柱 362 362 8 導軌 板 206 9 其他 1000總重量 826 車間中的新型設備，也必須首先確定其所承擔的任務，即所承擔的各類熱處理零4 / 40件的綱領，保證其負荷率。熱處理工藝改進與熱處理設備改進節(jié)能基本思路是,使改進后的熱處理工藝及設備既達到熱處理的目的,又是消耗最少的能源 [6]。其中個別工藝周期較長應連續(xù)生產(chǎn)的設備或大型設備應考慮三班工作制；安裝在生產(chǎn)流水線上的熱處理設備，應與生產(chǎn)線生產(chǎn)班制相一致。1）設備年時基數(shù)為設備在全年內(nèi)的總工時數(shù)，等于在全年日內(nèi)應工作的的時數(shù)減去各種時間損失，即：(公式 )(1%)nFDNb??設 設式中 —設備年時基數(shù)（h） ；F設—設備全年工作日，等于全年日數(shù)（365 天）全年假日（10 天）全年星期D設雙休日（104 天）=251 天；N — 每日工作班數(shù)；n — 每班工作時數(shù)，一般為 8 小時，對于有害健康的工作，有時為 小時；— 損失率，時間損失包括設備檢修及事故損失，工人非全日缺勤而無法及時b調(diào)度的損失，以及每班下班前設備和場地清潔工作所需的停工損失。5 / 40表 熱處理車間設備和工人年時基數(shù)項目 生產(chǎn)性質(zhì)工作班制全年工作日每班工作時數(shù)全年時間損失（%）年時基數(shù)一、設備一般設備 連續(xù)工作制 3 355 8 9 7722重要設備 階段工作制 3 251 8 16 4718小型簡易熱處理爐 階段工作制 3 251 8 7 5571大型復雜熱處理爐 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 工藝分析及設備選用 工藝分析的基本原則熱處理工藝設計是熱處理車間設計的中心環(huán)節(jié)，是設備選擇的主要依據(jù)。常規(guī)工藝應力求工藝路線簡化，運輸量最小，工序較小，節(jié)省能源及勞動量。 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的基礎，具體如下：（1）鑄鐵，鑄鋼，有色金屬一般鑄件的預備熱處理與鑄造之后進行，包括正火、擴散退火、等溫退火、球化退火、可鍛化退火、再結(jié)晶退火、消除應力退火、人工時效（穩(wěn)化處理）等。加工余量大的鍛件，為保證其熱處理效果，應在粗加工后進行熱處理。一些精度要求高的零件，可使用特殊加工刀具的零件，也可在加工前進行熱處理。（5）繞制彈簧、冷鐓、冷擠成形零件、應進行去應力退火、再結(jié)晶退火、正火等工序。有些鑄、鍛件，特別是鍛件，可充分利用鍛造余熱進行淬火、調(diào)質(zhì)等處理，使鍛造加工與熱處理結(jié)合起來。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，應采用保護氣氛下加熱。化學熱處理可以在氣態(tài)、固態(tài)或液態(tài)介質(zhì)中完成，確定化學熱處理的工藝選用。（3）調(diào)質(zhì)熱處理調(diào)質(zhì)熱處理技術(shù)的發(fā)展主要有以下幾個方面。由于振底爐長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 同時振動噪聲大、環(huán)境差，振底爐已逐漸退出生產(chǎn)線，網(wǎng)帶爐、鑄鏈爐得到普遍應用。碳勢控制技術(shù)在保護氣氛調(diào)質(zhì)生產(chǎn)線得到普遍應用。③計算機技術(shù)的應用。④快速淬火油和水基淬火介質(zhì)的應用。水基淬火介質(zhì)的應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。感應加熱淬火后可根據(jù)可能采用自然回火。①根據(jù)產(chǎn)品性能要求只對零件表面或局部加熱 實施表面或局部強化，因此是一種節(jié)能熱處理。③感應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。感應淬火機床正朝柔性化、自動化、智能化控制的方向發(fā)展。（5）火焰表面淬火火焰表面淬火技術(shù)的發(fā)展，如采用先進溫度檢測技術(shù)與自動化控制與操作，淬火質(zhì)量可保證。（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氣相沉積。（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，可能只適用于某些特定的零件，并不斷發(fā)展、深入、完善。如真空熱處理、離子轟擊熱處理、流臺床熱處理所適應的熱處理工藝方法和零件品種不斷增加，工藝逐漸深入?？偟膩碚f，一方面是自動優(yōu)選工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量。這就是美國熱處理 2020 年遠景設想 [8]中的形象目標: 熱處理畸變?yōu)榱愫唾|(zhì)量分散度為零的主要出發(fā)點。這就是質(zhì)量控制技術(shù)發(fā)展的主要方向。通過模擬和衡量社會財產(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)化的熱量對金屬工件進行加熱的設備 [10]。常用的箱式8 / 40爐、臺車爐、井式爐、罩式爐各有特點，分別應用于不同領域，一般都已形成系列化的標準定型產(chǎn)品 [11]。罩式爐的特點是有一個體積較大的爐罩，多應用于特大工件的熱處理。根據(jù)實際需求，生產(chǎn)上設計非標準型熱處理爐已很普遍。燃氣井式熱處理爐是用于長軸類件和桿件的熱處理設備，該類設備自身狀況的好壞將直接影響到最終產(chǎn)品質(zhì)量、設備生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本和環(huán)境污染等。對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)合實際生產(chǎn)所需，本著經(jīng)濟效能的原則，通過臺車制作、爐殼改造、爐襯結(jié)構(gòu)優(yōu)化、控制系統(tǒng)的改進、電熱元件的正確選用與合理分布將其改造為臺車式電爐，取得了滿意效果 [14]。真空熱處理的普及應用會得到迅猛發(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、無污染等特點。詳細分析設備選擇的依據(jù)條件，選擇熱處理爐：，大批量生產(chǎn)時，常用推桿式滲碳爐及其組成的生產(chǎn)線；中批量時，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，選用井式滲碳爐。，大批量時選用步進式爐及其組成的生產(chǎn)線；小批量時選井式爐。e. 中小零件和標準件，選用鑄鏈爐、網(wǎng)帶式爐、振底爐、真空爐、鹽浴爐、箱式爐。，選用真空爐、鹽浴爐、流態(tài)化爐。，選用強風循環(huán)箱式爐（帶機械傳動） 。(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。b. 節(jié)能熱處理車間設計時應執(zhí)行專業(yè)化協(xié)作的原則，主要耗能設備的負荷率不應低于 4