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文/周永南，成功，于成發(fā)•南京汽車鍛造有限公司

鍛造行業(yè)傳統(tǒng)上屬于高耗能行業(yè)，能源成本通常占變動成本的20％左右。隨著國際市場能源價(jià)格的不斷上漲，企業(yè)能源成本比重會繼續(xù)上升；另一方面，由于我國的單位產(chǎn)值能耗與先進(jìn)國家相比差距很大，國家對節(jié)能工作的政策導(dǎo)向?qū)⒉粩鄰?qiáng)化。節(jié)能工作將直接影響鍛造企業(yè)的競爭能力。國內(nèi)的鍛造企業(yè)能源利用水平高低不一，因此改進(jìn)的余地很大。

近年來，南汽鍛造面對激烈的市場競爭，在節(jié)能減排上加大投入，研究開發(fā)新技術(shù)新工藝，加強(qiáng)節(jié)能管理，為企業(yè)降低制造成本發(fā)揮了重要作用。

工藝技術(shù)進(jìn)步對于節(jié)能減排至關(guān)重要

通常，大部分鍛件，特別是模鍛件都必須經(jīng)過熱處理，以達(dá)到鍛件的加工性能或者使用性能要求，熱處理工序的能耗占到鍛件整個(gè)能耗的30%～35%左右，降低熱處理能耗成為熱處理工藝設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。熱鍛工序完成后鍛件仍有1000℃左右的余熱，為后續(xù)的熱處理提供了可利用的空間。鍛后余熱用于熱處理，不僅可以大大降低熱處理能耗，還可以縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，減少設(shè)備投資，是一項(xiàng)重要的節(jié)能途徑。

余熱熱處理的應(yīng)用

利用鍛件鍛后的剩余熱量完成所需的熱處理，如余熱淬火、余熱等溫及余熱正火等，是一種大量節(jié)約能源的有效途徑。

⑴余熱淬火。余熱淬火處理的鍛件不僅具有優(yōu)良的綜合機(jī)械性能，并且有工序短，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。南汽鍛造于20世紀(jì)70年代就在70發(fā)動機(jī)連桿鍛件上就應(yīng)用此技術(shù)。近年來，作為中國最大的鏈軌節(jié)鍛件生產(chǎn)者，在鏈軌節(jié)鍛件上廣泛采用余熱淬火工藝，在實(shí)際應(yīng)用中取得了顯著成果。

圖1所示的鍛件是為美國一家知名企業(yè)配套制造的鏈軌節(jié)，年需求約1千萬件。

該鍛件的材料屬于中碳含硼鋼，原生產(chǎn)工藝為：下料→中頻加熱→鍛造→切邊沖孔→再加熱→淬火→回火。

經(jīng)過大量試驗(yàn)，分別對中頻加熱節(jié)拍、溫度、始鍛和終鍛溫度，鍛后停留時(shí)間，淬火溫度、介質(zhì)濃度和溫度等各項(xiàng)因素對淬火質(zhì)量的影響，搜集了大量數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上，制定了一套合理的工藝規(guī)范，用于大規(guī)模生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量完全符合客戶的要求。新工藝為：
下料→中頻加熱→鍛造→切邊沖孔→淬火→回火，取消了原工藝中的再加熱工序，省卻了這部分的耗能。

迄今已經(jīng)用該工藝生產(chǎn)了兩千余萬件產(chǎn)品。該項(xiàng)目的成功，每年可減少電能消耗1000萬千瓦時(shí)，生產(chǎn)流程更趨合理，生產(chǎn)周期從15天縮短到4天左右，生產(chǎn)效率提升了20%以上。原計(jì)劃投資4條熱處理調(diào)質(zhì)爐生產(chǎn)線，改為添置4條淬火油槽和4臺回火爐，節(jié)約60%的投資額。取得良好的綜合效益。

圖2 余熱淬火工件入水瞬間

⑵余熱正火。就汽車等速傳動軸內(nèi)星輪鍛件余熱正火工藝為例。該產(chǎn)品材質(zhì)為含碳量0.53%的碳鋼，產(chǎn)品最終熱處理為滲碳淬火，為了保證良好的切削性能，鍛后要進(jìn)行正火工序。該鍛件產(chǎn)量大，生產(chǎn)節(jié)奏快。用于正火的能耗很高。由于正火溫度較高，氧化嚴(yán)重，氧化皮的噴丸清理時(shí)間也比較長。我們對該產(chǎn)品進(jìn)行了余熱正火的工藝改進(jìn)，鍛后產(chǎn)品快速冷卻到500℃，完成奧氏體轉(zhuǎn)變，再進(jìn)爐加熱完成正火，如圖3所示。這樣，可以部分利用鍛后余熱，增強(qiáng)了生產(chǎn)連續(xù)性。

非調(diào)質(zhì)鋼的應(yīng)用

非調(diào)質(zhì)鋼也叫微合金鋼，是一種將鍛造與熱處理結(jié)合為一體的新型節(jié)能結(jié)構(gòu)材料，通過鍛后控溫冷卻的方式得到與調(diào)質(zhì)(淬火+高溫回火)工序相近的材料機(jī)械性能。其是伴隨國際上能源短缺而發(fā)展起來的一種高效節(jié)能鋼，廣泛用于裝備制造業(yè)。在汽車工業(yè)中，非調(diào)質(zhì)鋼因具備一系列優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。南汽鍛造從80年代末即開始開發(fā)非調(diào)鋼鍛件，最先在130系列的萬向節(jié)差和套管叉等傳動軸叉類鍛件上應(yīng)用，并批量裝車，性能完全滿足設(shè)計(jì)要求。隨后在全面應(yīng)用于YL3W-4683-AA萬向節(jié)叉鍛件上，年產(chǎn)突破100萬件，并出口美國福特公司。非調(diào)質(zhì)鋼的大量使用，節(jié)省了大量的熱處理能耗，避免了熱處理開裂變形等質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，此外，非調(diào)質(zhì)鋼通過提高S含量，改善了切削性能，為后續(xù)工序節(jié)約了加費(fèi)用。 

近年來，非調(diào)質(zhì)鋼節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)為越來越多的業(yè)內(nèi)廠家所認(rèn)識，我國的非調(diào)質(zhì)鋼發(fā)展進(jìn)入快速通道，針對不同的使用要求研發(fā)出數(shù)十個(gè)鋼種，在實(shí)際推廣應(yīng)用中，成本問題是阻礙非調(diào)質(zhì)鋼普及的一個(gè)主要因素。由于非調(diào)質(zhì)鋼的價(jià)格相對較高，單純從鍛造行業(yè)來計(jì)算效益有時(shí)未必合算。比如，用非調(diào)鋼取代調(diào)質(zhì)45號鋼，非調(diào)鋼與45號鋼的材料差價(jià)超過了45號鋼調(diào)質(zhì)費(fèi)用。如果從產(chǎn)品整個(gè)價(jià)值過程來看，非調(diào)質(zhì)鋼減少了調(diào)質(zhì)工序，可以減少人工費(fèi)用，減少污染排放，減少內(nèi)部轉(zhuǎn)運(yùn)成本，減少熱處理缺陷損失，減少機(jī)加工刀具消耗等。這樣綜合比較更加符合實(shí)際。

圖4 非調(diào)質(zhì)鋼控溫冷卻線