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造行業(yè)屬于傳統(tǒng)高耗能行業(yè)。近年來在國家節(jié)能減排政策的推動下．各種節(jié)能技術(shù)在鍛造行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用越來越廣．全行業(yè)的單位產(chǎn)值能源消耗成本不斷降低，盡管國際市場能源價(jià)格有所下跌但是作為構(gòu)成鍛造成本的主要項(xiàng)目．鍛造企業(yè)必須積極應(yīng)對節(jié)能問題。

鍛造行業(yè)的節(jié)能途徑有很多＿材料、設(shè)備、工藝等都會對能耗產(chǎn)生影響。這方面的報(bào)道和文章經(jīng)常見諸報(bào)端本文結(jié)合我公司的生產(chǎn)實(shí)踐介紹了余熱淬火和余熱正火工藝的實(shí)際應(yīng)用。

通常．熱模鍛件的主要生產(chǎn)工序有落料一加熱一鍛造”切邊一熱處理一清理等其中鍛前加熱和熱處理加熱是耗能最大的工序．其能耗占整個(gè)鍛造過程能耗80 ％以上。熱鍛工序完成后鍛件仍有1000 ℃ 左右的高溫．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．是一條行之有效的節(jié)能途徑。

利用余熱淬火的生產(chǎn)實(shí)踐

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)。南汽鍛造在20 世紀(jì)70 年代就在70 發(fā)動機(jī)連桿的生產(chǎn)過程中應(yīng)用過此項(xiàng)技術(shù)。近年來．經(jīng)過不斷探索．在鏈軌節(jié)上應(yīng)用余熱淬火工藝的實(shí)際生產(chǎn)中取得了顯著成果。鏈軌節(jié)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”鍛造一切邊沖孔一再加熱一淬火一回火。由于該產(chǎn)品需求量巨大．開發(fā)初期．采用了推桿通過式電阻加熱爐．

存在以下4 個(gè)問題。

（1）該鍛件需求批量大＿除了鍛造需消耗大量電能外．熱處理加熱能耗也很大。

（2）熱處理工序效率低下。如果要滿足需求則需增加數(shù)條大功率網(wǎng)帶式淬火爐．涉及到公司的電容量所限．投入巨大且不易實(shí)現(xiàn)。

（3）該產(chǎn)品外形復(fù)雜．截面變化大．熱處理后的產(chǎn)品變形無法控制一次合格率低。

（4）整個(gè)制造周期長．生產(chǎn)中間過程存貨過多。經(jīng)過對鍛件的全面分析．針對上述問題．我們認(rèn)為采用余熱淬火工藝是一個(gè)綜合效果理想的出路。經(jīng)過大量試驗(yàn)分別對中頻加熱節(jié)拍、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。大規(guī)模應(yīng)用后產(chǎn)品質(zhì)量完全符合客戶的要求。新工藝為：下料一中頻加熱一鍛造一切邊沖孔一淬火．回火。取消了原工藝中的再加熱工序．省卻了這部分的能耗。

我們先后對5 條壓力機(jī)鍛造生產(chǎn)線進(jìn)行了改造把余熱淬火、回火、探傷檢驗(yàn)等組合成線。

典型布局示意圖如圖1 所示。

根據(jù)該產(chǎn)品的材料特性．在實(shí)施余熱淬火過程中．重點(diǎn)要關(guān)注以下3 點(diǎn)：

（1）實(shí)施嚴(yán)格的溫度控制。在中頻加熱爐的出爐側(cè)和淬火入水前安裝了紅外自動分選裝置分別對加熱溫度和淬火溫度進(jìn)行在線檢測確保這兩個(gè)影響質(zhì)量的參數(shù)穩(wěn)定。

（2）適當(dāng)?shù)募訜釡囟葹榱吮ＷC產(chǎn)品滿足客戶對產(chǎn)品沖擊性能的要求選擇合適的始鍛溫度非常重要始鍛溫度不宜過高．否則會導(dǎo)致坯料晶粒迅速長大．影響沖擊性能：為此．對重復(fù)加熱的坯料也要加以控制 。

（3）淬火介質(zhì)的濃度控制。我們選擇了PAG 淬火介質(zhì)＿這種介質(zhì)的冷卻特性介于水和油之間．既能解決油淬不易達(dá)到淬硬層深的問題又能避免水淬開裂傾向大的風(fēng)險(xiǎn)：當(dāng)然．介質(zhì)濃度的控制是保證淬火介質(zhì)性能滿足要求的關(guān)鍵。此外．須對淬火后的產(chǎn)品進(jìn)行磁粉探傷檢查控制淬火開裂產(chǎn)品漏出。

余熱淬火工藝的實(shí)施為公司帶來巨大成功．生產(chǎn)成本大幅降低讓利于客戶后公司的競爭力大大增強(qiáng)業(yè)務(wù)量持續(xù)增長。公司的效益也在不斷提升。由于余熱淬火工藝的開發(fā)應(yīng)用使得公司的總體能耗大幅下降公司每萬元產(chǎn)值消耗能源折合標(biāo)煤的指標(biāo)成為南京市行業(yè)準(zhǔn)入的標(biāo)準(zhǔn)。企業(yè)不僅收獲了經(jīng)濟(jì)效益＿也為擴(kuò)大社會效益作出貢獻(xiàn)。

利用余熱正火的生產(chǎn)實(shí)踐

近年來．汽車工業(yè)在我國呈顯出“井噴式”發(fā)展。家用轎車的需求帶動了小汽車鍛件的旺盛需求。我公司承接的汽車等速傳動軸內(nèi)、外星輪鍛件．具有批量大、需求穩(wěn)定的特點(diǎn)公司作為新的增長點(diǎn)給予重點(diǎn)關(guān)注。這類產(chǎn)品的材質(zhì)為含碳量0．53 ％的碳鋼．為了保證良好的切削性能鍛后要進(jìn)行正火工序其最終熱處理為滲碳淬火。現(xiàn)行工藝為采用兩條IPSEN 推桿式正火爐（圖2 ）進(jìn)行正火．正火質(zhì)量穩(wěn)定＿產(chǎn)量也能滿足要求。但是．隨著時(shí)間推移．推桿爐能耗高＿效率低的缺點(diǎn)正逐漸顯現(xiàn)．并且由于正火高溫產(chǎn)生的氧化皮致密厚實(shí)．噴丸清理的耗時(shí)也比較長．這些因素導(dǎo)致鍛件生產(chǎn)的效益微薄．影響企業(yè)的綜合競爭力。

這類產(chǎn)品的正火主要是為后續(xù)機(jī)加工調(diào)整硬度同時(shí)為后續(xù)的滲碳淬火做組織準(zhǔn)備。產(chǎn)品的正火硬度要求為205 一252HB 晶粒度5-8 級具備進(jìn)行余熱正火處理的條件：

這類材料的再結(jié)晶溫度約為750 ℃ ．而終鍛產(chǎn)品（切邊沖孔后）的溫度約為950 ℃ 。為了確保鍛造后的產(chǎn)品能通過再結(jié)晶完成產(chǎn)品的組織調(diào)整．比較穩(wěn)妥的方案是在正火前增加一個(gè)預(yù)冷裝置使鍛后產(chǎn)品進(jìn)爐前溫度控制在750℃ 以下．考慮到鍛后產(chǎn)品內(nèi)部的溫度要高于表面溫度．實(shí)際進(jìn)到正火爐的溫度控制得還要低一些。

該產(chǎn)品的鍛件重量在O .64 一1. 66kg 之間：使用400kw 中頻爐加熱．1000 t熱模鍛壓力機(jī)鍛造．鍛造只有鐓粗、終鍛兩個(gè)工步：160t沖床完成切邊沖孔。生產(chǎn)節(jié)拍為6-9s ．每小時(shí)產(chǎn)量最高達(dá)600kg 。根據(jù)這些參數(shù)我們和廠家一道設(shè)計(jì)了專用余熱正火線．其設(shè)計(jì)方案如圖3 所示。

該余熱正火生產(chǎn)線（圖4 ）的特點(diǎn)是：沖床沖孔完畢后的產(chǎn)品落在預(yù)冷傳送帶上＿預(yù)冷傳送帶上的風(fēng)機(jī)對工件進(jìn)行預(yù)冷．風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和傳送帶的輸送速度可以調(diào)節(jié)．以控制進(jìn)爐溫度．在傳送帶的頂端裝有溫度分選裝置．對過高或過低的鍛件進(jìn)行篩選．爐體長sm ．功率為180kw 。爐內(nèi)設(shè)有兩個(gè)區(qū)．考慮產(chǎn)品進(jìn)爐時(shí)有較高的初始溫度．因此第一加熱區(qū)相對較短．第二保溫區(qū)比較長．以確保保溫時(shí)間足夠。后端是冷卻傳送帶．風(fēng)量可多級調(diào)整。

經(jīng)過工藝試驗(yàn)．余熱正火工藝在該產(chǎn)品上的應(yīng)用是完全可行的．具體實(shí)施時(shí)要注意以下5 點(diǎn)。

（1）為使余熱正火獲得比較好的晶粒度．鍛造的始鍛溫度不宜過高：應(yīng)低于材料高溫區(qū)晶粒度急劇長大的拐點(diǎn)溫度20 ℃ 左右為宜。

（2）正火爐的保溫區(qū)可適當(dāng)加長．以保證足夠的保溫時(shí)間．為保溫時(shí)間調(diào)整留有裕度。

（3）重復(fù)加溫的材料應(yīng)嚴(yán)格避免進(jìn)入余熱正火．重復(fù)加溫的材料晶粒度不可控。
（4）在進(jìn)入爐腔之前＿工件需要有“理料“過程避免產(chǎn)品堆積造成的硬度波動．同時(shí)減少堆積料卡住網(wǎng)帶。

（5）為提高自動化水平．正火爐選用網(wǎng)帶式更好些。我們做的多輪工藝試驗(yàn)表明：該生產(chǎn)線正火質(zhì)量穩(wěn)定．晶粒度6-8 級．硬度值波動很小．硬度值的CPK 高于1 . 33 ．與IPSEN 推桿爐相當(dāng)．脫碳層優(yōu)于推桿爐。特別是鍛件表面的氧化大大減少．鍛件表面質(zhì)量明顯提高．后續(xù)清理工序的工作量也為之降低。這條生產(chǎn)線由于自動化程度較高．可比原工藝節(jié)省1 個(gè)加熱工步＿鍛件生產(chǎn)周期平均縮短3 天。余熱正火工藝的節(jié)能效果也非常顯著．與常規(guī)正火相比．可降低能耗30 % ．每年節(jié)電37 . 4 萬kwh ．合27.78 萬元。當(dāng)然．生產(chǎn)的連續(xù)性對余熱正火的收益有很大影響．頻繁的停爐、或者長時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行．會使余熱利用的效果得不到發(fā)揮。因此．在決定采用此項(xiàng)工藝的時(shí)候要做認(rèn)真全面的評估。

結(jié)束語

余熱淬火和余熱正火是兩種使用比較普遍的余熱利用方式。鍛造行業(yè)的余熱利用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這兩個(gè)方面。由于產(chǎn)品、設(shè)備、材料甚至客戶認(rèn)可度等原因．余熱利用的開展受到較大局限。作為一項(xiàng)效果顯著的節(jié)能技術(shù)．目前還缺少相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。國家相關(guān)部門應(yīng)大力宣傳推廣這項(xiàng)技術(shù)．組織制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。推動該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用．將會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。