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1、我国热处理的现状 及先进热处理技术的发展和展望,1.1 我国热处理基本情况 1.2 我国热处理技术状况 1.3 我国热处理与国外的差距,l 我国热处理的现状,1.1.1 企业总数 建国以来，我国的热处理技术有了很大的发展，现有热处理生产厂点15000余家，其中全民所有制企业约占80%，约12000家,个体民营和股份制企业占20%，约3000家。由于内地许多地区正在进行国营中小企业改制，华东、华南沿海城市民营企业仍在不断涌现，也有不少外资企业在沿海城市设热处理加工厂，预计民营、股份制企业总数仍在继续上升。,1.1 我国热处理基本情况,1.1.2 热处理员工总数 按全国热处理厂点15000家，每家
2、平均员工25人计，全国热处理员工总数约37万人。根据局部调查结果，技术人员比例平均为8%，近3万人；管理人员占9%，约3.3万人。,1.1 我国热处理基本情况,1.1.3 热处理加热设备总数 热处理加热设备15万台，装机容量1100万KW。,1.1 我国热处理基本情况,1.1.4 热处理生产能力 每台设备平均生产率100kg/h，全国平均1.5班工作制，15万台加热设备的年生产能力近4500万吨。,1.1 我国热处理基本情况,1.1.5 热处理能源消耗 设热处理加热设备的平均利用率为30%，15万台设备的每年实际热处理生产量为1350万吨，消耗电总量为99亿度。,1.1 我国热处理基本情况,1
3、.1.6 热处理年营业额 中国热处理行业协会在2003年的全国调查中，热处理加工的平均价格为2.3元/kg。按全年实际产量1350万吨计，全国热处理年营业额约310亿元。若以平均利润率10%计，年创利润总计30亿元。,1.1 我国热处理基本情况,表1 我国热处理基本情况,1.1 我国热处理基本情况,注：根据2003年中国热协会同地方热协对全国20余工业城市调查数据统计,目前,我国在热处理的基础理论研究和某些热处理新工艺、新技术研究方面，与工业发达国家的差距不大，但在热处理生产工艺水平和热处理设备方面却存在着较大的差距，还没有完全扭转热处理生产工艺和热处理设备落后、工件氧化脱碳严重、产品质量差、
4、生产效率低、能耗大、成本高、污染严重的局面。存在问题及分析如下：,1.2 我国热处理技术状况,（1）热处理工艺装备陈旧落后，能源消耗大：据“九五”初期估计，全国热处理企业设备役龄80%以上是40年以上。“十五”期间随着航空、国防工业的技改和新型民营企业的兴起，热处理生产设备有了一定程度的更新，但从总体来说，热处理行业的工艺装备仍属落后，能源利用率低、浪费现象严重。应通过加大技术改造的力度来挖掘节能的潜力。据有关资料显示，我国热处理企业年生产总值为美国的二十六分之一，而电能消耗却比美国多40%。热处理能源的有效利用应是当前我国热处理工作者研究的迫切任务。,1.2 我国热处理技术状况,（2）企业的
5、人员素质、管理水平和质量保证仍有待提高：随着我国高等院校学科的重建，热处理专业技术人员严重缺乏，很多新建的民营热处理企业没有热处理工程师或技师，相当数量的操作工人（农民工）未经过专业培训，操作技能低。一些企业管理水平较低，环保和安全生产意识薄弱，由于，热处理属来料加工的特点，尚未建立起一套完善的质量管理体系，产品质量得不到有效保证。,1.2 我国热处理技术状况,（3）先进设备的制造落后于需求，工艺材料和辅助材料质量不高、品种不全：我国的热处理工艺装备制造方面，还未掌握近代设备模块化设计制造技术，缺乏配套件和仪表国际市场的采购渠道，因此离用户市场要求尚有相当大的距离.提高新设备的开发、设计、制造
6、水平是本土热处理设备制造业的当务之急。热处理工艺、辅助材料主要是质量不高、品种不全。淬火基础油质量不保证，聚合物介质国产原料不过关。各种有效优质添加剂大都外购，热处理用盐混乱、杂质多，易腐蚀炉衬、坩埚和工件，防渗剂不能保证完全防渗等。高效无污染的防锈剂、清洗溶剂等市场无优质商品供应。,1.2 我国热处理技术状况,1.3.1 与美国的主要差距 （1）劳动生产率相差悬殊达26倍； （2）美国专业化生产程度是我国的35倍； （3）美国专业热处理厂经济效益高，利润是我国的1.530倍； （4）美国热处理年营业额是我国的25倍，年电能消耗却比我国低40%。,1.3 我国热处理与国外的差距,1.3.2 在
7、生产管理方面 虽然在“八五”、“九五”期间,国家有关部门采取了许多措施,但是热处理专业厂的数量仍很少。全国热处理生产的平均单位电耗在1000度/吨左右，只有个别专业化协作厂点达到500度/吨左右，这与先进的欧洲工业国家400度/吨，日本的300度/吨比较，仍有较大的差距。,1.3 我国热处理与国外的差距,1.3.3 在生产技术方面 全国主要城市的专业厂和协作厂、点的少无氧化热处理比重达到30%以上，而石油机械制造行业还不到25%。先进的欧洲工业国家无氧化热处理比重达到80%以上，和美国、日本的差距更大。,1.3 我国热处理与国外的差距,2.1 可持续发展战略 2.2 产品质量的不断提高 2.3
8、 能源的有效利用 2.4 精确的生产过程 2.5 高效的生产技术,2 热处理的总体发展战略,纵观国内外热处理技术的发展，其总体战略的出发点大致可归纳成五个方面。首先是可持续发展战略(endurable development)，其次是产品质量的持续提高(enhancement of products quality)，第三是节约能源(energy saving)，第四是实现精确生产(exact production)，最后是提高生产效率(efficient process technologies)，降低生产成本。五个方面的英文字头都是E，故称之谓5E战略。,2 热处理的总体发展战略,1992
9、年联合国在里约热内卢召开的人类环境与发展大会提出了“以公平原则，通过全球伙伴关系促进全球可持续发展”的全球21世纪行动纲领。朱铬基总理在2002年9月的世界可持续发展首脑会上把这个问题提到“人类与自然协调和谐，环境与发展相互促进”的高度。这就使可持续发展成为世界任何国家在自己的各种经济建设活动中都必须遵循的首要原则。,2.1 可持续发展战略,在可持续发展的内涵中，首先是环境，其次是资源的有效利用和再生。热处理是和环境、资源密切相关的加工过程。其生产物料和剩余物料都可能是导致污染的源泉。避免污染的原则应是预防第一，治理第二。因此热处理先进技术发展首要考虑是清洁和安全的生产技术，安全选用和使用生产
10、物料，避免形成有害剩余物料的技术。对于不得已产生的有害物质也必须有先进的无害化处理方法，使剩余物料达到国家规定的安全排放标准。,2.1 可持续发展战略,2.1 可持续发展战略,热处理用的燃料、电力、水、油等资源的有效利用、节约使用和再生后重复使用的潜力巨大。热处理加热设备的能源必须因地、因时制宜地合理选择，加热设备的热效率有很大的提高余地，燃料产物的废热必须充分利用，大量的冷却用水必须循环使用，自工件表面清理下来的油脂应分类回收，失效的淬火油应收集精炼重复使用或作为它用。总之，资源的有效利用和再生是热处理行业可持续发展战略的很重要的组成部分。现在人们对这个问题重要性的认识还远没有达到对环境的认
11、识程度。,2.1 可持续发展战略,当前国家领导人和许多有识之士都充分认识到这个问题的解决是不能光靠说教，已经到了必须立法和制订法规的时刻了。可喜的是我国的环境保护法已经出台，国际标准化委员会也对企业提出了IS014000的环保要求，我国的一些企业已经通过了ISO14000的认证。,2.2 产品质量的不断提高,我国加入WTO后，经济和国际接轨，为企业提供了动力，增加了压力，既制造了机会，也带来了严峻的挑战，中外合资企业的纷纷建立，外国独资企业的涌入使国内制造业的产品面临激烈的市场竞争。这种竞争表现在产品质量、价格和售后服务上,但核心在产品质量。,2.2 产品质量的不断提高,产品质量的高要求既是压
12、力，也是动力。它可以带动热处理的技术改造和设备更新，从而使机器零件的质量和寿命产生大的改观。热处理企业的设备更新给设备制造业带来了商机，但国产热处理设备由于工艺水平低、可靠性差，在对外开放形势下也面临激烈竞争，使许多国内热处理设备制造厂濒临倒闭状态。提高热处理设备的质量和可靠性也是当务之急。与此同时，设备配套件、泵、阀、电器元件、仪器、筑炉材料等的质量和可靠性如果不能很快有大的改善，热处理设备的水平就不可能有大的突破，必定在竞争中继续吃败仗。,2.2 产品质量的不断提高,提高产品质量必须在实行企业科学管理的基础上，加强产品质量管理、普遍认真开展企业的IS09000系列标准的认证、在生产过程中认
13、真执行热处理各项工艺标准和热处理件的组织性能质量标准，才能使产品质量迅速上一个新台阶。,2.3 能源的有效利用,在机器制造工艺过程中，热处理是耗能大户。其电能消耗一般为机械制造企业的2030。据上世纪90年代调查，全国每年用于热处理的电能约86亿度，占总发电量的1左右。美国96年热处理用电总量为59亿度，仅为我国用电的68。我国机械工厂的热处理用电费用占生产成本约40。可见合理选择热处理能源，有效和节约使用能源也是热处理生产技术发展和改造的重要出发点之一。,2.3 能源的有效利用,电是二次能源，热电厂发一度电约需9.96kJ的热能，发电的效率在3040。如果热处理加热炉的热效率能达到80，则按
14、一次能源的利用率计算，综合热效率只有24一32。而利用天然气的燃烧炉，再加上利用烟道气的燃烧空气预热，综合热效率达到60一65是很容易做到的。因此在有条件使用天然气的地域，用燃烧炉代替部分电阻炉，从能源利用上是很有利的。,电是二次能源，热电厂发一度电约需9.96kJ的热能，发电的效率在3040。如果热处理加热炉的热效率能达到80，则按一次能源的利用率计算，综合热效率只有2432。而利用天然气的燃烧炉，再加上利用烟道气的燃烧空气预热，综合热效率达到6065是很容易做到的。因此在有条件使用天然气的地域，用燃烧炉代替部分电阻炉，从能源利用上是很有利的。,2.3 能源的有效利用,先进的加热设备除能体现
15、先进工艺外，节约能源是很重要的指标。热处理炉应有最小的散热损失，最小的炉衬蓄热、废热要充分利用，燃烧炉应有高效的燃烧器或辐射管，还要有合理的燃烧制度。,2.3 能源的有效利用,合理选择工艺具有极大的节能潜力，而且可在极小的投入条件下获得明显效果。缩短加热时间，降低加热温度，用表面热处理代替整体热处理、简化工艺过程、合理选择工件材料等都是很好的节能措施，关键在于生产岗位上的技术人员的节能意识的强弱。,2.3 能源的有效利用,生产的合理织织，能源的严格管理也是节能的根本措施之一。提高热处理设备负荷，保持连续生产对于节能是非常重要的。从这层意义上，专业化生产是非常有利的方式。,2.4 精确的生产过程
16、,近代的物理冶金理论几乎可以洞悉金属在热处理过程中的组织、性能、化学成分，甚至原子状态的瞬息变化，从而可以利用精确灵敏的传感控制系统对热处理产品质量进行精确的在线控制，从而做到100的合格率。在设备上精确保证生产条件，如：炉温均匀度、加热和冷却速度以及工件材料化学成分和淬透性带的范围等就可以实现在不同炉次、同一炉次不同部位产品质量的同一性和再现性，使产品的组织性能、畸变等质量的分散度达到趋于零的程度，真正实现精密生产。,2.5 高效的生产技术,提高劳动生产率、降低生产成本，获得最大的经济效益永远是热处理生产和所有企业追求的目标。实现高生产效率的重要前提是单一品种的批量化生产。在大批量、规模化生产条件下，采用生产过程自动化、质量的在线信息化、工艺参数和质量效果的模拟和自适应控制可以最大限度地提高生产效率，实现无人作业，由此也可以完全消除人为因素，保证产品质量低分散度。,2.5 高效的生产技术,缩短生产周期的热处理工艺既能节约能源，也能提高生产效率。提高设备的可靠性、减少故障率，可以减少维修次数、减少辅助时间。在多品种小批
