《新中国60年来热处理设备的发展与展望_上_》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新中国60年来热处理设备的发展与展望_上_（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2010年 第1期8冷加工2010年 第1期 热处理/锻压/铸造热加工新 中 国新中国 6060年 来 热 处 理年来热处理设 备 的 发 展 与 展 望 （ 上 ）设备的发展与展望（上）全国热处理学会荣誉理事长 樊东黎热处理对机械产品质量的重要作用已为国内外工程界公认。近年，美国能源部主持制定的热处理技术发展路线图的出台就是其重要性的例证。由于航空航天、兵器、车辆、工程采掘、冶金矿山机械、发电设备要求的高涨，近代热处理技术进步神速，作为热处理工艺技术载体的热处理设备的发展也日新月异。所谓的热处理设备包括生产设备、辅助设备和质量检测设备、仪器。生产设备又可分加热和冷却两大类。辅助设备有清洗、表
2、面清理（喷砂、喷丸、酸浸）、校直、环保及安全卫生设备等。质量检测设备、仪器有硬度计、显微镜、金相制样、探伤仪、拉伸、冲编者按：金属加工创刊60周年，这将是我们大家读者、编者和作者共同的节日。为铭记一代代金属加工人为中国金属加工行业所作出的巨大贡献，回顾历史，总结经验，激励新一代金属加工人为实现制造强国梦继续拼搏奉献，金属加工杂志社特举办“记录金属加工60年”主题征文活动。“记录金属加工60年”主题征文选登2010年是金属加工（原名机械工人）创刊60周年，几乎与新中国同龄的金属加工（热加工）记录和见证了我国的热处理作为一门技术的发展全过程，积极推动了热处理技术进步。进入21世纪以来，又积极配合热
3、处理行业规划的实施，围绕热处理生产技术改造和设备更新开展了一系列采访、座谈、交流、宣传、报道活动，开阔了热处理企业的眼界，沟通了设备制造企业和热处理生产用户的联系，为用户正确选用设备提供了依据，为设备制造业创造了商机，形成了热处理设备市场多年火红的局面。击、疲劳、磨损、咬合、腐蚀等物理、化学性能试验检测设备。最主要、最常用的是加热、冷却设备和清洗机。表1所列为各种加热、冷却设备、清洗机分类。一、我国热处理设备制造史我国古代和早期的热处理是打铁匠的手艺。铁匠师傅把铁块在煤炉或焦炭炉中烧红，完成刀、剑、农具的打造后在水、盐水或泥巴中冷却淬硬，最后在炉边烘烤回火，能获得既强又韧的各种器具，结束整套的
4、锻造和热处理全过程。这种原始的加工过程曾延续了2000多年，谈不上用什么特殊的设备。热处理在中国成为一种工业技术始于20世纪3040年代。笔者曾于60年代初在上海工具厂见到一台40年代从美国购置的盐浴炉，上海电缆厂1947年从美国E.F公司购置的乙醇放热式气氛发生炉和铜线退火炉。除此之外，未见到也未听说过哪里有像样的热处理生产设备，在中华人民共和国建国前更没有一家热处理设备制造厂。新中国建国后的50年代初，随着苏联援建156个企业的同时，在哈尔滨和上海各建立了一个电炉厂，开始制造苏联某型号箱式、井式、坩埚盐浴和电极盐浴炉；60年代开始制造K型传送带炉和贯通式炉罐渗碳炉。1954年建成的长春第一
5、汽车厂工具分厂有了成套的高速钢刃具预热、1300高温加热、500等温淬火、5602010年 第1期 9冷加工创刊60周年专栏原名机械工人Special Column for 60th Anniversary创刊60周年专栏原名机械工人2010年 第1期 热处理/锻压/铸造热加工回火的盐浴热处理生产线。1955年一汽建成了底盘热处理车间，其中有贯通式带炉罐连续渗碳炉和煤油热裂解渗碳气氛发生炉，以及K型连续式淬火、回火生产线。这些设备虽然在当时属国际二三流水平，但从过去不能制造工业设备，从作坊式的热处理生产到能自行制造设备，到能自行生产汽车和零件的、用先进热处理技术和设备武装的第一个热处理车间的诞
6、生，的确是实现了一个很大飞跃。图1为适用于大批量零部件的热处理生产线。表1 热处理主要设备加热设备分类原则热源 介质 工作方式 传输方式 结构 工艺 温度电炉，燃烧炉，特种能源（激光，电子束，离子束，微波，太阳能）空气炉，气氛炉，盐浴炉，浮动粒子炉，油浴炉，离子炉，蒸汽炉周期式炉，半连续炉，连续式炉网带炉，链板炉，推杆炉，步进炉，振底炉，滚棒炉，台车炉箱式炉，密封箱式炉，井式炉，鼓形炉，滚筒炉，环形炉淬火加热炉，正火炉，退火炉，回火炉，等温炉，固溶炉，时效炉，渗氮炉，渗碳炉低温（750）炉、中温（800950）炉、高温（10001300）炉冷却设备分类原则工艺用途 机械化程度 冷却介质工艺冷却
7、缓冷坑，淬火槽，等温分极淬火槽，水冷处理装置普通淬火槽，可搅拌，加热和冷却的淬火槽，淬火联动机，淬火机床（全自动、半自动），喷射冷却装置油槽，水槽，盐水槽，碱液槽，聚合物液槽，浮动粒子槽，高压气冷室，液氮深冷处理室辅助冷却 淬火油冷却器 淬火油水冷冷却器、淬火油风冷冷却器清洗脱脂设备分类原则按清洗剂 按工作方式 机械化程度 清洗方式碱液清洗槽、乳剂清洗槽、溶剂清洗槽周期式、连续式普通清洗槽、清洗机浸入式清洗槽、喷射式清洗机、电解清洗机、超声波清洗机、真空清洗机、燃烧脱脂炉学任教。后来他们都成为这些高校的领军人物和学术泰斗。最具有代表性的人物有雷廷权、崔昆、戚正风、杨杰章、俞德刚、王世清、孙希泰
8、、宋余九、张吉人等。山东大学（前为山东工业大学）孟繁杰、黄国靖两位教授一生致力于热处理设备课教学，并分别主持编写了热处理手册第一、第三版设备分册，为我国热处理设备发展做出了突出贡献。60年代初，国家经历了“大跃进”、“反右倾”风暴和三年“自然灾害”后，紧接着出现一个建设小高潮。机械工业的热处理也掀起了一阵技术革新浪潮。1965年农机部从日本中外炉公司（美国 Surface Combustion公司技术）引进了两条密封多用炉生产线。一条用电加热，安装在南昌齿轮厂，另一条用轻油加热，安装在洛阳拖拉机厂。这两套设备便成为热处理行业消化吸收的样机，对掌握吸收热式可控气氛的制备和密封多用炉的设计制造起到
9、了示范作用。1967年长春一汽设计制造了取名为“争气炉”的贯通式渗碳炉和吸热式气氛发生器，淘汰了煤油热裂解器。机械部机械科学研究院在对全国第一个热处理专业厂（上海机械厂，现为上海热理厂）进行技术改造的同时，在上海组织成立了华东地区可控气氛技术协作组，把科研、高校、设备制造厂与用户联合起来，对密封渗碳淬火炉（多用炉）和用丙烷制备的吸热式气氛发生炉进行攻关，并在华东纺织工学院（现为东华大学）顾克铮教授研制成的 LiCl露点仪基础上对井式渗碳炉的甲醇+丙酮渗碳进行碳势图 1与此同时，高等院校完成了学习苏联的教育体制改革和院系调整。许多工科大学设立了热处理专业，哈尔滨工业大学和上海交通大学1956年有
10、了第一批热处理专业的本科毕业生，而哈工大的专业名称是“金属学，热处理和热处理车间设备”，为热处理设备的进步提供了人材资源。特别应该提出的是哈工大在苏联专家帮助下培养出一大批热处理专业教师，随后分配到全国各大2010年 第1期 热处理/锻压/铸造10热加工原名机械工人Special Column for 60th Anniversary创刊60周年专栏滴控渗碳技术的推广。甚至在时协作也未停止工作，直至1968年全部工作结束。从此，上海电炉厂开始了密封多用炉和生产线的批量生产。文革后期，邓小平同志恢复工作，不甘寂莫的执处理工作者开始了真空热处理设备的研发。北京机电研究所和航天首都机械厂都研制成功了
11、第一代真空加热油淬火炉，并投入市场。而热处理设备制造业的春天却出现在粉碎“四人帮”的改革开放之后。80年代出于节约电能，国家经委提出了机械工业的热加工和电镀实行专业化生产的方针，建立了一些专营铸造、锻压、热处理加工和电镀的专业化生产企业。热处理行业由于新建专业厂的需要，在大大小小的电炉厂中又兴起了制造电炉的热潮，但当时生产的主要还是箱式、井式、盐溶等老式设备。随着改革开放的深化，通过引进技术、设备和消化吸收，企业改制，实行市场经济，在经济上和国际接轨导致了“三资”企业的涌现，民营热处理加工企业如雨后春笋增长。汽车、动力、风力发电、航空航天业在热处理技改上的大力投入，使大型国营企业热处理生产面貌
12、也有了很大改观，所采用设备已接近或部分赶上了国际先进水平。Ipsen、Aichelin、日本东方、瑞士Solo等国际知名设备制造企业在国内相继建立的独资、合资制造厂，为大型国企和民营热处理厂提供了在价格上可以接受的高档设备。本土设备制造企业 也力争上进，出现了像江苏丰东、天津丰东、无锡天龙、一汽嘉信、南京摄山、长江、天津创真等可生产一流热处理设备企业。可以毫不夸张地说，改革开放的30年也是我国热处理设备制造飞跃发展、神速进步的30年，即使在当前国际金融危机时刻，热处理设备市场的红火局面也未受到明显影响。在我国热处理设备制造史上特别值得一提的是真空热处理炉（见图2）。真空热处理是近代热处理技术发
13、展的主要标志，该技术的关键也是设备。近30年来，真空热处理炉已经历了数代演变，由最初的热壁式退火炉发展为冷壁式油淬火炉、220bar（1bar=105Pa）高压气淬炉、低压渗碳、离子渗碳、20bar氦气淬火炉、多室渗碳高压气淬生产线。我国热处理工作者从70年代开始就瞄准这一重要方向，开始对单室、双室真空油淬火炉及真空淬火油的研发。经过多年努力，已有多达20家以上的企业能生产除真空油淬火炉以外的10bar气淬二、近代热处理设备发展的特点热处理设备的发展始终服从于优质、高产、低消耗的普遍市场规律，近代气候和环境的热点又把节能减排提到了各行各业的日程。汽车、航空、电力工业对其产品和零部件提出了更高的
14、质量、质量均匀性和延寿要求，从而对热处理技术和设备也提出更大挑战。从热处理生产用户角度，希望热处理设备能更便宜，使用更长时间，可靠性更高，故障率更低，废品率接近于零，工辅材料更省，从而能充分降低生产成本，保证高的利润率。从这些方面出发，笔者认为，热处理设备的发展应具有以下方面特点。1. 能源利用率高热处理的加热需要大量热能，其来源可以是电，也可以是燃料。节约用电和燃料，一可以降低生产成本（通常电或燃料费用约占成本的30%40%），二可以肯定地说：节能就是减排。热处理节能一方面要靠低投入或不投入的工艺措施，另一方面就要靠高能源利用率的加热设备。提高热处理炉能源利用率的措施有以下几方面。（1）合理
15、选择能源 电是二次能源，电加热效率虽可达60%80%， 但考虑到热电发电效率30%40%，其综合效率只有18%32%。用燃料加热加上利用废热预热空气，可使综合热效率轻而易举地达到60%70%的程度，再加上将空气燃料的比例严格控制在 =1.11.2，甚至可达到80%。结论是用燃料比用电省。因此，作为最发达国家的美国，其热处理燃料炉约占炉、低压渗碳炉、真空回火炉和真空清洗机，在相当大程度上替代了真空热处理设备的进口，而且还有一定数量出口。国产真空热处理设备为航空航天和模具制造业的设备更新改造提供了低价实惠的来源。图 22010年 第1期 热处理/锻压/铸造 11热加工创刊60周年专栏原名机械工人S
16、pecial Column for 60th Anniversary30%的比重，而本土能源资源严重缺乏的日本，其燃烧炉比重却达到45%的程度。我国热处理燃料炉比重不到10%，也是能源浪费的主要原因之一。在所有燃料中以天然气最为理想，不仅燃烧效率高，使用方便，而且在燃烧产物中含温室气体最少。当然，是否选用天然气燃烧炉还应考滤到国家的能源政策和天然气资源供应工业应用的能力，就是说要因地因时制宜。总之，热处理企业在选用加热设备时，首先应考滤合理选择能源这个重要因素。（2）充分利用废热 如前所述，在燃料炉中充分利用烟道气废热可以获得很大节能效果。首先是燃烧用空气的预热。将空气在换交换器中预热到300可节省20%燃料，预热到600，节约燃料35%。
