熱處理爐節(jié)能環(huán)保技術(shù)研討

龔鑫成

(江陰興澄特種鋼鐵有限公司,江蘇 江陰 214400)

1 熱處理技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 工作原理

熱處理技術(shù)是用一些處理的機(jī)器設(shè)備，經(jīng)過(guò)加熱、保溫、冷卻等一系列過(guò)程，對(duì)現(xiàn)有的金屬材料進(jìn)行改造，改變其化學(xué)性能的技術(shù)。

1.2 熱處理在節(jié)能環(huán)保方面的問(wèn)題

熱處理過(guò)程實(shí)際上就是金屬材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，此過(guò)程一般需要較高的溫度，需要大量的能量以達(dá)到反應(yīng)所需要的活化能，這些能量主要來(lái)自于煤、石油等物質(zhì)。這些物質(zhì)在燃燒過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生二氧化碳、二氧化硫等氣體，這也是造成霧霾天氣頻繁出現(xiàn)的一個(gè)原因。這些物質(zhì)燃燒還會(huì)產(chǎn)生廢水和廢渣，其中的重金屬元素也會(huì)隨生態(tài)系統(tǒng)而逐級(jí)富集，最終可能會(huì)對(duì)人類(lèi)的身體健康造成威脅，所以在熱處理過(guò)程中貫徹節(jié)能環(huán)保的理念是十分有必要的。

與過(guò)去相比較，我國(guó)的熱處理技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，這也使得生產(chǎn)的零件具有更高的使用價(jià)值和更長(zhǎng)的使用年限。目前在節(jié)能環(huán)保方面還存在問(wèn)題。表1是熱處理工業(yè)中存在的加熱機(jī)器（以75kW的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)為例）及耗能的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

表1

通過(guò)數(shù)據(jù)顯示，我們能夠發(fā)現(xiàn)熱處理耗能高，只有降低其耗能，才能更好實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1.3 熱處理的工藝流程圖（圖1）

圖1

2 熱處理過(guò)程中節(jié)能措施

2.1 降低加熱溫度，減短加熱時(shí)間

在保證工藝質(zhì)量的前提下，加熱時(shí)可以適當(dāng)減小溫度，根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)顯示，適當(dāng)?shù)臏p小溫度能夠增加鋼鐵的強(qiáng)度，這樣不僅節(jié)省了能源，而且也減少了鋼鐵在熱處理過(guò)程中出現(xiàn)變形的情況。

2.2 合理減少滲層深度

熱處理中的化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)時(shí)間較長(zhǎng)的反應(yīng)，如果滲層太深，在反應(yīng)過(guò)程中會(huì)在滲層之間消耗很多無(wú)用的能量，所以應(yīng)該通過(guò)實(shí)驗(yàn)找到一個(gè)合適的滲層深度，從而能夠減短了加熱的時(shí)間，節(jié)約了能量。

2.3 以局部加熱替代整體加熱

對(duì)于一些對(duì)結(jié)構(gòu)有特殊要求的零件，可以采用感應(yīng)加熱或者火焰直接加熱的方式，對(duì)部分結(jié)構(gòu)直接加熱，以達(dá)到對(duì)零件性能的要求，增加了經(jīng)濟(jì)效益。盡量減少使用整體加熱的方法，這樣不僅會(huì)消耗大量的能量，還會(huì)增加淬火變形的風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 采用感應(yīng)自行回火

此過(guò)程利用了溫度由高溫自行向低溫進(jìn)行傳遞的特點(diǎn)，將加熱過(guò)程中傳遞的熱量進(jìn)行利用，使回火系統(tǒng)能夠在更短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到所需的溫度，節(jié)省了能量。

2.5 減少回火的頻率

取消或減少回火的次數(shù)，能夠提高零件的耐磨度，使零件的硬度得到提升。同時(shí)也使零件的使用期限加長(zhǎng)，減少了回火過(guò)程中所消耗的能量，一舉兩得，有利于資源節(jié)約型，環(huán)境友好型社會(huì)的實(shí)現(xiàn)。

2.6 利用中低溫回火代替高溫回火

回火過(guò)程需要一定的能量，在加熱過(guò)程中可以向回火系統(tǒng)傳遞一定的能量，所以，在回火過(guò)程中可以適當(dāng)?shù)亟档蜏囟?，只要保證整個(gè)系統(tǒng)能夠達(dá)到回火所需的總能量即可，避免高溫回火造成能量的流失和浪費(fèi)。

2.7 利用離子化學(xué)熱處理

這是一種新興的熱處理工藝，以欲滲元素作為介質(zhì)，利用零件于陽(yáng)極之間產(chǎn)生輝光放電的同時(shí)加入欲滲元素的工藝，此工藝打破了以往利用加熱裝置進(jìn)行熱處理的方式，減少了加熱的過(guò)程，具有節(jié)約能量的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又能夠?qū)⒃販?zhǔn)確高效地加入到零件中，改變了零件的性能。

3 熱處理過(guò)程中的環(huán)保措施

3.1 確定正確高效的熱處理途徑

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，熱處理的過(guò)程也不能是一成不變的，它要隨著科技的發(fā)展而做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整?，F(xiàn)代工廠重要的一件事就是確定好熱處理的基本過(guò)程。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要利用好現(xiàn)代已有的技術(shù)，秉承保護(hù)環(huán)境，將污染物的排放降到最低，實(shí)現(xiàn)廢棄物的綜合利用的理念，做出一份合理的策劃。然而這份策劃的制定并沒(méi)有想象中那么容易，它可能面臨著技術(shù)上的難題，這就需要技術(shù)員的不懈努力，才可能將最小污染的策劃變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

3.2 推廣使用污染較小的新型熱處理技術(shù)

其實(shí)，現(xiàn)存熱處理技術(shù)中存在比較環(huán)保的技術(shù)，但是由于花費(fèi)的代價(jià)相對(duì)于各個(gè)工廠正在使用的技術(shù)相對(duì)較大，所以，一些小型工廠為了自身利益只是一味逃避環(huán)保局的檢查和懲罰，而不愿對(duì)自身的技術(shù)做出改進(jìn)。以下主要介紹真空熱處理技術(shù)、離子化學(xué)滲透技術(shù)、感應(yīng)加熱熱處理技術(shù)。

真空熱處理技術(shù)是指將需要處理的零件放在沒(méi)有空氣的條件下進(jìn)行熱處理的技術(shù)，此技術(shù)與以往技術(shù)相比較，此過(guò)程與外界環(huán)境不進(jìn)行物質(zhì)交換，能夠有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)零器件地保護(hù)作用，從而使零件表面保持光亮。但是現(xiàn)實(shí)總是比理想殘酷，此技術(shù)其實(shí)并沒(méi)有那么簡(jiǎn)單，想要大規(guī)模地推行，仍然存在一些問(wèn)題。其在應(yīng)用中也并沒(méi)有達(dá)到最理想的效果，在真空加熱材料的選擇、真空抽氣技術(shù)、溫度傳感與自動(dòng)控制技術(shù)方面，仍然是有進(jìn)步空間的。

離子化學(xué)滲透技術(shù)上文已經(jīng)提及，其不僅在節(jié)能方面有顯著效果，而且在環(huán)境保護(hù)方面也功不可沒(méi)，它能夠?qū)崿F(xiàn)處理過(guò)程中沒(méi)有煙霧和廢氣的產(chǎn)生，有利于實(shí)現(xiàn)建設(shè)美麗中國(guó)的目標(biāo)。感應(yīng)加熱處理以自身清潔、高效的優(yōu)點(diǎn)在機(jī)械制造業(yè)大受歡迎，在一些精密儀器加工方面能夠精準(zhǔn)加熱，實(shí)現(xiàn)資源最大化的利用。

3.3 合理設(shè)計(jì)控溫系統(tǒng)

安全合理的控溫系統(tǒng)是保證生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)，此處主要介紹兩種控溫方式，如表2。

表2

根據(jù)相應(yīng)的設(shè)備選擇不同的控溫方式，能夠控制好控溫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高科技自動(dòng)化控溫，能夠減少能量的損耗。

3.4 增強(qiáng)工作人員的技能水平

工作人員在實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境方面也發(fā)揮著十分重要的作用，工作人員要具備一定的專(zhuān)業(yè)技能，當(dāng)出現(xiàn)環(huán)境污染問(wèn)題時(shí)，能夠準(zhǔn)確的判斷，并且及時(shí)處理。在工作過(guò)程中，要嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)定的法律法規(guī)辦事，在選材時(shí)，要選擇節(jié)能，低污染的材料和設(shè)施，從根本上杜絕環(huán)境污染的產(chǎn)生。專(zhuān)業(yè)水平較高的人員也能夠針對(duì)浪費(fèi)資源的現(xiàn)象，對(duì)現(xiàn)有的流程做出調(diào)整，減少能量流失。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著機(jī)械制造業(yè)的不斷發(fā)展，實(shí)現(xiàn)熱處理技術(shù)的改進(jìn)與創(chuàng)新勢(shì)在必行。只有保持實(shí)現(xiàn)節(jié)約資源與保護(hù)環(huán)境的初心，才能夠更好的促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好型和資源節(jié)約型社會(huì)的建設(shè)。