热处理行业技术改造势在必行

来源：塑胶五金网发布时间：2007-12-16 11:25:02点击率：

        热处理行业是机械工业的用电大户，占机械工业用电总量的近30%，热处理行业的节能主要是节电。目前全国金属热处理的加热设备以60kw的标准台计，约有20万台，装机总容量1200万kw，年用电约100亿度，折合350万吨标准煤。因此，我国热处理行业的节能潜力是巨大的。
    我国热处理行业现服役的加热设备多是陈旧装备。以空气作为加热介质的箱式、井式、台车式加热炉和部分盐浴炉，构成当前机械制造和冶金等行业的热加工主力装备。
    近20年国内研制及引进具有先进水平的少、无氧化加热炉，如真空炉、保护气氛炉、可控气氛炉、离子渗氮炉等占比例不足20%，尽管如此，这些先进加热设备由于管理和操作者的素质不高，并未充分发挥设备的应有作用。
    因此，对热处理加热炉技术改造势在必行。要推广新技术、开发新工艺材料、培训职工提高行业员工素质。热处理工艺装备的更新工作亦相当繁重，在推广采用新型的真空加热设备和保护气氛、可控气氛加热设备的同时，对传统的现役老旧加热设备进行技术改造同样重要。选择切实可行有实用方案和技术改造措施，加以推广，可为企业和国家创造可观的财富。
    天然气是能源,合理选择能源是热处理设备节能要考虑的首要问题。热处理的能源一般可分为电能和燃料两大类。用电或用燃料，以及用何种燃料取决于生产成本，能源供应条件，操作与控制的难易程度、可靠性，热处理工艺的特性和对生态环境影响等综合因素。
    电加热干净，温度易控制，辅助设施少，操作简便是其优点。用电阻炉加热理论上可获得70%~~80%的热利用率，但电是二次能源，考虑到发电的效率，电阻炉的综合热利用率不超过30%。电能价格高，从而生产成本也高。由于科学技术的发展，水电和核电比重的增加，在国际上电能的价格有相对降低的趋向，所以，当前国际上的动向还是采用电能的比重逐步增加。
    用燃料比用电便宜，但其燃烧过程较为复杂，同时用燃料比用电会造成较多的环境污染。但随着控制技术的进步，使气代电和液体燃料炉温度实现精确控制成为可能。
天燃气是一次能源，热处理炉除直接燃烧可获得至少30%的热效率外，烟道废气热还可用来预热燃烧，用空气、回火炉加热、清洗液和淬火油的加热以及其他生活用途，使的热利用率可达到80%以上。目前，先进工业国家的热处理燃料炉占有相当比重。
    据调查，西欧国家热处理用燃料炉的比重占20%~30%，美国占25.5%，而日本燃料炉主要用重油、煤油、液化气和城市煤气总共占61.4%。
    近10年来，我国天燃资源勘探有重大突破。将为热处理行业创造非常便利的用气条件。广大企业应看到热处理能源变化的这种有利前景，在热处理生产技术改造和设备的更新中充分地考虑和利用。
    圆形炉节能效果明显,.业通常是从工艺要求、工件形状和尺寸、生产批量出发来选择炉型。从热处理能源利用角度看，要考虑加热炉的效率，密封性和炉子外形。当工件批量大、品种单一时，应采用连续式炉。在相同炉膛容积下，圆(柱)形炉比方形炉节能效果明显。
降低热损失的有效方法和减少加热设备的热损失是提高加热效率的主要途径:减少加热炉热损失的方法有：
    减少炉壁散热，提高炉衬材料的隔热能力和减少其蓄热量，增加炉密封性、减少传动件和料筐、料盘带走的热量等。
    1.减少加热炉的散热量的有效方法首先是减少炉子的表面积。当其他条件相同时，炉子的散热损失和炉壁表面积成正比。圆柱形炉的外表面比箱型炉小近14%，外壁温度低10℃，可使炉壁散热约减少20%，炉衬蓄热减少，使被处理工件的单位能耗降低7%。
    因此，目前式的周期式和连续式加热炉都改成了圆柱形。
    2.减少炉衬蓄热的方法是采用质量热容和密度小的绝热耐火材料。陶瓷纤维俗称硅酸铝纤维，是一种理想的新型节能耐火材料。由于陶瓷纤维的导热率小，在同样炉膛和炉衬尺寸，相同炉温的情况下，炉外壁温度要比重质砖和轻质耐火砖低得多。陶瓷纤维炉衬的升温时间仅为轻质火砖和粘土炉衬的升温时间五分之一到六分之一。当加热炉经常为断续运转时，采用陶瓷纤维煽动衬显然是特别有利的。一方面炉子的快速升温，缩短了辅助时间，另一方面大量降低蓄热、显著减少了能源消耗。采用陶瓷纤维炉衬使空炉升温时间减少六分之一，节约燃料50%。
    3.对各种类型的加热炉，用在加热夹层、料盘，料筐所需的热能比重为18%~29%。所以减轻夹具，料盘重量对于提高加热效率有重要意义。减少重量的途径之一是改善夹具，料盘的结构；之二是合理选用材料。实践证明，用优质耐热钢制造夹具和料盘从延长使用寿命和节能意义上是合算的。例如日本日立建筑机械厂改进了密封箱式炉的料盘结构，减轻了重量，使从原来每盘装200个轴类件增加到每盘装300个，可节电20%。节约丙烷500kg。美国TRW公司对在真空热处理的工件和料盘的重量比，经改进后达到300%。
    该厂过去用的料盘和立柱共重630kg，改用钼棒制造后仅生225kg，并使整盘料的加热时间由8h减为6h。
    连续式炉的输送带自炉中转出后在大气中绕多周冷却后，再进入炉中加热。减轻输送重量，即可节约加热输送带上的大量热能。从这个意义上看，振底式炉、辊底式炉和网带式炉比链板式炉在节能方面优越。
    废热可充分利用.各种燃料的燃料炉的废热利用的潜力很大。从炉中排出的废气温度比炉子指示温度至少要高50℃。排出的废气温度愈高，炉子的热损失愈大。
    燃烧过程需要大量空气，利用燃料废气热量来预热空气是燃烧炉的大节能措施。例如废气温度为900℃时，空气燃料比为1:4。废气带走的热损失率为50%。如果用此废气把空气预热到250℃，可节约15%的燃料，使22%的废气热量得到回收。由此可知，空气预热温度愈高、燃料节约率也愈大。
本文作者：
郑仲瑜：硕士研究生，工程师，现在中国热处理行业协会从事热处理技术开发
及咨询工作。
樊东黎：研究员，中国热处理行业协会副理事长。

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