金属热处理
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机械制造热处理节能的问题探讨

0 引言

在机械制造过程中,热处理属于关键工序,能确保零件的寿命和品质,有效提高产品的质量,提高机械产品竞争力。近年来,我国热处理得到快速发展,无论是工艺还是技术,都已经相当于发达国家水平。在机械制造中,钢铁等各种金属材料的热处理时,需要采用现代化制造技术,通过加热、冷却及保温几个过程有效提高材料强塑性。通过热处理,能够让材料表面或者内部组织结构发生变化,导致整个处理过程的能耗较大。因此,热处理节能成为目前热处理工艺不容忽视的环节,更是节能减排的根本途径。

1 节能降耗的重要意义

一直以来,节能降耗都是各个行业关注的重要课题,自然热处理方面也不例外。在热处理中节能将要具有重要意义,具体体现在如下几个方面:

1.1 有利于持续发展

在热处理过程中会消耗大量原材料和能源,尤其是能源属于不可再生的资源,过度使用必然导致地球资源越来越紧张。如果对能源无节制的利用,必然有消耗殆尽的一天,到时人们会面临着能源危机。因此,必须要认清能源缺乏的弊端,要节约能源,不断开发再生能源,才能够促进热处理行业持续发展。

1.2 有利保护环境

在热处理过程中,需要消耗大量能源,这些能源无论是开展还是利用,都需要付出巨大代价,而且还会破坏自然环境,比如在消耗过程散发出各种气体和灰尘,必定会污染环境;在热处理过程节约能源,能够有效降低能源的开发及利用,保护地球环境,为保护大自然贡献力量。

1.3 有利提高人们保护环境的意识

地球是人们共同家园,大自然是人们共同生活的环境。现实生活中,人们吃住都与大自然具有密切联系。尤其是能源,更是推动人们生活走向美好的途径。因此,人们必须要高度重视节能降耗,降低能源利用,保护环境,才能为生活提供一个良好环境。也只有节能降耗,才能够过上幸福美好的生活。

事实上,能源是人们生存的物质基础。人类社会前进必须需要优质能源为基础,只有节能降耗才能够促进热处理行业快速发展,才能为人们提供一个稳定的生存空间。

2 机械制造热处理的能耗分析

从我国机械制造行业来看,目前热处理相关设备已经超过18 万台,电炉占据大约90%,而可控气氛炉、感应加热炉等无氧设备仅仅占据20%以下,许多企业依然使用普通箱式炉、盐浴炉等方式进行生产。

在许多发达国家,热处理早已朝着智能化、柔性化控制方式发展,但是我国大多数还是依靠人工经验,采用人工操作。因历史原因,许多企业依然还是采用传统模式,热处理上还未形成产业化、社会化及规模化。因此,热处理生产效率不高,与美国相比差距大约20 多倍,设备负荷率和利用率不到30%,但是能耗上比美国超出大约40%。

机械制造自身属于高耗能产业,能耗占据总能耗大约1/4;机械制造能耗占据工业总能耗大约60%。与许多发达国家比较,相同能耗基础上产量大约为我国5 倍。在热处理上,我国平均电耗(单位为kW·h/t)约为733,欧美国家才为400,日本仅仅为300;比如处理1t 工件耗电量相比较,我国大约是欧美和日本的2 倍。从这些统计来看,我国热处理对能源的浪费非常大,节能还有巨大的空间。因此,探讨如何节能非常必要。

3 机械制造热处理节能的问题分析

从热处理现在来看,高能耗及重污染现象比较严重,必然会影响热处理节能的效果。从机械制造热处理现状来看,在节能方面还存在如下一些问题:

3.1 热处理能耗大,影响能源利用率

虽然国家在不断强调与要求节能减排,但是在各种因素影响下热处理相关设备更新换代速度缓慢。大多数能耗降低约600(kW·h/t),一些大型企业、国营企业节能效果相对较好,基本能够控制到500-800(kW·h/t);但是从发达国家来看,许多国家都达到300-450(kW·h/t);从平均能耗比较来看,我国与发达国家依然存在差距,相差大约达到2-3 倍。

3.2 少无氧化热处理设备利用率不高,资源浪费严重

从热处理现状来看,许多企业不但设备更新换代较慢,而且少无氧化热处理设备利用率不高。从相关统计来看,机械制造进行热处理过程中,少无氧化热处理设备利用率不高,利用率为30%;但是发达国家应用率高达80%-90%。从我国实际情况来看,大多数企业热处理工艺上依然采取传统模式,处理过程产生大量烟尘、碳黑等各种废气,对环境造成严重污染。而且采用这种模式,金属氧化烧损比较高,大约占据金属本体重量3%,外加钢材表面的脱碳处理也要浪费钢材,每年算下来就是一笔很大数字,浪费非常大。