我国热处理的现状及先进热处理技术的发展和展望ppt课件

我国热处理的现状和先进热处理技术的发展与展望，1.1我国热处理的基本情况1.2我国热处理技术的现状1.3我国与国外的差距，1我国热处理的现状1.1.1中华人民共和国成立以来，我国热处理技术取得了长足的进步。热处理厂有15000多家，其中约80%为全民所有，约12000家为全民所有，20%为民营和股份制企业，约3000家。由于内地许多地区国有中小企业重组，民营企业仍在中国东部和南部沿海城市兴起，许多外资企业在沿海城市设立了热处理厂。私营企业和股份制企业的总数预计将继续上升。1.1我国热处理的基本情况1.1.2我国热处理厂的热处理员工总数为15，000人，每个热处理厂平均有25名员工，全国热处理员工总数约为370，000人。根据当地的调查结果，技术人员的平均比例为8%，接近3万人。经理占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15万台，安装能力1100万千瓦。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的平均生产率为100公斤/小时，全国平均为1.5班，15万台加热设备的年生产能力近4500万吨。1.1中国热处理基本情况1.1.5热处理能耗热处理加热设备平均利用率为30%，15万台的实际年热处理产量为1350万吨，总电耗为99亿度。1.1中国热处理基本情况1.1.6热处理年营业额在中国热处理协会2003年全国调查中，热处理平均价格为2.3元/公斤。根据1350万吨的实际年产量，全国热处理年营业额约为310亿元。如果平均利润率为10%，年利润总额将达到30亿元。我国热处理的基本情况，表1我国热处理的基本情况，1.1我国热处理的基本情况，注：根据中国热协会和地方热协会2003年对我国20多个工业城市的调查数据统计，目前我国在热处理的基础理论研究和一些新的热处理工艺和技术的研究方面与发达工业国家没有太大差异。然而，热处理生产技术和热处理设备的水平差距很大。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、生产效率低、能耗大、成本高、污染严重的局面尚未完全扭转。存在的问题和分析如下：(1.2)我国热处理技术，(1)热处理技术和设备陈旧落后，能耗高：根据“九五”前期测算，全国热处理企业设备使用寿命超过80%，超过40年。“十五”期间，随着航空和国防工业的技术改造和新民营企业的兴起，热处理生产设备得到了一定程度的更新。但是，总体来看，热处理行业的技术设备仍然落后，能源利用率低，浪费严重。应该通过加大技术改造的力度来挖掘节能潜力。据有关数据显示，中国热处理企业的年产量是美国的1/16，而耗电量比美国高40%。热处理能量的有效利用应该是我国热处理工作者的一项紧迫任务。(2)企业的人员素质、管理水平和质量保证还有待提高：随着高校学科的重建(3)先进设备制造落后于需求，工艺材料和辅助材料质量不高，品种不全：我国热处理工艺设备制造中，没有掌握现代设备的模块化设计和制造技术，缺少配套零部件和仪器在国际市场的采购渠道。因此，我们离客户市场的要求还很远。提高新设备的开发、设计和制造水平是当地热处理设备制造业的当务之急。热处理工艺和辅料主要是质量差、品种不全。淬火基础油质量得不到保证，国内聚合物介质原料不能停产。各种高效优质的添加剂大多是从外部购买的。热处理使用混乱的盐和许多杂质。容易腐蚀炉衬、坩埚和工件。防渗剂不能保证完全防渗。市场上没有高效无污染的防锈剂和清洗溶剂等优质商品供应。中国热处理技术与美国的主要差别是1.3.1 (1)劳动生产率的差别是26倍。(2)美国的专业化生产程度是中国的35倍；(3)美国专业热处理厂经济效益高，利润是中国的1.5 30倍。(4)美国热处理年营业额是中国的25倍，但年耗电量比中国低40%。1.3中国热处理与其他国家的差距1.3.2虽然国家有关部门在“八五”和“九五”期间采取了许多措施，但专业化热处理厂的数量仍然很少。全国热处理生产的平均单位能耗约为1000度/吨，只有少数专业化、合作的工厂达到500度/吨左右，与欧洲先进工业国家的400度/吨和日本的300度/吨相差甚远。1.3中国热处理与其他国家的差距1.3.3就生产技术而言，在国内主要城市的专业合作工厂和场所中，少氧化热处理的比例已达到30%以上，而石油机械制造业中少氧化热处理的比例不到25%。欧洲发达工业国家非氧化热处理的比例已经达到80%以上，与美国和日本的差距甚至更大。1.3中国热处理与国外的差距2.1可持续发展战略2.2产品质量的持续改进2.3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2.2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可以大致概括为五个方面。第一是可持续发展战略，第二是持续提高产品质量，第三是节能，第四是实现精确生产，最后是提高生产效率以降低生产成本。这五个方面的英文前缀是e，所以它被称为5E策略。热处理的总体发展战略1992年在里约热内卢举行的联合国人类环境与发展会议提出了21世纪的全球行动计划，“通过基于公平原则的全球伙伴关系促进全球可持续发展”。朱镕基总理在2002年9月的可持续发展问题世界首脑会议上把这个问题提到了“人与自然的和谐，环境与发展的相互促进”的高度。这使得可持续发展成为世界上任何一个国家在其各种经济建设活动中必须遵循的首要原则。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。热处理是一个与环境和资源密切相关的过程。其生产材料和剩余材料可能是污染源。避免污染的原则应该是预防为主，治疗为辅。因此，发展先进热处理技术的首要考虑是清洁和安全生产技术，即安全选择和使用生产材料的技术热处理加热设备的能量必须根据地点和时间合理选择。供热设备的热效率还有很大的提高空间。必须充分利用燃料产品的余热。大量冷却水必须回收利用。从工件表面去除的油脂应分类回收。废淬火油应收集、提炼和再利用或用于其他目的。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重要组成部分。目前，人们对这个问题的重要性的认识远远没有达到对环境的认识水平。关于可持续发展战略，现任国家领导人和许多有识之士都充分认识到，解决这一问题不能仅靠说教。是颁布法律法规的时候了。幸运的是，中国的环境保护法已经颁布，国际标准化委员会也对企业提出了IS014000环境保护要求。中国部分企业通过了ISO14000认证。中国加入世贸组织后产品质量的不断提高和与国际社会的经济融合为企业提供了动力和更大的压力，既创造了机遇，也带来了严峻的挑战。中外合资企业的建立和外商独资企业的涌入，为国内制造产品带来了激烈的市场竞争。这种竞争表现在产品质量、价格和售后服务上，但核心在于产品质量。随着产品质量的不断提高，对产品质量的高要求既是压力也是动力。它可以带动热处理的技术改造和设备更新，从而大大提高机械零件的质量和使用寿命。热处理企业的设备更新给设备制造业带来商机。然而，在对外开放的形势下，国内热处理设备由于技术水平低、可靠性差，面临着激烈的竞争，这使得国内许多热处理设备制造商濒临倒闭。提高热处理设备的质量和可靠性也是重中之重。同时，如果设备附件、泵、阀门、电气元件、仪器、熔炉建筑材料等的质量和可靠性。不能很快大幅度提高，热处理设备的水平将无法取得重大突破，必将在竞争中继续遭受失败。随着产品质量的不断提高，必须在企业科学管理的基础上加强产品质量管理，全面开展企业IS09000系列标准认证，认真执行各种热处理工艺标准和生产过程中热处理零件组织和性能的质量标准，迅速将产品质量推向新的水平。能量的有效利用热处理是机械制造过程中的主要能源消耗。其耗电量一般是机械制造企业的20% 30%。根据20世纪90年代进行的一项调查，全国每年用于热处理的电力约为86亿千瓦时，约占总发电量的1%。1996年美国热处理用电总量为59亿度，仅占中国用电总量的68%。中国机械厂的热处理电费约占生产成本的40%。可见，热处理能源的合理选择和能源的有效经济利用也是热处理生产技术发展和变革的重要出发点之一。2.3有效利用能源，电是二次能源。火力发电厂需要大约9.96千焦的热能来发电，发电效率为30% 40%。如果热处理加热炉的热效率能达到80%，综合热效率仅占一次能源利用率的24%-32%。然而，对于使用天然气的燃烧炉和使用烟道气用助燃空气预热的燃烧炉来说，很容易实现60%-65%的综合热效率。因此，在有天然气的地区，再利用天然气是非常有利的热处理炉应具有最小的散热损失，应充分利用最小的衬里蓄热和废热，燃烧炉应具有高效的燃烧器或辐射管，以及合理的燃烧系统。能源的有效利用和技术的合理选择具有很大的节能潜力，可以用很少的投资取得明显的效果。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、简化工艺流程、合理选择工件材料都是很好的节能措施。关键在于生产岗位技术人员节能意识的强弱。有效利用能源、合理生产和严格管理能源也是节约能源的根本措施之一。增加热处理设备的负荷和保持连续生产对节能非常重要。从这个意义上说，专业化生产是一种非常有利的方式。精确的生产过程现代物理冶金理论几乎可以分辨出热处理过程中金属的微观结构、性能、化学成分甚至原子状态的快速变化，从而可以利用精确灵敏的传感控制系统对热处理后的产品质量进行精确的在线控制，从而达到100%的合格率。如果在设备上准确保证生产条件，如炉温均匀性、加热和冷却速度、工件材料的化学成分和淬透性带的范围，就可以实现不同炉次和同一炉次不同部位产品质量的一致性和再现性，从而使组织性能、变形等产品质量的离散度达到零度，真正实现精密生产。热处理生产和所有企业的目标始终是提高劳动生产率，降低生产成本，获得最大的经济效益。实现高生产效率的一个重要前提是大规模生产单一品种。在大规模和大规模生产条件下，可以采用生产过程自动化、在线质量信息、过程参数和质量效果的模拟和自适应控制，最大限度地提高生产效率，实现无人操作，从而彻底消除人为因素，保证产品质量的低分散性。高效生产技术和热处理工艺缩短生产周期，不仅可以节约能源，还可以提高生产效率。提高设备的可靠性，降低故障率，可以减少维修次数和辅助时间。在多品种小批量生产模式下，采用柔性设备和多用途设备生产线也可以提高生产效率。当然，在专业化的热处理加工企业中，生产计划的优化管理、合理的生产组织和设备的满负荷运转都是保证高生产效率的有效措施。3.1少污染，3.2少扭曲，3.3少分散，3.4少浪费(能源)，3.5少氧化，3.6少脱碳，3.7少浪费，3.8少劳动，3先进热处理技术的发展方向，如前所述，由于制造业的高度重视，现代热处理技术发展迅速。其主要发展方向可概括为八个方面，即少污染、少扭曲、少分散、少浪费(能源)、少氧化、少脱碳、少浪费、少劳动。它们列在下面。先进热处理技术的发展方向3.1少污染。热处理生产产生的废气、废水、废渣、粉尘、噪声和电磁辐射，如果不加以重视，将会污染作业现场和周围环境。3.1减少污染。先进的热处理技术首先应该是不污染环境的技术。这些包括清洁技术、清洁设备、清洁材料等。受控气氛、真空和良好屏蔽的感应热处理是广泛使用的典型清洗工艺。等离子体热处理、低压渗碳、高压气体淬火、激光电子束强化、喷射淬火、真空清洗等。也是污染较少的技术。真空炉，气氛炉，离子氮化炉(见图1)，低氮氧化物，S0 x对应这些过程，燃烧3.1少污染，图1奥地利RUBIG公司的微脉冲离子渗氮设备，3.1少污染，(图1是一台配备外部加热和空气冷却的离子渗氮炉：炉体井钟结构，WDS炉衬隔热，不锈钢真空罐盖式单层，外壁配备三个区和三层密封加热元件，使炉温自上而下均匀。炉体分为上、下、中三部分，安装三个侧风机。这三个区域独立用于循环热空气。运行期间，回风管道关闭。热空气只能在炉内加热层循环，以达到炉温均匀的目的。工艺完成后，打开回风管道，同时将冷空气送入上、中、下区域的加热室夹层，使炉体