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造行業屬于傳統高耗能行業。近年來在國家節能減排政策的推動下．各種節能技術在鍛造行業內的應用越來越廣．全行業的單位產值能源消耗成本不斷降低，盡管國際市場能源價格有所下跌但是作為構成鍛造成本的主要項目．鍛造企業必須積極應對節能問題。

鍛造行業的節能途徑有很多＿材料、設備、工藝等都會對能耗產生影響。這方面的報道和文章經常見諸報端本文結合我公司的生產實踐介紹了余熱淬火和余熱正火工藝的實際應用。

通常．熱模鍛件的主要生產工序有落料一加熱一鍛造”切邊一熱處理一清理等其中鍛前加熱和熱處理加熱是耗能最大的工序．其能耗占整個鍛造過程能耗80 ％以上。熱鍛工序完成后鍛件仍有1000 ℃ 左右的高溫．為后續的熱處理提供了可利用的空間。鍛后余熱用于熱處理不僅可以大大降低熱處理能耗．還可以縮短生產周期．提高生產效率．減少設備投資．是一條行之有效的節能途徑。

利用余熱淬火的生產實踐

余熱淬火處理的鍛件不僅具有優良的綜合機械性能．并且有工序短、生產效率高等優點。南汽鍛造在20 世紀70 年代就在70 發動機連桿的生產過程中應用過此項技術。近年來．經過不斷探索．在鏈軌節上應用余熱淬火工藝的實際生產中取得了顯著成果。鏈軌節鍛件的材料屬于中碳含硼鋼．原生產工藝為：下料”中頻加熱”鍛造一切邊沖孔一再加熱一淬火一回火。由于該產品需求量巨大．開發初期．采用了推桿通過式電阻加熱爐．

存在以下4 個問題。

（1）該鍛件需求批量大＿除了鍛造需消耗大量電能外．熱處理加熱能耗也很大。

（2）熱處理工序效率低下。如果要滿足需求則需增加數條大功率網帶式淬火爐．涉及到公司的電容量所限．投入巨大且不易實現。

（3）該產品外形復雜．截面變化大．熱處理后的產品變形無法控制一次合格率低。

（4）整個制造周期長．生產中間過程存貨過多。經過對鍛件的全面分析．針對上述問題．我們認為采用余熱淬火工藝是一個綜合效果理想的出路。經過大量試驗分別對中頻加熱節拍、始鍛和終鍛溫度＿鍛后停留時間．淬火溫度、介質濃度和溫度等各項因素對淬火質量的影響搜集了大量數據在此基礎上制定了一套合理的工藝規范。大規模應用后產品質量完全符合客戶的要求。新工藝為：下料一中頻加熱一鍛造一切邊沖孔一淬火．回火。取消了原工藝中的再加熱工序．省卻了這部分的能耗。

我們先后對5 條壓力機鍛造生產線進行了改造把余熱淬火、回火、探傷檢驗等組合成線。

典型布局示意圖如圖1 所示。

根據該產品的材料特性．在實施余熱淬火過程中．重點要關注以下3 點：

（1）實施嚴格的溫度控制。在中頻加熱爐的出爐側和淬火入水前安裝了紅外自動分選裝置分別對加熱溫度和淬火溫度進行在線檢測確保這兩個影響質量的參數穩定。

（2）適當的加熱溫度為了保證產品滿足客戶對產品沖擊性能的要求選擇合適的始鍛溫度非常重要始鍛溫度不宜過高．否則會導致坯料晶粒迅速長大．影響沖擊性能：為此．對重復加熱的坯料也要加以控制 。

（3）淬火介質的濃度控制。我們選擇了PAG 淬火介質＿這種介質的冷卻特性介于水和油之間．既能解決油淬不易達到淬硬層深的問題又能避免水淬開裂傾向大的風險：當然．介質濃度的控制是保證淬火介質性能滿足要求的關鍵。此外．須對淬火后的產品進行磁粉探傷檢查控制淬火開裂產品漏出。

余熱淬火工藝的實施為公司帶來巨大成功．生產成本大幅降低讓利于客戶后公司的競爭力大大增強業務量持續增長。公司的效益也在不斷提升。由于余熱淬火工藝的開發應用使得公司的總體能耗大幅下降公司每萬元產值消耗能源折合標煤的指標成為南京市行業準入的標準。企業不僅收獲了經濟效益＿也為擴大社會效益作出貢獻。

利用余熱正火的生產實踐

近年來．汽車工業在我國呈顯出“井噴式”發展。家用轎車的需求帶動了小汽車鍛件的旺盛需求。我公司承接的汽車等速傳動軸內、外星輪鍛件．具有批量大、需求穩定的特點公司作為新的增長點給予重點關注。這類產品的材質為含碳量0．53 ％的碳鋼．為了保證良好的切削性能鍛后要進行正火工序其最終熱處理為滲碳淬火。現行工藝為采用兩條IPSEN 推桿式正火爐（圖2 ）進行正火．正火質量穩定＿產量也能滿足要求。但是．隨著時間推移．推桿爐能耗高＿效率低的缺點正逐漸顯現．并且由于正火高溫產生的氧化皮致密厚實．噴丸清理的耗時也比較長．這些因素導致鍛件生產的效益微薄．影響企業的綜合競爭力。

這類產品的正火主要是為后續機加工調整硬度同時為后續的滲碳淬火做組織準備。產品的正火硬度要求為205 一252HB 晶粒度5-8 級具備進行余熱正火處理的條件：

這類材料的再結晶溫度約為750 ℃ ．而終鍛產品（切邊沖孔后）的溫度約為950 ℃ 。為了確保鍛造后的產品能通過再結晶完成產品的組織調整．比較穩妥的方案是在正火前增加一個預冷裝置使鍛后產品進爐前溫度控制在750℃ 以下．考慮到鍛后產品內部的溫度要高于表面溫度．實際進到正火爐的溫度控制得還要低一些。

該產品的鍛件重量在O .64 一1. 66kg 之間：使用400kw 中頻爐加熱．1000 t熱模鍛壓力機鍛造．鍛造只有鐓粗、終鍛兩個工步：160t沖床完成切邊沖孔。生產節拍為6-9s ．每小時產量最高達600kg 。根據這些參數我們和廠家一道設計了專用余熱正火線．其設計方案如圖3 所示。

該余熱正火生產線（圖4 ）的特點是：沖床沖孔完畢后的產品落在預冷傳送帶上＿預冷傳送帶上的風機對工件進行預冷．風機的轉速和傳送帶的輸送速度可以調節．以控制進爐溫度．在傳送帶的頂端裝有溫度分選裝置．對過高或過低的鍛件進行篩選．爐體長sm ．功率為180kw 。爐內設有兩個區．考慮產品進爐時有較高的初始溫度．因此第一加熱區相對較短．第二保溫區比較長．以確保保溫時間足夠。后端是冷卻傳送帶．風量可多級調整。

經過工藝試驗．余熱正火工藝在該產品上的應用是完全可行的．具體實施時要注意以下5 點。

（1）為使余熱正火獲得比較好的晶粒度．鍛造的始鍛溫度不宜過高：應低于材料高溫區晶粒度急劇長大的拐點溫度20 ℃ 左右為宜。

（2）正火爐的保溫區可適當加長．以保證足夠的保溫時間．為保溫時間調整留有裕度。

（3）重復加溫的材料應嚴格避免進入余熱正火．重復加溫的材料晶粒度不可控。
（4）在進入爐腔之前＿工件需要有“理料“過程避免產品堆積造成的硬度波動．同時減少堆積料卡住網帶。

（5）為提高自動化水平．正火爐選用網帶式更好些。我們做的多輪工藝試驗表明：該生產線正火質量穩定．晶粒度6-8 級．硬度值波動很�。�硬度值的CPK 高于1 . 33 ．與IPSEN 推桿爐相當．脫碳層優于推桿爐。特別是鍛件表面的氧化大大減少．鍛件表面質量明顯提高．后續清理工序的工作量也為之降低。這條生產線由于自動化程度較高．可比原工藝節省1 個加熱工步＿鍛件生產周期平均縮短3 天。余熱正火工藝的節能效果也非常顯著．與常規正火相比．可降低能耗30 % ．每年節電37 . 4 萬kwh ．合27.78 萬元。當然．生產的連續性對余熱正火的收益有很大影響．頻繁的停爐、或者長時間低負荷運行．會使余熱利用的效果得不到發揮。因此．在決定采用此項工藝的時候要做認真全面的評估。

結束語

余熱淬火和余熱正火是兩種使用比較普遍的余熱利用方式。鍛造行業的余熱利用遠遠不止這兩個方面。由于產品、設備、材料甚至客戶認可度等原因．余熱利用的開展受到較大局限。作為一項效果顯著的節能技術．目前還缺少相應的標準。國家相關部門應大力宣傳推廣這項技術．組織制定技術標準。推動該項技術的應用．將會帶來巨大的經濟效益和社會效益。