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我国热处理的现状及先进热处理技术的发展和展望
2.1 可持续发展战略
1992年联合国在里约热内卢召开的人 类环境与发展大会提出了“以公平原则, 通过全球伙伴关系促进全球可持续发展” 的全球21世纪行动纲领。朱铬基总理在 2002年9月的世界可持续发展首脑会上把 这个问题提到“人类与自然协调和谐,环 境与发展相互促进”的高度。这就使可持 续发展成为世界任何国家在自己的各种经 济建设活动中都必须遵循的首要原则。
我国加入WTO后,经济和国际接轨, 为企业提供了动力,增加了压力,既制造了 机会,也带来了严峻的挑战,中外合资企业 的纷纷建立,外国独资企业的涌入使国内制 造业的产品面临激烈的市场竞争。这种竞争 表现在产品质量、价格和售后服务上,但核 心在产品质量。
2.2 产品质量的不断提高
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,从而使机器 零件的质量和寿命产生大的改观。热处理企业的设 备更新给设备制造业带来了商机,但国产热处理设 备由于工艺水平低、可靠性差,在对外开放形势下 也面临激烈竞争,使许多国内热处理设备制造厂濒 临倒闭状态。提高热处理设备的质量和可靠性也是 当务之急。与此同时,设备配套件、泵、阀、电器 元件、仪器、筑炉材料等的质量和可靠性如果不能 很快有大的改善,热处理设备的水平就不可能有大 的突破,必定在竞争中继续吃败仗。
2.3 能源的有效利用
先进的加热设备除能体现先进工艺 外,节约能源是很重要的指标。热处理 炉应有最小的散热损失,最小的炉衬蓄 热、废热要充分利用,燃烧炉应有高效 的燃烧器或辐射管,还要有合理的燃烧 制度。
2.3 能源的有效利用
合理选择工艺具有极大的节能潜力, 而且可在极小的投入条件下获得明显效果。 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、简化工艺过程、合 理选择工件材料等都是很好的节能措施, 关键在于生产岗位上的技术人员的节能意 识的强弱。
1.3 我国热处理与国外的差距
1.3.1 与美国的主要差距
(1)劳动生产率相差悬殊达26倍; (2)美国专业化生产程度是我国的35倍; (3)美国专业热处理厂经济效益高,利润是 我国的1.5~30倍; (4)美国热处理年营业额是我国的25倍,年 电能消耗却比我国低40%。
1.3 我国热处理与国外的差距
2.5 高效的生产技术
提高劳动生产率、降低生产成本,获 得最大的经济效益永远是热处理生产和所有 企业追求的目标。实现高生产效率的重要前 提是单一品种的批量化生产。在大批量、规 模化生产条件下,采用生产过程自动化、质 量的在线信息化、工艺参数和质量效果的模 拟和自适应控制可以最大限度地提高生产效 率,实现无人作业,由此也可以完全消除人 为因素,保证产品质量低分散度。
2.3 能源的有效利用
生产的合理织织,能源的严格管理 也是节能的根本措施之一。提高热处理 设备负荷,保持连续生产对于节能是非 常重要的。从这层意义上,专业化生产 是非常有利的方式。
2.4 精确的生产过程
近代的物理冶金理论几乎可以洞悉金属在 热处理过程中的组织、性能、化学成分,甚至 原子状态的瞬息变化,从而可以利用精确灵敏 的传感控制系统对热处理产品质量进行精确的 在线控制,从而做到100%的合格率。在设备 上精确保证生产条件,如:炉温均匀度、加热 和冷却速度以及工件材料化学成分和淬透性带 的范围等就可以实现在不同炉次、同一炉次不 同部位产品质量的同一性和再现性,使产品的 组织性能、畸变等质量的分散度达到趋于零的 程度,真正实现精密生产。
2.2 产品质量的不断提高
提高产品质量必须在实行企业科学管 理的基础上,加强产品质量管理、普遍认 真开展企业的IS09000系列标准的认证、在 生产过程中认真执行热处理各项工艺标准 和热处理件的组织性能质量标准,才能使 产品质量迅速上一个新台阶。
2.3 能源的有效利用
在机器制造工艺过程中,热处理是耗 能大户。其电能消耗一般为机械制造企业的 20%~30%。据上世纪90年代调查,全国每 年用于热处理的电能约86亿度,占总发电量 的1%左右。美国96年热处理用电总量为59 亿度,仅为我国用电的68%。我国机械工厂 的热处理用电费用占生产成本约40%。可见 合理选择热处理能源,有效和节约使用能源 也是热处理生产技术发展和改造的重要出发 点之一。
1.2 我国热处理技术状况
(3)先进设备的制造落后于需求,工艺材料和辅助 材料质量不高、品种不全:我国的热处理工艺装备 制造方面,还未掌握近代设备模块化设计制造技术, 缺乏配套件和仪表国际市场的采购渠道,因此离用 户市场要求尚有相当大的距离.提高新设备的开发、 设计、制造水平是本土热处理设备制造业的当务之 急。热处理工艺、辅助材料主要是质量不高、品种 不全。淬火基础油质量不保证,聚合物介质国产原 料不过关。各种有效优质添加剂大都外购,热处理 用盐混乱、杂质多,易腐蚀炉衬、坩埚和工件,防 渗剂不能保证完全防渗等。高效无污染的防锈剂、 清洗溶剂等市场无优质商品供应。
我国热处理的现状 及先进热处理技术的发展和展望
l 我国热处理的现状
1.1 我国热处理基本情况 1.2 我国热处理技术状况 1.3 我国热处理与国外的差距
1.1 我国热处理基本情况
1.1.1 企业总数
建国以来,我国的热处理技术有了很大 的发展,现有热处理生产厂点15000余家,其 中全民所有制企业约占80%,约12000家,个 体民营和股份制企业占20%,约3000家。由 于内地许多地区正在进行国营中小企业改制, 华东、华南沿海城市民营企业仍在不断涌现, 也有不少外资企业在沿海城市设热处理加工 厂,预计民营、股份制企业总数仍在继续上 升。
1.3.2 在生产管理方面
虽然在“八五”、“九五”期间,国家有 关部门采取了许多措施,但是热处理专业厂的 数量仍很少。全国热处理生产的平均单位电 耗在1000度/吨左右,只有个别专业化协作厂 点达到500度/吨左右,这与先进的欧洲工业 国家400度/吨,日本的300度/吨比较,仍有较 大的差距。
1.3 我国热处理与国外的差距
1.1 我国热处理基本情况
1.1.2 热处理员工总数
按全国热处理厂点15000家,每家平 均员工25人计,全国热处理员工总数约37 万人。根据局部调查结果,技术人员比例 平均为8%,近3万人;管理人员占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 热处理加热设备15万台,装机容量
1100万KW。
1.1 我国热处理基本情况
1.1.4 热处理生产能力 每台设备平均生产率100kg/h,全国平
均1.5班工作制,15万台加热设备的年生产 能力近4500万吨。
1.1 我国热处理基本情况
1.1.5 热处理能源消耗 设热处理加热设备的平均利用率为
30%,15万台设备的每年实际热处理生产 量为1350万吨,消耗电总量为99亿度。
1.3.3 在生产技术方面
全国主要城市的专业厂和协作厂、点的 少无氧化热处理比重达到30%以上,而石油 机械制造行业还不到25%。先进的欧洲工业 国家无氧化热处理比重达到80%以上,和美 国、日本的差距更大。
2 热处理的总体发展战略
2.1 可持续发展战略 2.2 产品质量的不断提高 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
2.1 可持续发展战略
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。热处理是和 环境、资源密切相关的加工过程。其生产物 料和剩余物料都可能是导致污染的源泉。避 免污染的原则应是预防第一,治理第二。因 此热处理先进技术发展首要考虑是清洁和安 全的生产技术,安全选用和使用生产物料, 避免形成有害剩余物料的技术。对于不得已 产生的有害物质也必须有先进的无害化处理 方法,使剩余物料达到国家规定的安全排放 标准。
2.5 高效的生产技术
缩短生产周期的热处理工艺既能节约 能源,也能提高生产效率。提高设备的可靠 性、减少故障率,可以减少维修次数、减少 辅助时间。在多品种小批量生产方式下采用 柔性设备和多用设备生产线也可提高生产效 率。当然在专营热处理加工企业,生产计划 的优化管理、合理的生产组织,使设备保持 满负荷运转都是保证高生产效率的有效措施。
1.2 我国热处理技术状况
(2)企业的人员素质、管理水平和质量保证 仍有待提高:随着我国高等院校学科的重建, 热处理专业技术人员严重缺乏,很多新建的民 营热处理企业没有热处理工程师或技师,相当 数量的操作工人(农民工)未经过专业培训, 操作技能低。一些企业管理水平较低,环保和 安全生产意识薄弱,由于,热处理属来料加工 的特点,尚未建立起一套完善的质量管理体系, 产品质量得不到有效保证。
1.2 我国热处理技术状况
(1)热处理工艺装备陈旧落后,能源消耗大:据 “九五”初期估计,全国热处理企业设备役龄 80%以上是40年以上。“十五”期间随着航空、 国防工业的技改和新型民营企业的兴起,热处理 生产设备有了一定程度的更新,但从总体来说, 热处理行业的工艺装备仍属落后,能源利用率低、 浪费现象严重。应通过加大技术改造的力度来挖 掘节能的潜力。据有关资料显示,我国热处理企 业年生产总值为美国的二十六分之一,而电能消 耗却比美国多40%。热处理能源的有效利用应是 当前我国热处理工作者研究的迫切任务。
2.1 可持续发展战略
热处理用的燃料、电力、水、油等资源的 有效利用、节约使用和再生后重复使用的潜力 巨大。热处理加热设备的能源必须因地、因时 制宜地合理选择,加热设备的热效率有很大的 提高余地,燃料产物的废热必须充分利用,大 量的冷却用水必须循环使用,自工件表面清理 下来的油脂应分类回收,失效的淬火油应收集 精炼重复使用或作为它用。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很 重要的组成部分。现在人们对这个问题重要性 的认识还远没有达到对环境的认识程度。
2.1 可持续发展战略
当前国家领导人和许多有识之士都充 分认识到这个问题的解决是不能光靠说教, 已经到了必须立法和制订法规的时刻了。可 喜的是我国的环境保护法已经出台,国际标 准化委员会也对企业提出了IS014000的环保 要求,我国的一些企业已经通过了ISO14000 的认证。