大鍛件噴水淬火工藝優(yōu)化與節(jié)能減排

王四芳，解寺明，張繼鋒

(一重集團海洋工程事業(yè)部，遼寧 大連 116113)

從上世紀90年代至今，金屬熱處理節(jié)能技術(shù)始終備受關(guān)注［1－3］，學習借鑒國內(nèi)外的金屬熱處理技術(shù)、發(fā)展熱處理節(jié)能減排與環(huán)保技術(shù)。近年來，我國金屬熱處理新工藝和新裝備不斷發(fā)展，熱處理技術(shù)水平明顯提升，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，隨著我國將節(jié)能減排作為調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長的重要突破口［4］，一些傳統(tǒng)熱處理工藝的轉(zhuǎn)型升級也迫在眉睫。

淬火是將金屬工件加熱到某一適當溫度并保持一段時間，隨即浸入淬冷介質(zhì)中快速冷卻的金屬熱處理工藝。淬火冷卻的目的是使鋼中高溫相－奧氏體在冷卻過程中轉(zhuǎn)變成低溫亞穩(wěn)相－馬氏體，從而提高鋼的硬度、強度和韌性等力學性能。因此，淬火冷卻過程是影響淬火質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。噴水淬火冷卻是目前應用較廣的淬火冷卻工藝之一［5］，其優(yōu)點是噴射的水流可以控制水流，更均勻，在膜狀沸騰表面可以打破高溫壁面上的蒸汽膜，強化冷卻效果，因此，噴水冷卻的應用廣泛。然而，目前噴水冷卻過程多采用恒定水流量持續(xù)噴射，冷卻水量大，電能消耗大，該過程存在著較大的節(jié)能降耗空間。

本文的目標是尋求優(yōu)化的大鍛件噴淬工藝，使之在不影響鍛件淬火質(zhì)量的前提下，盡可能節(jié)能節(jié)水;所用的方法是先建立包含沸騰邊界條件的非穩(wěn)態(tài)導熱數(shù)值模型，考察鍛件內(nèi)部的溫度場，通過對比分析傳統(tǒng)的恒流量淬火工藝和推薦的遞減水量冷卻工藝，從而確定優(yōu)化的工藝，然后進行實驗驗證，最后計算出節(jié)約的水量和能量。……