熱處理爐節能環保技術研討

龔鑫成

(江陰興澄特種鋼鐵有限公司,江蘇 江陰 214400)

1 熱處理技術簡介

1.1 工作原理

熱處理技術是用一些處理的機器設備，經過加熱、保溫、冷卻等一系列過程，對現有的金屬材料進行改造，改變其化學性能的技術。

1.2 熱處理在節能環保方面的問題

熱處理過程實際上就是金屬材料發生化學反應的過程，此過程一般需要較高的溫度，需要大量的能量以達到反應所需要的活化能，這些能量主要來自于煤、石油等物質。這些物質在燃燒過程中，會產生二氧化碳、二氧化硫等氣體，這也是造成霧霾天氣頻繁出現的一個原因。這些物質燃燒還會產生廢水和廢渣，其中的重金屬元素也會隨生態系統而逐級富集，最終可能會對人類的身體健康造成威脅，所以在熱處理過程中貫徹節能環保的理念是十分有必要的。

與過去相比較，我國的熱處理技術已經取得了很大的進步，這也使得生產的零件具有更高的使用價值和更長的使用年限。目前在節能環保方面還存在問題。表1是熱處理工業中存在的加熱機器（以75kW的標準機為例）及耗能的數據統計。

表1

通過數據顯示，我們能夠發現熱處理耗能高，只有降低其耗能，才能更好實現機械產業的發展。

1.3 熱處理的工藝流程圖（圖1）

圖1

2 熱處理過程中節能措施

2.1 降低加熱溫度，減短加熱時間

在保證工藝質量的前提下，加熱時可以適當減小溫度，根據多次實驗結果的數據顯示，適當的減小溫度能夠增加鋼鐵的強度，這樣不僅節省了能源，而且也減少了鋼鐵在熱處理過程中出現變形的情況。

2.2 合理減少滲層深度

熱處理中的化學反應是一個時間較長的反應，如果滲層太深，在反應過程中會在滲層之間消耗很多無用的能量，所以應該通過實驗找到一個合適的滲層深度，從而能夠減短了加熱的時間，節約了能量。

2.3 以局部加熱替代整體加熱

對于一些對結構有特殊要求的零件，可以采用感應加熱或者火焰直接加熱的方式，對部分結構直接加熱，以達到對零件性能的要求，增加了經濟效益。盡量減少使用整體加熱的方法，這樣不僅會消耗大量的能量，還會增加淬火變形的風險。

2.4 采用感應自行回火

此過程利用了溫度由高溫自行向低溫進行傳遞的特點，將加熱過程中傳遞的熱量進行利用，使回火系統能夠在更短的時間內達到所需的溫度，節省了能量。

2.5 減少回火的頻率

取消或減少回火的次數，能夠提高零件的耐磨度，使零件的硬度得到提升。同時也使零件的使用期限加長，減少了回火過程中所消耗的能量，一舉兩得，有利于資源節約型，環境友好型社會的實現。

2.6 利用中低溫回火代替高溫回火

回火過程需要一定的能量，在加熱過程中可以向回火系統傳遞一定的能量，所以，在回火過程中可以適當地降低溫度，只要保證整個系統能夠達到回火所需的總能量即可，避免高溫回火造成能量的流失和浪費。

2.7 利用離子化學熱處理

這是一種新興的熱處理工藝，以欲滲元素作為介質，利用零件于陽極之間產生輝光放電的同時加入欲滲元素的工藝，此工藝打破了以往利用加熱裝置進行熱處理的方式，減少了加熱的過程，具有節約能量的優點，同時又能夠將元素準確高效地加入到零件中，改變了零件的性能。

3 熱處理過程中的環保措施

3.1 確定正確高效的熱處理途徑

隨著科學技術的不斷創新與發展，熱處理的過程也不能是一成不變的，它要隨著科技的發展而做出適當的調整。現代工廠重要的一件事就是確定好熱處理的基本過程。在設計的過程中，要利用好現代已有的技術，秉承保護環境，將污染物的排放降到最低，實現廢棄物的綜合利用的理念，做出一份合理的策劃。然而這份策劃的制定并沒有想象中那么容易，它可能面臨著技術上的難題，這就需要技術員的不懈努力，才可能將最小污染的策劃變為現實。

3.2 推廣使用污染較小的新型熱處理技術

其實，現存熱處理技術中存在比較環保的技術，但是由于花費的代價相對于各個工廠正在使用的技術相對較大，所以，一些小型工廠為了自身利益只是一味逃避環保局的檢查和懲罰，而不愿對自身的技術做出改進。以下主要介紹真空熱處理技術、離子化學滲透技術、感應加熱熱處理技術。

真空熱處理技術是指將需要處理的零件放在沒有空氣的條件下進行熱處理的技術，此技術與以往技術相比較，此過程與外界環境不進行物質交換，能夠有效地實現對零器件地保護作用，從而使零件表面保持光亮。但是現實總是比理想殘酷，此技術其實并沒有那么簡單，想要大規模地推行，仍然存在一些問題。其在應用中也并沒有達到最理想的效果，在真空加熱材料的選擇、真空抽氣技術、溫度傳感與自動控制技術方面，仍然是有進步空間的。

離子化學滲透技術上文已經提及，其不僅在節能方面有顯著效果，而且在環境保護方面也功不可沒，它能夠實現處理過程中沒有煙霧和廢氣的產生，有利于實現建設美麗中國的目標。感應加熱處理以自身清潔、高效的優點在機械制造業大受歡迎，在一些精密儀器加工方面能夠精準加熱，實現資源最大化的利用。

3.3 合理設計控溫系統

安全合理的控溫系統是保證生產效率的基礎，此處主要介紹兩種控溫方式，如表2。

表2

根據相應的設備選擇不同的控溫方式，能夠控制好控溫系統，實現高科技自動化控溫，能夠減少能量的損耗。

3.4 增強工作人員的技能水平

工作人員在實現保護環境方面也發揮著十分重要的作用，工作人員要具備一定的專業技能，當出現環境污染問題時，能夠準確的判斷，并且及時處理。在工作過程中，要嚴格按照國家規定的法律法規辦事，在選材時，要選擇節能，低污染的材料和設施，從根本上杜絕環境污染的產生。專業水平較高的人員也能夠針對浪費資源的現象，對現有的流程做出調整，減少能量流失。

4 結語

隨著機械制造業的不斷發展，實現熱處理技術的改進與創新勢在必行。只有保持實現節約資源與保護環境的初心，才能夠更好的促進經濟的發展，實現環境友好型和資源節約型社會的建設。