熱處理生產線設計建議

唐澄華，楊曉海，李志強，馮國偉，何方慶，朱仁剛

（江蘇法爾勝泓昇重工有限公司，江蘇無錫 214400）

0 引言

江蘇法爾勝泓昇重工有限公司唐澄華技能大師工作室團隊長期參與金屬制品熱處理線的安裝、調試和維修工作，接觸的熱處理生產線品牌有韓國大成、無錫鑫潤和意大利FIB 等，對保障金屬制品熱處理生產線正常運行有很深的認識。下面從維修角度，提出意見，供熱處理生產線設計部門參考。

1 環境對設備的影響

生產線的設計應該充分考慮到環境對設備材料的影響，如溫度、酸霧、粉塵等。溫度異?？赡軙е虏牧献冃?，酸霧等腐蝕性環境可能會加速部分金屬材料銹蝕，粉塵顆?？赡軙晃牍艿溃a生堵塞。生產線設計時，應提前預估到現場可能產生的環境因素，進而選擇合適材料。

例1：某48 線熱鍍鋅生產線，酸洗部分酸槽材料原為玻璃鋼材料，酸液溫度60 ℃，更換使用PP 材料的新酸槽，長期酸液溫度60 ℃，導致酸槽變形嚴重，只能加固后繼續使用（圖1）。

圖1 變形后經過加固繼續使用的酸槽

例2：公司4#52 線熱鍍鋅生產線水沖洗部分，下一步工序為酸洗。未考慮到酸霧影響，水沖洗電機和安裝底座等采用常規金屬材料。泵體、安裝底座和罩殼腐蝕嚴重（圖2），使用過程中經常更換，導致維修壓力加大。

圖2 銹蝕嚴重的水沖洗泵體和安裝底座

2 流程說明文件

生產線的設計應該同步完善相應的流程說明文件，如熱處理爐、鉛淬火爐和熱鍍鋅爐等燃燒爐體，應配置相應的點火流程說明文件。火焰監測裝置應搭配相應的元器件說明書和檢測流程說明文件等，方便檢測相應部件是否正常工作。溫控表、速度表等測量顯示組件應搭配相應的參數校準方法，方便校正實際測量值和顯示值之間的差距。同時，不能缺少管路圖、機械圖紙、電氣控制圖紙和元器件清單。

3 方便操作的措施

生產線的設計應考慮到日后保養和維修。部分需要拆卸保養更換的元器件應拆卸方便。應在合適位置預留質檢采樣的窗口裝置，如熱處理爐應該在每區合適位置設置相應的溫度測量管口，便于質檢和維修人員隨時測量熱處理爐的溫度，隨時校正工藝參數。酸洗槽、助鍍槽和磷化槽等盛放液體的容器應預留溶液采樣的位置，便于質檢人員采樣，監控生產過程。

4 監控記錄裝置

考慮到熱處理生產線的產品多為半成品，廣泛應用到金屬制品行業后續工序，如捻制成繩等，產品周期較長。熱處理生產線應該配置相應的監控記錄裝置，如溫度監控和速度監控，并能實現存儲功能，便于追溯產品生產過程中的相應參數。一旦最終產品出現質量問題，可以隨時查閱熱處理生產線生產過程中的可能發生問題的環節。筆者曾參與某30 線熱處理生產線速度監控系統的設計、調試和安裝，速度數據記錄在觸摸屏的存儲卡里，記錄長達1 年的速度數據；還參與過某30 線熱處理生產線溫度監控系統的設計、調試和安裝，溫度數據通過以太網直接上傳到上位機主機，并聯通網絡服務器，可以隨時查看實時數據，調閱以往數據。

5 部件獨立互不影響

熱處理生產線中有很多功能相同且各自獨立的單元，例如，收線單元、放線單元、熱處理爐各分區和酸洗部分各功能泵等。熱處理生產線的設計應該充分考慮到各自獨立單元與生產線整體的關系，個體相對獨立，個體故障不能影響整體運行。各功能相同的獨立單元應進行相應隔離，尤其是電氣部分，過載保護裝置應獨立安裝，只能觸發個體單元停機，不能因個體跳閘影響整體生產線運行。

例3：某30 線熱處理生產線，韓國大成機械生產。收線部分由2 個LS 型PLC 各自控制15 個單元，曾經發生過某一個收線單元故障導致整個PLC 跳閘。繼而造成15 個收線單元全部停機，半條生產線停產。后來對該生產線收線部分進行改造，收線電氣控制采用獨立控制，一個收線單元故障不會影響整體。

6 元器件數據

熱處理生產線設計時應考慮元器件壽命，向設備使用方交接設備時提供易損件清單。針對燒嘴、伺服電機和點火部件等重要部件，應提供詳細的部件說明、配合管路圖和電氣圖紙等，便于以后維修人員進行檢修和更換。詳細的元器件使用說明（如元器件壽命數據、使用注意事項等），會給設備管理和維修部門制定日常保養計劃和預防維修計劃提供足夠數據支持。

7 維修要點和故障解決方案

隨著設備制造標準化的推進，詳細的設備使用說明書必不可少。多數大型設備在文件說明方面也在效仿一些國際成熟品牌，如汽車和家用電器。優秀的設備說明書應該包括設備可能產生的故障現象以及相應解決方案，便于維修和使用人員快速分析故障原因并能迅速解決，保證設備正常運行。

8 設備的智能集成化

目前，市場上金屬制品設備的智能集成化程度越來越高，熱處理生產線新設計也表現出越來越高的智能化集成化。爐溫的集中顯示和控制方便了操作人員查看設備狀態和設置工藝參數，生產線各單元狀態的集中顯示便于工藝管理人員全線管控，提高了維修人員檢修效率。電機電流、在線速度、溫控表輸出電流值等部分模擬量數值，可以直觀顯示在相應顯示屏等可視化裝置上（圖3 和圖4）。通過觀察相應數據，可以快速評估設備狀態，做出故障解決方案。熱處理生產線的設計者應在智能化集成化方面做出更多嘗試。

圖3 某韓國熱鍍鋅生產線集中控制畫面

圖4 某韓國熱鍍鋅生產線溫度集中顯示控制畫面

9 可靠性和先進性

隨著科技水平不斷提高，大量的新技術被應用到生產線設計中。設計人員經常要在可靠性和先進性做出選擇。生產線的設計在使用新技術的同時，應充分考慮到可靠性的問題。在提升技術水平的同時，也應該同步提升設備可靠性。

例4：某30 線熱處理生產線水淬火部分采用一只西門子300 型PLC 作為主站，兩只西門子200PLC 作為從站，顯示和設置部分采用西門子觸摸屏，可以很方便監控各環節狀態。但設計過程中未考慮到環境溫度對西門子PLC 的影響，環境溫度超出西門子PLC 的使用溫度，導致PLC 使用壽命下降，PLC 之間通信經常出現故障。

10 結語

熱處理生產線的設計應預估到現場環境和使用后產生的影響，不能一味追求先進性而忽略可靠性。熱處理生產線作為一種連續生產型設備，連續運行穩定可靠性是必須要考慮的重要因素。