节能热处理技术和设备在轴承行业的应用（二）

HEATS

　　二、轴承行业热处理节能措施

; I& Z# H: `# q9 |5 {, z% H" P0 @

　　众所周知，轴承热处理是个耗能大户，轴承热处理设备90%以上采用电加热，俗称“电老虎”，其电耗占轴承制造业电耗的25-30%。同时，在热处理工艺过程中不断产生热辐射能、废烟气、粉尘和噪音等，对环境造成一定程度的污染。因此，开发节能、环保型热处理技术和装备是轴承行业亟待解决的问题。

$ A2 K6 C/ U& X( ^( ?$ x

　　近些年来，我国轴承行业从以下几方面采用措施，提高轴承热处理的节能和环保效果。

　　1.优化工艺节能

# q& @" P8 w: h: k

　　经过大量工艺试验，在保证热处理质量得到提高的前提下，对热处理工艺进行优化简化，然后合理设计加热炉各区段长度和加工节拍，充分发挥热效能产生显著的节能效果。这方面最突出的是北京天马轴承有限公司和北京建通盈动工业炉公司共同开发研制的多功能辊底可控气氛热处理生产线。

9 F. L, a5 [0 ~- P% n

　　2.利用余热节能

( u. E0 g9 I B

　　财政部近期发布信息说，中央财政将十大重点节能工程进行奖励。十大节能工程包括“余热余压利用工程”。

　　轴承钢退火是轴承行业耗能最大的工序之一。多年来，轴承生产企业在降低轴承钢退火能耗上下了不少功夫。轴承钢锻造余热退火曾风行一时。但是，这一节能工艺虽然理论上可行，但实际操作上存在诸多难以解决的问题。最后都以失败告终。

: v: [4 A u; t: I

　　近年来，一些轴承热处理设备制造优势企业，如杭州金舟电炉有限公司、苏州工业园区胜龙电炉制造有限公司，转而在利用热处理余热上做文章，研发了“热回收型连续等温退火炉”、“双层辊底式保护气氛球化退火炉”，取得了高效节能的效果。

2 T' n7 k+ x0 W 2 L' @: v" L+ i0 W

　　3.智能控制节能

　　河北工业大学材料学院研发的轴承智能退火控制系统，在充分利用企业原有退火炉体的情况下，配置的该系统可根据运行过程中反馈获得的退火炉热特性、温场分布、装炉量等参量，智能化地调节各区加热温度，冷却速度等参量，自动完成退火的全过程，排除了操作上的人为因素，取得了显著的节能效果。

$ B$ X% |# f, ^8 {- y2 b 7 H( v( z$ t3 z+ w$ S' _

　　4.减少热损失节能

3 p' {- Z4 g; L$ `: u) b+ | . p v }0 j( G/ s' M+ |

　　轴承生产企业和轴承热处理制造企业联手，在减少轴承热处理加热过程中的热损失下功夫。

) i* J v3 t# ]' H( I* ?

　　一是以辊底炉取代推杆(盘)炉，免除了料盘的热损失。(一公斤钢件从室温升800℃，需吸热1.03千卡)。

* G- v; t5 ~+ {! G! i; _, Y

　　二是优化炉膛设计，同时合理选用高强度轻质抗渗碳砖、优质陶瓷纤维制品等保温隔热材料，减少炉衬材料的蓄热损失和炉壁表面的散热损失。

　　三是优势热处理制造厂家，如金舟电炉有限公司等，在制造热处理炉构件时，采用大型数控设备加工，提高加工精度，提高传动辊的水平精度，提高炉壳刚性和密封性，减少焊缝，从而减少热损失和气氛损失。

2 d5 X/ G9 x/ N5 o

　　三、轴承节能热处理技术和装备典型案例

5 R9 L% F3 O4 u; b) C; q 1 ~3 Z5 }- l+ V W( ~

　　1.多功能辊底可控气氛热处理生产线

& h5 f8 ?- C3 Q/ t7 X4 w / `' M; p3 ~" E8 x

　　由北京天马轴承有限公司和北京建通盈动工业炉公司共同研制的多功能辊底式可控气氛热处理生产线一种高质量、高效率、节能、环保型，在国内处于领先水平的热处理装备。

$ { i" d6 g) `8 K L9 N

　　该生产线由辊底式加热炉、升降式淬火硝盐槽、油槽、辊底式清洗炉、烘干机和双层辊底式等温回火炉等主要设备构成。

; x) o) U" Z* ? # ]9 }/ s2 a8 y# `. ?. F9 D* v1 D& O4 m

　　通过编程调整工艺参数，在这一条生产线上可以完成四种不同的热处理工艺：普通马氏体淬、回火，马氏体分级淬、回火，贝氏体等温淬火，贝氏体分级淬火等。

8 L: _- w; B/ R3 L) T/ H0 j3 w* U

　　这一生产线是引进消化吸收再创新和集成创新的成果，在以下几方面在国内处于领先水平：在一条生产线上具有四种不同的功能，不仅可以进行通常的普通马氏体淬火而且可以进行马氏体分级淬火和贝氏体分级淬火；以硝盐淬火介质取代油淬火介质；用空气回火炉取代硝盐槽进行贝氏体等温处理；淬火采用计算机控制的升降式机构；整条生产线高度密封、零排放。

" `/ _- N, O- d$ `- G, `

　　在保证强度、硬度、金相组织和残留奥氏体量达到标准的前提下，贝氏体分级淬火比普通马氏体淬火冲击韧性GCr15提高26.6%，GCr18Mo提高36.8%。轴承在很多应用主机，如轧钢机、风力发电机、铁路客车等，需要承受很大的冲击载荷，因而需要提高的冲击韧性，普通马氏体淬火已不能适应这一要求。这一生产线的研制成功，就为适应高冲击载荷的轴承制造提供了热处理设备。

　　这条热处理生产线不仅能保证热处理质量，硬度、金相组织、变形和表面脱贫碳均能达到国家和行业标准要求，并较之以前有很大提高，而且，由于热处理工艺的优化和设备密封性能的提高，节能效果明显。全国轴承行业热处理平均耗电量为730KWh/吨，这条生产线耗电指标达到550KWh/吨。如在全行业推广应用，将产生很大的经济效益。同时由于升降式的入浴方式，大幅度减少淬火变形，因而可以减少加工留量，达到节材的效果。

1 }/ g4 M |, G v& Z, T

　　2.双层辊底式保护气氛球化退火炉

. w- j3 |/ E* b1 P

　　众所周知，球化退火工件降温至650℃以下即可出炉空冷，大量退火余热未加利用。为了实现节能降耗的最佳效果，2007年5月，杭州金舟电炉有限公司创新开发了“双层辊底式保护气氛球化退火炉”。根据球化退火工艺的特点，将炉体设计成双层辊底炉，上层进料，分设进料台、余热利用室、加热区段、保温区段、快冷室，下层为出料台、余热利用室、缓冷区段、等温区段、快冷室。上下层的余热利用室为一个贯通室，无隔离，安装一台热循环风机，加强循环换热，利用退火余热预热进炉冷态工件，使工件从室温升温至300～350℃；上下层的快冷室为一个升降通道，内设升降机，使工件从上层转到下层。双导炉的结构保证了余热充分利用的节能退火工艺：进炉→余热利用升温→加热→保温→快冷→等温→缓冷→(余热利用)强冷→出炉。

　　余热利用节能双层退火炉，耗电下降150～220KWh／吨钢，与我国轴承行业球化退火耗电240～290KWh／吨钢比较，节电近90KWh／吨钢，节电率达到30%以上。并且退火质量优良：无氧化，脱碳层深度≤0.10mm，钢材利用率提高3%以上，特别适用于冷辗套圈的退火。球化退火显微组织为均匀、细小、弥散、圆整分布的球(粒)状球光体，可稳定地控制在2～2.5级(相当于SKF标准的CG2.1～2.3级)范围内。球化退火后，硬度为185～202HBW，单件硬度差±5HBW，整批硬度散差＜15HBW。

/ h8 e. a" {3 u+ b& f+ i : y7 ~" h: S9 X( N , I% v% Q8 V Y- }# B