熱處理車間的設計說明

1、 .1 緒論1.1 選題背景與設計意義1.1.1 選題背景新熱處理車間，通常 采取“購買一批、自制一批、改造一批、淘汰一批”的調整思路，全面實行設備升級。通過引進先進技術和對引進技術的消化吸收,使熱處理生產技術有突出的變化1。引進國外先進技術設備，對熱處理車間進行設計。1.1.2 設計意義熱處理生產技術必須迎頭趕上,才能抓住機遇、迎接新的挑戰(zhàn)2。從技術專業(yè)化與協(xié)作來看，從產品生產專業(yè)化到工藝專業(yè)化，都是為了實現(xiàn)生產技術的現(xiàn)代化。組織熱處理生產工藝專業(yè)化協(xié)作，建立熱處理專業(yè)工廠，將有力地促進我國熱處理行業(yè)技術的現(xiàn)代化發(fā)展。熱處理工藝專業(yè)化生產有利于采用新工藝、新設備，可以提高設備利用率，提高熱處

2、理質量，提高生產率，節(jié)約能源消耗，降低生產成本。因此，在重型機床廠新建熱處理車間時，必須特別重視并解決專業(yè)化與協(xié)作問題，確定車間的專業(yè)化生產特點。1.2熱處理車間設計概述車間設計的主要容，一般熱處理車間的設計，應包括如下主要容：（1） 確定材料、服役條件、對材料性能的要求；（2） 確定零件形狀、尺寸。（3） 車間生產綱領、工作制度、年時基數(shù)；（4） 確定工件加工工工藝流程、確定熱處理工藝；（5） 根據(jù)熱處理工藝選擇適當?shù)臒崽幚碓O備；（6） 合理設計工件熱處理生產線（7）對公共系統(tǒng)設計的要求；（8）生產安全與環(huán)境保護；（9）工藝設備平面布置圖與設備明晰表；2. 絲桿的工作條件、失效形式、性能要求

3、、確定選材 絲桿是各類機床上的重要零件之一，它是機床上最常見的一種將旋轉運動轉變?yōu)橹本€運動或直線運動轉變?yōu)樾D運動的傳動、定位功能部件，它有較高的精確度和尺寸穩(wěn)定性，廣泛應用于各類機床的傳動進給機構和調節(jié)移動機構，能夠保證直線運動的精確性和均勻性。它的精度高低，直接影響到機床的加工精度，影響加工中心、坐標鏜床的定位精度和測試儀器的測量精度。所以，絲桿是這類機床和儀器的關鍵零件之一。精密絲桿的熱處理，工藝比較復雜，質量要求較高，影響因素較多，需要認真分析對待。 常見的擊穿絲桿主要有梯形絲桿和滾珠絲桿兩大類。一般機床普遍使用的是梯形絲桿，而滾動絲桿用于傳動效率高，動作靈敏，進給均勻平穩(wěn)，低速無爬行

4、，定位精度和重復精度高，使用壽命長，廣泛應用于數(shù)控機床和加工中心上。 （1）工件條件與常見失效形式 絲桿一般在機床上由兩點或幾個支點來支撐運行進行旋轉運動，推動螺母與連接的滑板等零件進行平移。絲桿于螺母的螺紋牙齒側面相對滑行，絲桿每轉一周則推進一個螺距，螺母存在很大的摩擦力，螺母與絲桿齒形面易于磨損，而且一根絲桿僅僅一部分磨損嚴重，引起螺距誤差進而影響精度?；瑒咏z桿的主要失效形式是由于磨損或塑性變形而喪失精度。由于絲桿精度的高低直接影響螺紋車床、螺紋磨床、鏟床、坐標鏜床和測量儀器的加工精度、定位精度、或測量精度。在這些機床的儀器中，絲桿是實現(xiàn)精確定位和精密加工的關鍵環(huán)節(jié)之一。滾珠絲桿工作時常承

5、受彎曲、扭轉、疲勞、沖擊，同時在滑動與轉動部位承受摩擦作用，其工作表面承受較大的接觸應力。滾珠絲桿主要的失效形式是解除疲勞破壞（既疲勞剝落，俗稱麻點），同時也存在機械損傷磨損。隨著高精度、自動化數(shù)控車床的大量應用，它要求在高進給速度下工作平穩(wěn)和高定位精度，故應使用滾珠絲桿副以減少摩擦阻力。滾珠絲桿的動、靜摩擦系數(shù)相差極小，在靜止、低速和高速時摩擦距幾乎不變，傳動靈敏、平穩(wěn)、低速無爬行;傳動效率可達90%以上，比梯形絲桿副高24倍，可消除軸向間隙，提高軸向剛度，預拉伸安裝可減少絲桿的受熱伸長量，因而定位精度和重復高精度。由于滾珠絲桿具有一系列優(yōu)點，因此它不僅廣泛應用于數(shù)控車床，而且在普通車床上也

6、逐漸推廣應用。（2） 主要性能要求 絲桿整體要有一定的剛度要求和強度，在工作中不能產生大的撓度和塑性變形，因此必須具有較好的綜合力學性能和高的尺寸穩(wěn)定性。同時其相關工作部位（滾道、軸徑）也要求具有高的磨損抗力，高的接觸疲勞強度既具有高硬度、高強度與足夠的耐磨性。還要求絲桿在工作過程中，具有傳動靈敏平穩(wěn)、定位精度和重復精度高等要求；對于在腐蝕介質和較高溫度下工作的絲桿，還要求具有耐腐蝕性和耐熱性等。 (3)絲桿材料的選擇 根據(jù)絲桿在機械上所起的作用啊、對精度的要求以與它承受載荷大小的能力，可分為普通絲桿（梯形絲桿精度79級，滾珠絲桿為DH級）和精密絲桿（梯形絲桿精度6級以下，滾珠絲桿為C級）。根

7、據(jù)熱處理情況又可分為淬硬絲桿（硬絲桿）和不淬硬絲桿（軟絲桿）。 絲桿材料首先要嚴把原材料的驗收，應按照國家標準進行逐項檢驗，特別是原材料的表面質量（主要是對原材料的外觀、形狀、表面缺陷）檢驗、化學成分檢驗和部質量（即部組織缺陷，如疏松、夾渣、偏析、脫碳等）檢驗，合格后方能投產。 普通精度軟絲桿，應用很普遍，如機床上78級的定位絲桿、手動進給絲桿等，由于其加工方便、制造成本低，故對使用材料的性能要求不高，多用于一些常見的中碳鋼和中碳低合金鋼。 對于高精度精密軟絲桿，其精度在6級以上、硬度在35HRC以下的精密絲桿，多用于輕載荷、工作頻率低、潤滑條件好的結構鋼種。他常用碳含量較高的鋼，如T10A、

8、T12A等他對材料的要求，除與普通精度軟絲桿相似的條件外，還要求材料的磨削性能好、不易磨焦表面、產生磨裂的敏感性低、磨削表面粗糙度低等。對于高精度高精密硬絲桿而惡言，要求其心部具有一定的強度和塑韌性，表面滾道要有高硬度（一般為5863HRC），以保證有足夠的承載能力，能夠帶動很重的載荷自由的精確運動，這就要求所使用的材料的抗拉強度要達到7001000MPa，還有一定的韌性和精度穩(wěn)定性，工件在制造過程中還要求有良好的冷熱加工工藝性能。（1） 梯形絲桿用材 普通精度（指79級）絲桿 對于輕載荷常用非合金中碳結構鋼（如45、50鋼）制造，經正火、調制處理，或用冷這一切削鋼（如Y45MnV）直接機械加

9、工而成。 對于又耐磨性能要求的可選用調質非合金或低合金結構鋼（如45、45Cr鋼），經感應加熱表面淬火后使用。 用于測量、受力不大的絲桿可選用調質非合金結構鋼（如45、40Cr鋼）經感應加熱后直接使用。高精度（指6級以上）的絲桿 對輕載荷常用非合金（碳素）或低合金工具鋼（如T10AT12A或9Mn2V、CrWMn鋼）制造，經調質或球化退火處理。對于工作頻率高的絲桿常用低合金工具鋼（如9Mn2V、CrWMn鋼）制造、整體淬火，還可采用高級滲碳專用鋼（如38CrMoAlA、35CrMo鋼）制造并經滲氮處理，用于承受較高溫度場合。對于要求耐磨的小規(guī)格絲桿可用滲碳低合金鋼（如20CrMnTi鋼）制造，

10、經滲碳加淬火加低溫回火后使用。對于在高溫下工作的絲桿可采用沉淀硬化不銹鋼（如0Cr17Ni4CuNb鋼）制造，經固熔加時效處理后使用。（2）滾珠絲桿用材低精度輕載荷滾珠絲桿 可選用非合金（碳素）結構鋼（如45、50鋼）制造，經正火、調質處理；有些可選用冷軋成型鋼（如冷軋60鋼）直接使用。高精度、重載荷滾珠絲桿 多選用低合金工具鋼（如9Mn2V，CrWMn鋼）和滾動軸承鋼（如GCr15，GCr15SiMn）制造，采用感應加熱表面淬火，也有采用火焰加熱表面淬火或整體淬火的。小規(guī)格滾珠絲杠 習慣性選用滲碳鋼（如20CrMnTi鋼），經滲碳+淬火+低溫回火后使用。某些熱處理時易變形的高精度滾珠絲杠 可

11、選用專用滲碳鋼（如38CrMoAlA鋼）制造，經滲氮處理后使用。在腐蝕性和高溫環(huán)境下工作的滾珠絲桿 可選用沉淀硬化不銹鋼（如1Cr15Co14Mo5VN，0Cr17Ni4Cu4Nb鋼）制造，經固熔處理+時效處理后使用。 圖2.03 滾珠絲桿材料的選擇 綜上闡述 C8599鏟床絲桿選擇20CrMnTi。20CrMnTi是性能良好的滲碳鋼，淬透性較高，經滲碳淬火后具有硬而耐磨的表面與堅韌的心部，具有較高的低溫沖擊韌性，焊接性中等，正火后可切削性良好。用于制造截面30mm的承受高速、中等或重載荷、沖擊與摩擦的重要零件，如齒輪、齒圈、齒輪軸十字頭等。20CrMnTi鋼的化學成分見下表：20CrMnTi

12、鋼化學成分（GB/T 12992000）/%成分CSiMnTiCrPNiCuS含量0.170.23 0.170.37 0.801.100.040.101.001.30 0.030 0.030 0.030 0.0303 零件形狀 、尺寸 工件名稱：C8599鏟床絲桿，使用材料為20CrMnTi。4. 車間生產綱領工作制度、年時基數(shù) 生產綱領一個熱處理車間或工段所承擔的生產綱領，是設計熱處理車間的基礎。只有明確了車間的綱領，所確定的車間生產規(guī)模，所選定的工藝和設備才能符合實際需要。所謂生產綱領，首先是所承擔本企業(yè)的生產產品的熱處理零件年產量，也就是設計綱領。以滿足零件熱處理新的技術要求為前提，“三

13、創(chuàng)新”(即材料創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新和工裝創(chuàng)新)的結果是行之有效的結果。熱處理工藝設計是熱處理車間設計的中心環(huán)節(jié)，是設備選擇的主要依據(jù)。所確定的熱處理工藝必須先進、可靠、經濟合理，并與車間生產規(guī)模相適應。常規(guī)工藝應力求工藝路線簡化，運輸量最小，工序較小，節(jié)省能源與勞動量。采用先進工藝應經過技術經濟論證或實驗研究，取得可信的試用效果。企業(yè)機械產品熱處理零件生產綱領，包括鑄件，鍛件毛坯的預備熱處理和機械產品零件的最終熱處理。這些就是根據(jù)產品零件圖紙所規(guī)定的技術所決定的。熱處理車間還應該承擔本企業(yè)自制的切削工具、各類模具、機械修理備件、配件的熱處理任務，根據(jù)其任務量的大小確定車間的設置。為提高設備負荷率，應

14、盡量結合車間的特點接受對外協(xié)作任務，對于比較固定的長期協(xié)作任務，也應列入車間生產任務。 工作制度、年時基數(shù)根據(jù)車間生產性質和任務，一般單件小批量生產性質的綜合熱處理車間，應采用兩班工作制。其中個別工藝周期較長應連續(xù)生產的設備或大型設備應考慮三班工作制；安裝在生產流水線上的熱處理設備，應與生產線生產班制相一致。詳細見表4.01。1）設備年時基數(shù)為設備在全年的總工時數(shù)，等于在全年日應工作的的時數(shù)減去各種時間損失，即：（公式4.01）式中 設備年時基數(shù)（h）；設備全年工作日，等于全年日數(shù)（365天）-全年假日（10天）-全年星期雙休日（104天）=251天；N每日工作班數(shù)；n 每班工作時數(shù)，一般為8

15、小時，對于有害健康的工作，有時為6.5小時；損失率，時間損失包括設備檢修與事故損失，工人非全日缺勤而無法與時調度的損失，以與每班下班前設備和場地清潔工作所需的停工損失。2）工人年時基數(shù)(公式4.02)式中 工人年時基數(shù)（h）；工人全年工作日，等于全年日數(shù)（365天）-全年假日（10天）-全年星期雙休日（104天）=251天；表4.1熱處理車間設備和工人年時基數(shù)時間損失率，一般取4%，時間損失包括病假、事假、探親假、產假與哺乳、設備請掃、工作休息等工時損失。項目生產性質工作班制全年工作日每班工作時數(shù)全年時間損失（%）年時基數(shù)一、設備一般設備連續(xù)工作制3355897722重要設備階段工作制3251

16、8164718小型簡易熱處理爐階段工作制3251875571大型復雜熱處理爐連續(xù)工作制33558147326二、工人一般工作條件251881830較差工作條件2518121748本車間設備年時基數(shù)7722h，工人年時基數(shù)1830h。5 工藝分析5.1 工藝分析的基本原則熱處理工藝設計是熱處理車間設計的中心環(huán)節(jié)，是設備選擇的主要依據(jù)。所確定的熱處理工藝必須先進、可靠、經濟合理，并與車間生產規(guī)模相適應。常規(guī)工藝應力求工藝路線簡化，運輸量最小，工序較小，節(jié)省能源與勞動量。采用先進工藝應經過技術經濟論證或實驗研究，取得可信的試用效果。熱處理技術條件：氣體滲氮后滲氮層縱深度0.4mm，表面硬度650HV

17、，滲氮層脆性1級，單邊磨去0.05mm后，硬度600HV，徑向跳動0.05mm。C8599鏟床絲桿加工工藝流程下料70mm×1638mm車外圓調質粗車去應力處理精車螺紋低溫時效研中心孔半精磨外圓磨螺紋氣體滲氮 研中心孔 精磨螺紋與外圓C8599鏟床絲桿熱處理工藝規(guī)： 調質 去應力處理 低溫時效 氣體滲氮 調質：860880加熱，保溫1.52小時，油冷；580600加熱回火68小時，爐冷至300以下出爐。去應力處理：550600×68小時。低溫時效：180220×812小時。氣體滲氮：圖5.01 C8599鏟床絲桿調質與氣體滲氮工藝圖熱處理工藝解析1.調質：獲得均勻

18、細密的回火索氏體組織，細密的索氏體金相組織有利于零件精 加工后獲得光潔的表面。同時，也使主軸具有良好的綜合力學性能，經淬火后高溫回火，其硬度可達220一250 HBS。2. 去應力時效：消除工件部的殘余應力，盡可能減少工件的變形，為后續(xù)工序滲氮 奠定基礎。3. 低溫時效：盡量減少精機械加工后所導致的殘余應力，穩(wěn)定工件尺寸。 4.氣體滲氮：工件的變形小，表面有更高的硬度和耐磨性，疲勞強度高，同時又有高的 抗腐蝕性和熱硬性。6 熱處理設備選用選用適當?shù)臒崽幚碓O備依據(jù)是熱處理工藝的類型，產品零件的特性，即零件形狀、尺寸、質量和材料，產品技術要求和精度，產品生產量和勞動量，所用的能源、氣氛與淬火介質的

19、物質條件。C8599鏟床絲桿的調質處理使用RJ2-95-9型井式電阻爐；去應力處理使用使用 RJ2-95-9型井式電阻爐；低溫時效使用RJ2-95-9型井式電阻爐；氣體滲氮爐使用RN-140-6型井式氣體滲氮爐。熱處理爐技術參數(shù)如下：型號額定功率/KW相數(shù)電壓/V額定溫度升溫時間工作空間尺寸RJ2-95-995338095022¢800×2000RN-140-614033806502¢800×35006.01電阻爐爐體結構6.11爐架和爐殼爐架的作用是承受爐襯和加工在和以與支撐爐拱的側應力。爐架通常用型鋼焊接成型加架，型鋼的型號隨爐子的大小、爐襯材料和結

20、構而已。輕質耐火磚和耐火纖維爐襯的應用，大減輕了爐架的負荷。爐殼的作用是中護爐襯，加固爐子結構和保護爐子的密封性，通常是用鋼板復貼在鋼架上焊接而成。對小型電阻爐，也可不設爐架，用厚鋼板焊接成爐殼，同時起鋼架作用。爐殼鋼板厚度一般取2-6慢mm，爐底用較厚鋼板，側壁用較薄的鋼板制作?？諝饨橘|爐的爐殼一般采用斷續(xù)焊接，殼控氣氛爐采用連續(xù)焊接。6.1.2.2爐襯爐襯的作用是保護爐膛的溫度、造成爐膛良好的溫度均勻度和減少爐熱量的散失。爐襯也應減少自身的儲蓄熱。爐襯由爐底、爐壁、爐頂組成。電阻爐爐襯多用輕質耐火磚（密度為400-1000/）和耐火纖維砌筑，只有在需特別加固和支撐的部位才采用重質磚。爐底爐

21、底的結構受電熱元件安裝方式、爐底板、導軌和爐傳動裝置的影響。通常箱式電阻爐爐底結構是在爐底外殼鋼板上用保溫磚砌成方格子狀，然后再格子中填充松散的保溫材料，再起上面平鋪1-2層保溫磚，之后再鋪一層輕質磚，其上它置支撐爐底板或導軌的重質磚和電熱元件擱磚。采用輻射管電熱元件的路子，爐底常用耐火纖維預制塊鋪設。爐底設有導軌的爐子，爐底應考慮導軌的支撐和固定。爐墻中溫爐的爐墻一般分兩層，層為耐火層，常用輕質磚；外層為保溫磚。高溫爐爐壁常采用三層，層用高鋁磚；中間層用輕質粘土磚；外層用保溫磚。低溫爐常采用在雙層鋼板填充保溫材料的結構。井式爐爐墻常砌成如圖所示的結構。耐火纖維的應用，使爐襯結構多樣化，有全纖

22、維爐襯、復合纖維爐襯，以與在磚墻中加纖維夾層等形式，爐襯厚度也相應減薄。確定爐襯厚度的基本原則是保證爐外殼溫度不超過許可的溫升（一般為50-60）。表為爐膛溫度與爐襯厚度與結構。爐墻的結構還應根據(jù)電熱元件的支撐方式進行設計。耐火纖維爐襯的結構有襯面粘貼、層鋪、疊鋪等形式。爐墻砌筑應以爐子中心為基準，磚縫要錯開，爐墻轉角處相互咬合，保證整體結構強度。爐墻每米長度留5-6mm膨脹縫，各層間膨脹縫應錯開，縫填入馬糞紙或纖維，爐溫低800的爐墻殼不設膨脹縫。爐頂爐頂結構形式主要有拱頂和平頂兩種形式，少數(shù)大型爐用吊頂。磚砌的熱處理爐大多采用拱頂。耐火纖維爐襯常用預制耐火纖維塊作平頂。拱頂?shù)耐慕浅蔀楣敖?/p>

23、，一般采用60，拱頂跨度較大且3.944m時采用90°。拱頂重力與其受熱時產生的膨脹力形成推力作用于拱角上。拱頂采用與拱角相應的契形磚砌筑，其上再鋪或砌以輕質保溫材料，拱角則用密度為1.0-1.3g/的拱角磚砌磚筑。拱頂灰縫不大于1.5mm，拱頂磚斜面應與拱角相適應，不得用加厚灰縫或砌制斜面的辦法找平。拱角磚與共腳之間必須撐實，拱頂應從兩邊拱腳分別向中心對稱砌筑?？缍刃∮?m的拱頂應在中心打入一鎖磚；跨度超過3m，應均勻打入三塊鎖磚，鎖磚插入深度為磚長的2/3，然后用木槌打入。拱角磚的側面緊靠拱角梁，以支撐側推力。拱頂?shù)钠龇ㄓ绣e砌和環(huán)砌兩種。錯砌比較常用，但拆修不方便，一般間隙爐采用

24、此法；環(huán)砌多用于連續(xù)式爐或工作溫度較高，拱頂易壞的場所。6.1.2.3爐口裝置爐口裝置路口裝置包括爐門（爐蓋）、爐門導板（爐面板）和壓緊機構，有時還設有密封輔助裝置。爐口裝置在保證裝出料要求的前提下，爐口應密封好，有足夠的保溫能力，熱損失小，保持爐前區(qū)有良好的溫度均勻度。爐門應大于爐口，通常爐門與爐口每邊重疊65-130mm.對可見控氣氛爐，爐口應嚴格密封。爐門外殼一般用灰鑄鐵鑄造 ，或用鋼板焊成，應對焊縫進行去應力退火，以減少使用時爐門的變形。爐門熱面砌輕質磚，外層加保溫磚或用耐火纖維預制塊砌筑。爐門、爐蓋砌筑尺寸見表。爐門砌體表面應從四周向中間逐漸凹陷3-5mm，裝電熱元件的爐門，其擱絲磚

25、應比門邊框縮進10-15mm。爐門框和爐蓋板為防止爐口受熱發(fā)生彎曲變形，常用鑄鐵和鑄鋼制成，或用耐熱鋼制作，有時還加設水套。為防止爐口火焰或熱輻射直接傳給爐子門框，爐口的四周常為耐火磚砌體，即爐門框從爐口向外退縮一定距離，約50-80mm。爐或滾輪滑入爐門框上的契形滑槽或滑道溝，爐門越向下，爐門越壓緊爐面板。爐門面板與爐門之間裝有石墨石棉盤根。還利用斜爐門靠爐門自重向里的水平分力壓緊。對密封要求嚴格的爐口裝置，需借人力或機械力進行壓緊。常用的人力壓緊裝置是借凸輪、螺桿或連桿機構壓裝。機械力密封裝置常用的有借氣缸推拉力把爐門推下，借斜爐門自重壓緊，或推動曲柄連桿壓緊，也有借彈簧力拉動曲柄連桿機構

26、將爐門壓緊，對于耐火纖維爐口應防止爐門升降時將其拖壞，通常用定向軌道來解決。爐門側邊的滾輪沿軌道升降，而軌道僅在爐門落下的終點（兩個滾輪有兩個點）向彎曲使爐門壓緊爐門框，其余位置，離開爐框，與耐火纖維爐口分離。c. 確定熱處理爐生產率熱處理爐在單位時間可完成一定熱處理工序零件的重量即為生產率，以Kg/h或件/h計。為使不同規(guī)格和爐型熱處理爐進行比較，生產率還可以單位爐底面積或單位爐膛面積在單位時間的產量計算。平均生產率是指熱處理爐在一般正常使用條件下所達到的生產率，是熱處理爐處理各類不同零件完成一定工序，在較長時間穩(wěn)定使用后，統(tǒng)計生產數(shù)據(jù)所計算出來的生產率（如表3.1）。表3.1 單位爐底面積

27、的平均生產率參考指標爐子類型退火正火淬火回火氣體滲碳固體滲碳箱式爐推桿式爐輸送帶式爐立式旋轉爐臺車式爐雙臺車式爐振底式爐406060703550608010012012016012016010012060801201401401808010010012510012580100507010012010012035453108121215d. 熱處理爐的計算根據(jù)熱處理零件分工的年處理量，分別采用各工序的平均生產率，可以計算得出某項設備所承擔熱處理任務的年負荷數(shù)，再根據(jù)該項設備的工作制度所確定的年時基數(shù)，即可計算得出該項設備的負荷率并確定臺數(shù)。設備需要量可根據(jù)熱處理工序生產任務和設備生產能力計算出設

28、備年負荷基數(shù)，再計算設備需要量。具體計算見表3.2和3.4。1. 設備年負荷基數(shù) 設備年負荷基數(shù)G為：(公式3.1)式中 -設備年需完成的生產量（Kg/年）-設備生產率（Kg/h）2. 設備數(shù)量計算(公式3.2)式中 -設備年時基數(shù)（h）表3.2 熱處理設備計算表序號設備名稱用途生產率(Kg/h)年處理量/t=生產率×設備年時基數(shù)（7240 h）1井式電爐回火、穩(wěn)定、時效30217.22井式氣體氮化爐氮化29210 每個工件的質量小于140kg，RJ2-95-9型井式電阻爐最大裝載量1600kg，RN-140-6型井式氣體滲氮爐最大裝載量將近3000kg。綜合考慮爐膛尺寸，最大裝載量

29、等可知RJ2-95-9型井式電阻爐每次可處理最大12根絲桿，RN-140-6型井式氣體滲氮爐每次可處理最大24根絲桿.調質過程型號設備年需完成的生產量（t/年）Q設備生產率（Kg/h）P設備年時基數(shù)（h）F設備數(shù)量CRJ2-95-9型井式電阻爐231.663077221低溫時效過程型號設備年需完成的生產量（t/年）Q設備生產率（Kg/h）P設備年時基數(shù)（h）F設備數(shù)量CRJ2-95-9型井式電阻爐231.663077221氣體滲氮過程型號設備年需完成的生產量（t/年）Q設備生產率（Kg/h）P設備年時基數(shù)（h）F設備數(shù)量CRN-140-6型井式氣體滲氮爐231.0029772216.2 淬火冷

30、卻設備(1) 淬火冷卻槽購置爐子要考慮工藝的通用性，即淬火+回火使用應用靈敏性、精密定位、自動控制能力，工件定位準確，運行平穩(wěn)可靠。由全固態(tài)晶體管感應加熱電源和數(shù)控淬火機床組成的高頻淬火系統(tǒng)具有很高的柔性，通過程序的編制，在淬火過程中變更程序的指令，能很容易自動調節(jié)電源的輸出功率、通電和斷電時間、噴液開始結束時間、工件加熱冷卻長度、工件的移動速度、延時加熱冷卻時間、提前噴液時間，這樣對同一工件的不同部位(尺寸、位置)要求不同淬硬層深度的可用同一個感應器，采用一次裝夾連續(xù)淬火的方式就能很容易達到技術要求且可使硬化層連續(xù)過渡分布。該技術和熱處理工藝結合，可完成盤類、齒輪類、套管類、軸類零件的孔外表

31、面的高頻淬火，可實現(xiàn)連續(xù)淬火、同時淬火、同軸分段連續(xù)淬火、同軸分段同時淬火和同軸分段同時連續(xù)淬火工藝。該技術特別適用于要求不同的直徑段具有不同硬化層深度，且淬硬層連續(xù)或不連續(xù)的多臺階軸類零件的熱處理，滿足了多臺階軸類件各直徑段的表面淬火硬度與淬硬層深度的特殊要求，且淬硬層在臺階處能呈連續(xù)過渡，以減少臺階軸尖角應力和熱應力的影響，保證了軸件的強度，解決了汽車制造過程的關鍵技術問題。(2) 淬火冷卻介質冷卻系統(tǒng)冷卻形式真空爐的冷卻有油冷和氣冷。目前使用以氣冷為主，因為氣冷對熱處理零件無任何污染和不良影響(油冷有表面微滲碳問題，對質量有影響)，處理后零件表面潔凈不需要清洗。所以，在滿足冷卻速度的條件

32、下，一般以氣冷淬火作為首選，這樣可以減少熱處理后零件的清洗以與由此產生的污染。冷卻是關鍵環(huán)節(jié)，尤其是氮氣的情況。爐設置的不同形式氣嘴進行噴冷，氣冷的冷卻速度主要受氣壓、流速、氣流的形式、分布等影響，在進行選擇時要全面考慮。一般情況，氣壓高、流速大、冷卻速度快，即冷卻速度是直接受到氣壓和流速的影響。另外，氣冷時換熱器冷卻水流量的大小對于實際冷卻有明顯影響。我們在不同爐同樣的氣壓和流量條件下比較表明，冷卻水流量大者冷卻速度明顯加快。冷卻的均勻性十分重要，有一些真空爐噴嘴分布設計考慮不合理，靠爐門一側未設置噴氣嘴，進行小零件處理時不明顯，當處理零件尺寸較大時由于阻擋的作用，氣流流通不暢，冷卻速度有明

33、顯差異，導致局部淬火不足、均勻性變差17。6.3 可控氣氛發(fā)生裝置的選擇爐用可控氣氛發(fā)生裝置與操作要求可控氣氛發(fā)生裝置應設有防回火、熄火和過壓等安全裝置。在可控氣氛管路上和火簾管上應設置安全切斷閥。在爐溫低于700攝氏度可能熄火和壓力過低有可能回火時，都應該自動關閉閥門。安全切斷閥應該與溫度控制和路門開啟裝置取鎖。在停爐后應打開爐門或發(fā)散管，排除爐殘存的可控氣氛，或用惰性氣體進行吹掃。開路時，吹掃爐的空氣應高于著火溫度下進行。當工藝要求在700攝氏度以下時，爐吹掃應在低溫下進行，或用氮氣吹掃，帶爐空氣置換完畢，方可升蓋。爐子應嚴格密封，并在正壓下運行。路子還應設防爆裝置。熱處理車間設備需求量見

34、表3.4：6.4 輔助設備(1) 清洗設備隨著熱處理工藝的發(fā)展和對環(huán)境衛(wèi)生的要求日益提高零件熱處理前后的清洗更加重要。一些化學熱處理工藝如滲碳、滲氮，操作前要求比較徹底的除油，有的利用熱處理爐廢氣燒盡表面油污，以保證熱處理質量。零件的熱處理后除油，可防止回火過程中產生大量的煙霧，污染環(huán)境，同時保持零件表面光亮。目前主要清洗設備有：室和輸送帶式、懸掛輸送鏈式、滾筒式清洗機、溶劑清洗與其他超凈清洗設備。(2) 清理設備為清理零件熱處理后表面的氧化皮，可采用噴砂機、噴丸機、拋丸機、噴丸清理滾筒、砂輪機、拋光機、酸洗槽等。隨著檢驗設備的發(fā)展，過去常用酸洗方式清理氧化皮，現(xiàn)已多采用噴丸清理，并發(fā)展了強化

35、噴丸和應力噴丸等先進技術。表3.4 熱處理車間設備需求量表序號設備名稱設備年時基數(shù)數(shù)量(臺)設備電量(KW)備注每臺合計1井式電爐7722295.0190.02井式氣體氮化爐77221140.0140.03中頻電源1500+3508504淬火油槽2可移動5清洗槽120.020.06冷水槽17熱水槽160.060.08皂化槽160.060.09浸油槽160.060.010空油槽1 (3) 矯正設備矯正設備的類型與適用圍見表3.5：表3.5 常用矯正設備與適用圍設備類型規(guī)格主要用途三輥矯直機等徑或徑差很小零件矯直根據(jù)零件直徑可選用的矯正設備規(guī)格與定額指標見表3.6：表3.6 矯正設備的規(guī)格與定額指

36、標零件直徑/mm設備規(guī)格/t定額指標/(件/h)507025404060 (4) 檢查設備為檢查零件熱處理后的硬度，一般采用布式、洛式、肖式硬度計。檢查薄件和淺滲層零件用維氏硬度計，檢查大型零件用手提布式、肖式、大型懸臂式或龍門式布氏硬度計。為了特殊需要還需要各式特種硬度計，如里式硬度計。為檢查零件表面裂紋，采用磁粉探傷儀，為檢查零件部質量，采用超聲波探傷儀、射線探傷儀。(5) 其他輔助設備其他輔助設備，包括焊接設備，如對焊機、釬焊機、高頻焊接設備、存放工具夾裝置，如工具架、吊具架、冷卻盤、冷卻坑，切取式樣設備，如鋸床、切割機、磨光式樣設備等。為了正確制定工藝，進行質量檢查和分析廢品，除在企業(yè)

37、中心實驗室外，一般熱處理車間為配合生產還應設小型實驗室，配置基本的化學分析和金相檢驗設備，以與滲層深度檢測儀，氣氛組分分析裝置等。檢修間應配置必要的機械加工機床，制造必要的設備備件和為感應加熱用感應器制造服務，以與為儀表的檢修校正服務。6.5 起重運輸與機械化，自動化設備(1) 常規(guī)起重運輸設備起重設備根據(jù)設備安裝、修理、工藝所需起吊運輸最大零件重量以與工藝平面布置決定，起重設備適用圍與選擇原則見表3.7。表 3.7 起重設備適用圍與選擇原則設備名稱常用規(guī)格主要適用圍選用意見梁式起重機13 t中小型設備維修，中小零件運輸、裝卸每一跨可選一臺電動葫蘆0.251 t井式爐組，小型熱處理車間表面淬火

38、組、酸洗、發(fā)藍生產線的起重運輸，工序銜接每條生產線可選用一臺懸掛運輸鏈輥道平板車電瓶車、叉車、手推車(2) 生產機械化與自動化裝置熱處理設備的機械化與自動化，車間之間與車間工序之間的機械化運輸裝置與控制，根據(jù)零件的產量和生產過程的具體需要，合理選用與布置，以改善勞動條件，提高生產率。a. 輥道輥道可運輸和貯存部分零件，將不同工序聯(lián)系起來，有著不同形式布置，如直線型、U型、L型、環(huán)型等 。如用輥道將清理、矯直、檢查等工序聯(lián)系起來以輥道連接滲碳生產線，以便輸送。b. 軌道車根據(jù)不同的設備操作和布置選用，如利用傾式軌道和小車為推桿式爐返回底盤和墊板；利用普通軌道車和激動軌道車聯(lián)系滲碳、淬火、清洗、回

39、火等周期作業(yè)爐。c. 單軌電動葫蘆單軌葫蘆可將各工序設備聯(lián)系起來，可布置成一字型、L型、環(huán)型。d. 懸掛運輸鏈用于車間之間或工序之間的運輸，連續(xù)運行，通過與下降段配合，可實現(xiàn)連續(xù)式爐生產線的全過程機械化運輸。e. 平板車 用于大件的運輸與工件過跨運輸。機械手 大量生產熱處理作業(yè)中，機械手運用廣泛如齒輪牙床淬火冷卻專船用機械手。7 車間布置7.1 車間在廠區(qū)的位置對熱處理車間在總體布置中要求：（1）熱處理車間散發(fā)大量燃燒廢氣、保護氣氛廢氣，其他有害氣體與油煙、粉塵等，所以應位于其他廠房下風向，且要有衛(wèi)生防護帶。（2）熱處理車間靠近各類震源時，應該有一定間距或采取相應的隔震措施，震源如鍛錘、空壓機

40、、氧氣機、鐵路等。熱處理車間為綜合性處理車間，為全廠服務，在工廠總體位置中應選擇適中的位置或靠近與其聯(lián)系多的車間。7.2 車間面積與面積指標車間總面積包括工藝設計中用于基本生產設備和輔助設備所占用的面積，包括廠房、披屋、露天起重機下的有效面積。（1）生產面積（見表4.1）生產設備、設備之間通道、工人操作、工件存放地所占用的面積，以與清洗、清理、矯正、取樣、運輸設備所占用的面積，占總面積50%70%。（2）輔助面積 變配電間、變頻間、電容期間、檢驗間、快速實驗室、保護氣氛制備間、機修間、儀表間、通風機室、各類倉庫、主要通道、露天倉庫等所占用的面積，占總面積30%50%。表 4.1 車間面積生產面

41、積指標車間類型規(guī)模生產指標（t/m2×年）鍛件熱處理小型中型大型2334.556綜合熱處理小型中型0.81.21.01.5標準件熱處理3.04.07.3 平面布置設計7.3.1 平面布置設計基本原則大型連續(xù)式設備與機組的布置，根據(jù)數(shù)量確定是否跨廠房跨度，盡量在同一跨度中，有利于使用起重設備。車間有一端封閉墻體時，大型設備盡量靠在墻布置，以利用采光和通風。熱處理車間在工藝流程基本順暢的情況下，可按設備分片布置。設備布置應符合工藝流程的需要，零件的流向應盡量由入料端向出料端，避免交叉和往返運輸。設備應盡量布置整齊，箱式爐以爐口取齊，井式爐以中心線取齊。需要起重運輸工具的設備，應布置于起重

42、機有效圍。需局部通風的設備應靠外墻或靠近柱子布置，以利于通風管的引出。車間應避免隔斷，對必須設置隔離間的應集中于車間的一端。噴砂間靠外墻隔斷，有利于砂的儲存和設置除塵裝置。生產區(qū)應留有零件裝卸與存儲面積或立體倉庫。車間需留出必要的通道，通道的尺寸隨車間使用運輸車型而異。車間預留擴建面積可采取車間預留設備空地或預留增跨或接長廠房空地。留有計算機控制管理房地。綜上所敘,科學的生產設計和能源管理是能源有效利用的最有潛力的因素。保證滿負荷生產、充分發(fā)揮設備能力是科學管理的目標之一。先進工業(yè)國家從能源利用率和生產成本的精打細算出發(fā),在電和燃料的一次和二次能源的調配上做出合理的選擇,在熱處理能源結構、充分

43、利用廢熱、余熱上積累了豐富的經驗18。我國機械工業(yè)95 %以上的熱處理爐用電是很不合理的,在當前天然氣資源已能充分供應的條件下,熱處理的能源結構必須調整和改變。研究、開發(fā)和推廣節(jié)能的熱處理工藝是投入小、見效快的節(jié)能措施。熱處理設備的選型、結構和使用上也都有很大的節(jié)能潛力19。7.3.2 設備布置間距（1）爐子后端距離墻柱的距離，一般箱式爐采用12m；煤氣爐和油爐取1.51.8m；可控氣氛爐應留出輻射管取出的距離。（2）爐子之間的距離，小型爐0.81.2m；中型爐1.21.5m；大型爐1.52m；間隙式爐組成的生產線0.50.8m；連續(xù)式爐3.04.0m。（3）井式爐間的距離，小型爐0.81.2

44、m；中型爐1.21.5m；大型爐2.54m。 （4）井式爐爐口距地面距離，滲碳爐0.3m；正火、回火爐0.70.8m。（5）連續(xù)式爐的爐前后區(qū)空地，鍛件熱處理爐：爐前：68m；爐后812m；連續(xù)氣體滲碳爐：爐前46m；爐后23m；一般連續(xù)式爐爐前后46m。（6）爐子安裝高度 即爐口平面到地平的距離，人工操作時，一般為0.850.9m。7.3.3 設備區(qū)域布置（1） 熱處理車間規(guī)圖 （2）熱處理車間平面布置圖(見附圖)8 熱處理車間建筑物與構筑物8.1 建筑物的設計（1）防火熱處理廠房耐火等級通常為一、二級耐火建筑物，要求墻、地面、頂棚等必須耐火，通常為鋼筋混凝土結構或鋼結構。（2）通風為排出煙

45、塵、熱量，廠房要有一定高度，合理開設天窗，使廠房有良好的自然通風條件。（3）采光 根據(jù)需要設天窗和屋面窗以保證良好的采光需要。8.2 廠房建筑參數(shù)廠房的跨度與柱距取決于產品工藝的需要和設備選型。在選用井式爐時，可將爐子置于地坑或采用操作平臺。將爐子置于地坑可降低廠房高度，節(jié)約造價。8.3 廠房出入口廠房一般人行出口寬1.2m、1.5m或1.8m，高2.4m，主要物流出入口（見表5.1）應根據(jù)所通過的車輛種類以與所需進入設備的需要確定。表5.1 各類車輛所需大門尺寸寬度（m）高度（m）適用車輛寬度（m）高度（m）適用車輛2.12.42t以下電瓶車3.03.6中型載重汽車2.42.4510t窄軌電

46、動平板車3.33.6重型載重汽車3.03.0輕型載重汽車510t廠房較長，要兩端開門或中部設出入口。各大門一律往外開或用電動推拉大門。8.4 地面載荷與地面材料熱處理車間的地面載荷取決于生產的對象和性質，試驗輔助部門在0.51.0t/m2；工具、機修備件熱處理部門在1.02.0t/m2；中小件區(qū)1.52.0t/m2；大批量流水生產半成品熱處理在2.03.5t/m2；大批量流水線生產的毛坯人處理部門在3.03.5t/m2。表5.2 熱處理車間地面材料部門名稱選用地面層材料毛皮熱處理半成品熱處理輔助熱處理噴砂間酸洗間鹽浴爐間高中頻間油冷卻地下室混凝土、塊石、鋼磚、鑄鐵板混凝土、水磨石混凝土、水磨石

47、、馬賽克混凝土、水磨石馬賽克、耐酸水泥水磨石、馬賽克水磨石混凝土8.5 特殊構筑物與附屬建筑物的設計熱處理車間的地下設施和需要安裝在地坑中的設備較多。還有許多地溝，如通風溝、管道溝、煙道等，需處理好走向，以確保無不干擾。而由于生產和工藝的需要，車間建有各類附屬的小隔間，如變電間、配電間、電容器間、噴砂間。用氰鹽熱處理間、快速實驗室等需要隔斷并封頂?shù)母糸g，有一些如機修間、鉗工工作間、電工工作間等不需要封頂?shù)母糸g，可采用墻體或玻璃隔斷。9 動力消耗與對公用系統(tǒng)設計熱處理車間需消耗的各種動力和輔助材料，包括電力、燃料、壓縮空氣、蒸汽、水、油類、鹽類?；钛獰崽幚頋B劑與保護加熱氣體等等。9.1 電力安裝

48、容量熱處理車間電力消耗包括動力用電、工藝用電和照明用電。動力用電，是指熱處理車間各種機械裝置的驅動電動機所消耗的電量。其消耗量按照各設備安裝容量和設備負荷時間計算。由熱處理車間設備明細表，得 用電總量=3910.8KW，加上在熱處理工程中加熱工件和工作介質所消耗的工藝用電和照明用電，取4500KW。9.2 壓縮空氣熱處理車間壓縮空氣用于連續(xù)用氣設備，如噴砂、噴丸設備、風動工具、吹掃噴嘴等。其消耗量的計算是以溫度為20攝氏度，壓力為101.3KPa時的自由空氣為標準的。包括爐溫升降氣缸壓縮空氣的消耗量、各類用途噴嘴壓縮空氣消耗量。9.3 蒸汽蒸汽在熱處理車間主要用于加熱清洗槽、熱水淬火冷卻槽、重

49、油燃燒霧化與預熱、石油液化氣液化、煤氣管路清掃等。熱處理車間使用的蒸汽為飽和蒸汽、常用壓力為200400KPa。蒸汽的比熱容為2100KJ/Kg.重油燃燒用蒸汽霧化的蒸汽消耗量，各類水槽、清洗槽蒸汽加熱，使用蛇形管、排管、水套或直接將蒸汽通入槽加熱。9.4 氧、乙炔氧氣和乙炔在熱處理車間主要用于表面淬火冷卻和零件矯正。所消耗的量均指在標準狀態(tài)下的體積，其消耗量主要取決于淬火方法、淬火層深以與淬火表面積。供應方式有兩種，輸送管網(wǎng)與瓶裝。9.5 生產用水熱處理車間設備用水除個別情況外，對水質無特殊要求，一般生活用水則可以滿足要求。高頻設備用水，要求礦物雜志不能超過0.017g/L，電阻率每厘米不大

50、于4000歐姆，水壓為119196KPa，或蒸餾水，或采用離子交換樹脂軟化水。其它用水量包括：感應加熱設備與淬火冷卻水消耗量：（1）R1-17全齒淬火設備電源、R1-18單齒淬火設備電源、500kW中頻電源、350kW中頻電源循環(huán)用水量為20t/h。20t/h×4=80t/h。（2）R1-17-1GCK11200淬火機床循環(huán)水量為40t/h，R1-17-2GC13080淬火機床循環(huán)水量為40t/h，但二者不同時使用；R1-18-1GCK13450淬火機床循環(huán)水量為20t/h；與500kW中頻電源配套的立式淬火機床循環(huán)水量40t/h；與350kW中頻電源配套的臥式淬火機床循環(huán)用水量為2

51、0t/h。40t/h +20t/h +40t/h +20t/h=120t/h。淬火冷卻水（油）槽水消耗量：淬火油槽循環(huán)水量+淬火水槽循環(huán)水量：30t/h+20t/h=50t/h。循環(huán)總用水量：80t/h+120t/h+50t/h=250t/h 250t/h×7240=1810000t=181萬噸9.6 燃料熱處理車間的燃料消耗量，粗略計算按照單位重量工件消耗燃料指標核燃料爐生產量計算和統(tǒng)計。各燃料爐有確定的最大燃料消耗量，根據(jù)常用熱處理工藝周期和爐子平均生產能力，同時要考慮到各爐子的負荷率、連續(xù)使用和冷爐升溫需要，以與車間所裝爐子臺數(shù)等因素。熱處理工序所耗電能、煤氣、重油量見表6.1

52、 表 6.1 熱處理工序所耗電能、煤氣 、重油工序溫度圍處理噸數(shù)t電能/KW總電能/KW煤氣/m3總煤氣/m3重油/m3總重油/m3淬火8008508261.441.801486.80.50.7578.20.080.0974.3淬火1300579.22.162.881668.10.70.8463.40.10.1269.5正火860880434.41.802.16938.30.60.8347.50.080.0939.1氣體滲氮900920434.42.884.321876.61.01.2521.3高溫回火500600434.40.901.08469.20.30.5217.20.10.1252.1

53、低溫回火180200217.20.360.54117.30.150.243.4時效100200434.40.140.18總計7692.9×1.5=115402507×1.4=3510277×1.2=33310 熱處理車間的生產組織與人員10.1 組織為適應熱處理生產管理與調度方便，除一些規(guī)模較小的工段、小組和流水線上的熱處理部分，如鑄、鍛車間小型毛坯熱處理工段，機械加工生產線上的感應加熱淬火部分，可分屬各有關車間外，熱處理通常宜作為獨立的車間，以利于生產技術的發(fā)展、產品質量的提高和進行成本核算。熱處理車間可由生產部分、輔助部分和技術管理部分組成。管理部分包括計劃、調度、生產技術和行政管理，輔助部分包括機修、電修、管修、儀表運行、工具、材料、輔助材料、實驗室等；10.2 工作人員熱處理車間的生產組織包括生產工人、輔助工人、工程技術人員、管理人員和服務人員（見表7.1）。生產工人是指直接從事熱處理工藝與設備操作的人員。輔助工人是指生產工人以外直接為熱處理生產服務的人，如熱處理準