劉時雨

熱處理行業是消耗能源的大戶，其用電量約占機械工業用電量的25%～30%。在熱處理生產中開展節能及環境保護工作具有十分重要的意義。

產品質量雖不是節能的直接指標，但對節能有重大影響；在保證質量的前提下，力求Z少的能源消耗。現結合支撐輥差溫熱處理生產，簡單談談想法。

我公司年產支撐輥近700支，總噸位兩萬余噸。支撐輥差溫熱處理決定支撐輥工作層組織、硬度、應力分布和使用性能的關鍵工序，是支撐輥制造技術的核心所在。近兩年來，通過優化支撐輥差溫熱處理工藝參數、規范操作規程，支撐輥熱處理質量明顯提升。

1、支撐輥差溫熱處理參數優化

國內支撐輥差溫熱處理參數大同小異，都是根據支撐輥材料、輥身截面尺寸按固定工藝規范制訂，見圖1。

圖1 支撐輥差溫熱處理工藝曲線

經過預熱的支撐輥轉入熱態的差溫爐后以Z大的功率使爐溫迅速達到960～1050℃保持，以強烈的輻射對流傳熱方式，使支撐輥表面快速升溫，保持時間以輥面溫度達到預定的淬火溫度為止。然后將爐溫調低，控制在高于淬火溫度20～40℃的溫度保溫，獲得所需奧氏體化層深度，而心部仍保持在相變點以下；淬火方式采用噴霧冷卻。

以φ1500mm輥身45Cr4NiMoV材料輥身淬硬層深≥80mm（規范規定）為例，奧氏體化層深必須達到200mm。按圖1工藝曲線，t1溫度為1030℃，保持2.5h，t2溫度為970℃保溫2h。

現在我們根據輥身直徑大小、淬硬層深度要求及實際達到的升溫速度來綜合考慮確定工藝參數。如果圖紙輥身淬硬層深要求60mm，按此制訂參數，t1溫度為1030℃，保持2.5h，t2溫度為970℃保溫1～1.5h；每支支撐輥節省了1～0.5h高溫能源消耗。

t3溫度通常在480～550℃。單件支撐輥回火熱處理保溫時間τ4為90h，如同一熱處理爐回火兩件以上支撐輥，保溫時間至少延長1.2倍以上。我公司支撐輥回火在臺車式電爐進行，電爐雖然實現了自動化控制，但在中低溫回火時因沒有風機強制爐氣循環，熱效率低下，大大延長了工件均溫時間。

為保證支撐輥回火溫度下盡快均溫，對于單件回火的支撐輥，采用回火2/3總時間后，出爐翻轉180°；多件裝爐回火的支撐輥，按Z大截面制訂回火時間，回火2/3總時間后，出爐翻轉180°再入爐繼續回火。支撐輥回火采用上述措施后，支撐輥每爐回火均保溫時間縮短了10h以上。

2、支撐輥差溫熱處理操作規范化

支撐輥差溫熱處理普遍存在下述質量問題：

①輥身軟帶長；

②輥身端部崩邊；

③輥身表面圓周方向或長度方向硬度不均；

④輥身表面存在硬點或軟點；

⑤輥頸靠輥身處硬度偏低。

在操作上進行針對性規范措施：

①支撐輥高溫保溫階段（t2溫度）保證爐氣正壓，適當加大水套與輥身間距，保證輥身端部加熱溫度；輥身端部及輥頸噴霧時、二段按正常噴水冷卻，減少此處蓄熱量。

②支撐輥噴霧托輥由單向轉動變雙向轉動，適當串動輥身；輥身端部第3、4段噴霧時根據端部“掛水”情況及時關水，避免過冷。

③多件回火時，件與件間至少留200mm以上間距，利于爐氣循環；保溫一段時間后出爐翻轉180°。

④支承輥放置在噴霧托輥停置期間內嚴禁對應輥身處噴嘴噴水；同時控制在30秒內轉動，嚴禁停置時間過長，造成輥身表面局部溫度降低。

⑤輥頸靠輥身處包400mm寬耐火纖維氈保護，防止爐膛火焰燒到輥頸根部，產生退火現象。

1-差溫爐殼；2-冷卻水套；3-冷卻水；4-耐火纖維氈；5-支撐輥；6-托輥；7、輥頸絕熱用耐火纖維氈

圖2支撐輥裝爐示意圖

采取上述措施后，縮短了支撐輥差溫熱處理周期，降低了能源消耗，而且支撐輥差溫熱處理質量顯著提高，一次交檢合格率由原來不足80%提高到95%以上，僅此一項，減少熱處理返工成本400余萬元（未含重新差溫熱處理輥身加工成本），可謂效益巨大。

熱處理節能與環保工作貫穿在熱處理生產的各個環節，熱處理工作者還有許多事要做，包括新的工藝、材料、設備、工裝輔具、系統控制、操作和管理技術等，不僅要保證產品質量、減少能源消耗、力爭效益Z?化，還更要注重保護環境、減少廢棄物及有害物排放，保證人類可持續發展。

作者簡介：劉時雨，中國重型機械（集團）有限責任公司。本文摘自《金屬加工（熱加工）》雜志