机械制造热处理节能的问题探讨

0 引言

在机械制造过程中，热处理属于关键工序，能确保零件的寿命和品质，有效提高产品的质量，提高机械产品竞争力。近年来，我国热处理得到快速发展，无论是工艺还是技术，都已经相当于发达国家水平。在机械制造中，钢铁等各种金属材料的热处理时，需要采用现代化制造技术，通过加热、冷却及保温几个过程有效提高材料强塑性。通过热处理，能够让材料表面或者内部组织结构发生变化，导致整个处理过程的能耗较大。因此，热处理节能成为目前热处理工艺不容忽视的环节，更是节能减排的根本途径。

1 节能降耗的重要意义

一直以来，节能降耗都是各个行业关注的重要课题，自然热处理方面也不例外。在热处理中节能将要具有重要意义，具体体现在如下几个方面：

1.1 有利于持续发展

在热处理过程中会消耗大量原材料和能源，尤其是能源属于不可再生的资源，过度使用必然导致地球资源越来越紧张。如果对能源无节制的利用，必然有消耗殆尽的一天，到时人们会面临着能源危机。因此，必须要认清能源缺乏的弊端，要节约能源，不断开发再生能源，才能够促进热处理行业持续发展。

1.2 有利保护环境

在热处理过程中，需要消耗大量能源，这些能源无论是开展还是利用，都需要付出巨大代价，而且还会破坏自然环境，比如在消耗过程散发出各种气体和灰尘，必定会污染环境；在热处理过程节约能源，能够有效降低能源的开发及利用，保护地球环境，为保护大自然贡献力量。

1.3 有利提高人们保护环境的意识

地球是人们共同家园，大自然是人们共同生活的环境。现实生活中，人们吃住都与大自然具有密切联系。尤其是能源，更是推动人们生活走向美好的途径。因此，人们必须要高度重视节能降耗，降低能源利用，保护环境，才能为生活提供一个良好环境。也只有节能降耗，才能够过上幸福美好的生活。

事实上，能源是人们生存的物质基础。人类社会前进必须需要优质能源为基础，只有节能降耗才能够促进热处理行业快速发展，才能为人们提供一个稳定的生存空间。

2 机械制造热处理的能耗分析

从我国机械制造行业来看，目前热处理相关设备已经超过18 万台，电炉占据大约90%，而可控气氛炉、感应加热炉等无氧设备仅仅占据20%以下，许多企业依然使用普通箱式炉、盐浴炉等方式进行生产。

在许多发达国家，热处理早已朝着智能化、柔性化控制方式发展，但是我国大多数还是依靠人工经验，采用人工操作。因历史原因，许多企业依然还是采用传统模式，热处理上还未形成产业化、社会化及规模化。因此，热处理生产效率不高，与美国相比差距大约20 多倍，设备负荷率和利用率不到30%，但是能耗上比美国超出大约40%。

机械制造自身属于高耗能产业，能耗占据总能耗大约1/4；机械制造能耗占据工业总能耗大约60%。与许多发达国家比较，相同能耗基础上产量大约为我国5 倍。在热处理上，我国平均电耗（单位为kW·h/t）约为733，欧美国家才为400，日本仅仅为300；比如处理1t 工件耗电量相比较，我国大约是欧美和日本的2 倍。从这些统计来看，我国热处理对能源的浪费非常大，节能还有巨大的空间。因此，探讨如何节能非常必要。

3 机械制造热处理节能的问题分析

从热处理现在来看，高能耗及重污染现象比较严重，必然会影响热处理节能的效果。从机械制造热处理现状来看，在节能方面还存在如下一些问题：

3.1 热处理能耗大，影响能源利用率

虽然国家在不断强调与要求节能减排，但是在各种因素影响下热处理相关设备更新换代速度缓慢。大多数能耗降低约600（kW·h/t），一些大型企业、国营企业节能效果相对较好，基本能够控制到500-800（kW·h/t）；但是从发达国家来看，许多国家都达到300-450（kW·h/t）；从平均能耗比较来看，我国与发达国家依然存在差距，相差大约达到2-3 倍。

3.2 少无氧化热处理设备利用率不高，资源浪费严重

从热处理现状来看，许多企业不但设备更新换代较慢，而且少无氧化热处理设备利用率不高。从相关统计来看，机械制造进行热处理过程中，少无氧化热处理设备利用率不高，利用率为30%；但是发达国家应用率高达80%-90%。从我国实际情况来看，大多数企业热处理工艺上依然采取传统模式，处理过程产生大量烟尘、碳黑等各种废气，对环境造成严重污染。而且采用这种模式，金属氧化烧损比较高，大约占据金属本体重量3%，外加钢材表面的脱碳处理也要浪费钢材，每年算下来就是一笔很大数字，浪费非常大。

文章来源：《材料热处理学报》 网址: http://www.clrclxbzz.cn/qikandaodu/2020/1222/419.html