开发节约能源的设备和工艺:开发节约能源的设备和工艺是十分有效地节能措施。今年来,连续式炉取代周期式炉,节能潜力很大。燃烧炉上采用高效换热器来预热空气,合理控制燃烧系数(α)在1.1~1.3范围,推广具有蜂窝式周期蓄热器装置,横向燃烧的烧嘴和辐射管,都达到很好节能效果。从炉子设计上看,炉子散热量大小与炉子外表面积有很大关系,这样,炉子圆形截面可比矩形截面的表面积小14%,外壁炉壳温度降低10℃,使通过炉壁的散热减少20%。为此,目前日本的密封多用炉和推杆式连续式炉都改为圆形截面。有报导,日本同和矿业(原日本东京热处理)将20年前的渗碳、淬火、清洗和回火推杆式生产线进行节能改造,将前清洗改为燃烧脱脂,脱脂废气热量用作回火炉的部分热源,将渗碳炉排出的气氛用作脱脂炉和碱液清洗槽及淬火油的加热,这样的废热综合利用使燃料费用减少40%,同时改善了环境。在我国,设备的节能潜力巨大,千万应引起我国热处理工作者和设备制造商的重视。能源的节约带来的是财富。
开发节能的热处理工艺也是很有效的节能措施。实施高温渗碳可大大缩短工艺周期,日本早就进行这项工作,把渗碳温度从930℃提高至1050℃将减短工艺周期40%。但在一般电阻炉中实施受到发热体和耐热材料的限制难以兑现,而在真空炉中进行低压渗碳,在1050℃进行渗碳是轻而易举的事。现在乙炔低压渗碳已成熟应用于生产,实现了真空渗碳技术的革命性突破,通人低压氨气也可实现低压碳氮共渗,不论从质量、环保和经济来看,乙炔低压真空渗碳是能整合进入生产线的符合未来要求的表面改性技术。
以氮碳共渗、硅氮碳共渗和氧氮共渗代替渗碳和碳氟共渗可把工艺温度从850~930℃降到550~580℃,代替一般气体渗氮可把工艺时间从30~70h缩短到1.5~3h。另外钢件锻后热处理,应用非调质钢取代昂贵耗能的淬火+高沮回火工艺都可达节能目的。
2.我国热处理行业目前状况和与国外存在的差距
2.1 目前状况:我国热处理行业的基本情况与美国(1996年)和日本(1998和2004年)的比较列于表1。我国的情况1常见于一般杂志上刊登的,实际上是我国上世纪90年代中期的情况;我国的情况2取自金属热处理2005年,是中国热处理行业协会樊东黎教授根据2003年约20余个工业城市调查基础上的推算估计值。
表1 美、日、中热处理工业基本情况比较
项 目
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美国(1996)
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日本
(1998)
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日本
(2004年)
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中国1
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中国2
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全国热处理营业额
职工人数
全员劳动生产率
全年热处理用电量
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150亿美元(1245亿元)
14万人
1.7万美元/
人年
51.4亿kWh
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1200万日元/人年
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50亿元
12万人
4.17万
元/人年
86亿kWh
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310亿元
37万人
8.7万元
/人年
99亿kWh
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热处理专业厂数
职工人数
专业厂营业额
专业厂利润率
专业厂劳动生产率
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700家
1500人
15亿美元
约2.5%
约10万美元/人年
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701家
14000人
25000亿元
15-25%
1100-1800万日元/人年
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555家(>4人)
13587人
2609.95亿日元
1921万日元/人年
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约10%
6万元/人年
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