熱處理車間的設(shè)計

《題目*學(xué)院:材料與冶金學(xué)院專業(yè):金屬材料工程學(xué)號:？7036學(xué)生姓名:唐鄭磊指導(dǎo)教師:從善海副教授日期:2008.摘要熱處理是機(jī)械工業(yè)的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)技術(shù)，通常像軸、軸承、齒輪、連桿等重要的機(jī)械零件和工模具都是要經(jīng)過熱處理的。熱處理對于充分發(fā)揮金屬材料的性能潛力，提高產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量，節(jié)約材料，減少能耗，延長產(chǎn)品的使用壽命，提高經(jīng)濟(jì)效益都具有十分重要的意義。正所謂“工欲善其事,必先利其器”，那么也就必須給熱處理一個良好的環(huán)境及先進(jìn)設(shè)備，總的來說就是一個設(shè)計得當(dāng)?shù)臒崽幚碥囬g。設(shè)計的主要內(nèi)容整個熱處理車間的設(shè)計過程。從熱處理車間的分類和特性、熱處理車間生產(chǎn)任務(wù)、工作制度及年時基數(shù)、工藝設(shè)計、熱處理設(shè)備的選擇與計算、車間設(shè)備組織與布置、熱處理車間建筑物與構(gòu)筑物、車間動力和輔助材料消耗量計算、熱處理的生產(chǎn)安全與環(huán)境保護(hù)、熱處理車間人員定額、熱處理車間的建設(shè)投資及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面，對熱處理車間進(jìn)行設(shè)計。從熱處理技術(shù)的現(xiàn)狀和水平，掌握其發(fā)展趨勢，大力發(fā)展先進(jìn)的熱處理新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備，用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、降耗、無污染、低成本、專業(yè)化生產(chǎn)”的方向上設(shè)計熱處理車間。關(guān)鍵詞：熱處理車間；熱處理設(shè)備；熱處理工藝；設(shè)計

AbstractHeattreatmentisanimportantfoundationformechanicalindustrialtechnology,asisusuallyshaft,bearings,gears,mechanicallinkage,andotherimportantpartsandmoldswererequiredtotaketheheattreatment.HeatTreatmentforgivingfullplaytotheperformancepotentialofmetallicmaterials,theintrinsicqualityoftheirproducts,materialsavings,andreducepowerconsumption,extendproductlife,andimprovingeconomicefficiencyareofgreatsignificance.Istheso-called"Perfecttoolsarenecessaryforperfectjobs,"thenitmustbeagoodtheenvironmentandadvancedequipmentforheattreatment,thewholeisdesigningaproperheattreatmentworkshop.Papersarethemaincontentsoftheheattreatmentplantdesignprocess.Fromtheclassificationandcharacteristicsofheattreatmentworkshop,heattreatmentworkshopproductiontasks,thesystemofworkandthebaseyear,processdesign,equipmentselectionandheattreatment,theorganizationandlayoutofworkshopequipment,heattreatmentworkshopbuildingsandstructures,powerplantandauxiliarymaterialsconsumption,heat-treatedproductsafetyandenvironmentalprotection,heattreatmentworkshopstafffixed,heattreatmentplantconstructioninvestmentandtechnicalandeconomicindicators,designstheheattreatmentshop.FromthecurrentsituationandthelevelofHeatTreatmentTechnologycontroltheirdevelopmenttrend,developvigorouslyadvancednewtechnologies,newprocesses,newmaterialsandnewequipment,usehightechnologytotransformtraditionalheattreatmenttechnologytoachieve"high-quality,highefficiency,energysaving,energy,pollution-free,low-cost,specializedproduction"ofthedirectionofheattreatmentplantdesign.Keywords:heattreatmentworkshop,heattreatmentequipment;heattreatmentprocess;design

目錄1緒論 1選題背景及設(shè)計意義 1選題背景 1設(shè)計意義 1熱處理車間設(shè)計概述 1設(shè)計思路 2從車間規(guī)模的分析 2從技術(shù)發(fā)展與技術(shù)改造分析 22熱處理車間設(shè)計綱領(lǐng) 2車間任務(wù) 2工作制度和年時基數(shù) 43工藝分析及設(shè)備選用 5工藝分析的基本原則 5工藝路線 5工藝方法的選定 6熱處理設(shè)備選用 8熱處理爐 8感應(yīng)加熱設(shè)備 11淬火冷卻設(shè)備 11可控氣氛發(fā)生裝置的選擇 12輔助設(shè)備 14起重運(yùn)輸及機(jī)械化，自動化設(shè)備 154車間布置 17車間在廠區(qū)內(nèi)的位置 17車間面積及面積指標(biāo) 17平面布置設(shè)計 18平面布置設(shè)計基本原則 18設(shè)備布置間距 18設(shè)備區(qū)域布置 195熱處理車間建筑物與構(gòu)筑物 24建筑物的設(shè)計 24廠房建筑參數(shù) 24廠房出入口 26地面載荷及地面材料 26特殊構(gòu)筑物及附屬建筑物的設(shè)計 266動力消耗及對公用系統(tǒng)設(shè)計 27電力安裝容量 27壓縮空氣 27蒸汽 27氧、乙炔 27生產(chǎn)用水 27燃料 287熱處理車間的生產(chǎn)組織與人員 29組織 29工作人員 298熱處理的生產(chǎn)安全與環(huán)境保護(hù) 30生產(chǎn)安全 30環(huán)境保護(hù) 309熱處理車間的建設(shè)投資及成本 31車間基本投資計算 31熱處理車間的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 31熱處理生產(chǎn)的成本分析 3210結(jié)論 32參考文獻(xiàn) 33致謝 351緒論選題背景及設(shè)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(diào)整思路，全面實(shí)行設(shè)備升級。通過引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和對引進(jìn)技術(shù)的消化吸收,使熱處理生產(chǎn)技術(shù)有突出的變化[1]。引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，對熱處理車間進(jìn)行設(shè)計。1.1.2設(shè)計意義熱處理生產(chǎn)技術(shù)必須迎頭趕上,才能抓住機(jī)遇、迎接新的挑戰(zhàn)[2]。從技術(shù)專業(yè)化與協(xié)作來看，從產(chǎn)品生產(chǎn)專業(yè)化到工藝專業(yè)化，都是為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)代化。組織熱處理生產(chǎn)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(jìn)我國熱處理行業(yè)技術(shù)的現(xiàn)代化發(fā)展。熱處理工藝專業(yè)化生產(chǎn)有利于采用新工藝、新設(shè)備，可以提高設(shè)備利用率，提高熱處理質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，節(jié)約能源消耗，降低生產(chǎn)成本。因此，在武漢重型機(jī)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(chǎn)特點(diǎn)。 熱處理車間設(shè)計概述車間設(shè)計的主要內(nèi)容，一般熱處理車間的設(shè)計，應(yīng)包括如下主要內(nèi)容[3]：（1）車間任務(wù)和工作制度；（2）工藝分析和設(shè)備選擇；（3）車間布置；（4）車間建筑物及構(gòu)筑物；（5）對公共系統(tǒng)設(shè)計的要求；（6）生產(chǎn)組織與人員；（7）生產(chǎn)安全與環(huán)境保護(hù)；（8）投資概算；（9）工藝設(shè)備平面布置圖與設(shè)備明晰表；設(shè)計思路1.3.1從車間規(guī)模的分析熱處理的規(guī)模，影響所采用的工藝方法和先進(jìn)的工藝設(shè)備，因而影響其產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本。過去，大小機(jī)械廠都各自建立自己獨(dú)立的熱處理車間和工段。但是，由于生產(chǎn)規(guī)模通常較小，設(shè)備負(fù)荷率低，多數(shù)是低于合理經(jīng)濟(jì)規(guī)模的情況下進(jìn)行生產(chǎn)的。有些由于規(guī)模小，不利于選用先進(jìn)的工藝和高效的設(shè)備，為使設(shè)備配套增加投資，由于設(shè)備負(fù)荷率低，浪費(fèi)能源與動力。這些都導(dǎo)致生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)效益很低。熱處理車間的規(guī)模問題中，任何工藝（包括常規(guī)工藝和先進(jìn)工藝）在本車間都承擔(dān)是不現(xiàn)實(shí)的，應(yīng)該以本企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)為基礎(chǔ)，解決本企業(yè)關(guān)鍵的，量大的生產(chǎn)工藝的需要。所設(shè)車間，所選主要設(shè)備，應(yīng)達(dá)到一定的生產(chǎn)規(guī)模，有一定的設(shè)備負(fù)荷率。如果設(shè)備負(fù)荷率過低，則不應(yīng)該設(shè)立車間或采用某種單項(xiàng)設(shè)備。在設(shè)計之前，對于車間任務(wù)應(yīng)進(jìn)行比較深入的分析，衡量其生產(chǎn)規(guī)模，確定建設(shè)是否合理。1.3.2從技術(shù)發(fā)展與技術(shù)改造分析科學(xué)技術(shù)是不斷發(fā)展的，決不會停留在一個水平上。根據(jù)我國熱處理行業(yè)現(xiàn)在的水平，今后相當(dāng)長時間內(nèi)的主要任務(wù)，是用先進(jìn)技術(shù)改造現(xiàn)在仍存在的落后技術(shù)與生產(chǎn)設(shè)備，對現(xiàn)有車間進(jìn)行技術(shù)改造。技術(shù)改造，設(shè)備更新，不僅可以擴(kuò)大再生產(chǎn)，而且可以增加產(chǎn)品品種，提高質(zhì)量，節(jié)約能源，降低消耗，改善勞動條件，保護(hù)環(huán)境，全面提高生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益和綜合社會效益?，F(xiàn)有熱處理車間的技術(shù)改造，是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個重要措施。當(dāng)然，在熱處理車間新的設(shè)計中，仍然應(yīng)為今后的技術(shù)發(fā)展和擴(kuò)大再生產(chǎn)留有必要的余地。2熱處理車間設(shè)計綱領(lǐng)車間任務(wù)一個熱處理車間或工段所承擔(dān)的生產(chǎn)任務(wù)，是設(shè)計熱處理車間的基礎(chǔ)。只有明確了車間的任務(wù)，所確定的車間生產(chǎn)規(guī)模，所選定的工藝和設(shè)備才能符合實(shí)際需要。所謂車間任務(wù)，首先是所承擔(dān)本企業(yè)的生產(chǎn)產(chǎn)品的熱處理零件年產(chǎn)量，也就是設(shè)計綱領(lǐng)。以滿足零件熱處理新的技術(shù)要求為前提，“三創(chuàng)新”(即材料創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新和工裝創(chuàng)新)的結(jié)果是行之有效的結(jié)果[4]。熱處理工藝設(shè)計是熱處理車間設(shè)計的中心環(huán)節(jié)，是設(shè)備選擇的主要依據(jù)。所確定的熱處理工藝必須先進(jìn)、可靠、經(jīng)濟(jì)合理，并與車間生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。常規(guī)工藝應(yīng)力求工藝路線簡化，運(yùn)輸量最小，工序較小，節(jié)省能源及勞動量。采用先進(jìn)工藝應(yīng)經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證或?qū)嶒?yàn)研究，取得可信的試用效果[5]。企業(yè)機(jī)械產(chǎn)品熱處理零件生產(chǎn)綱領(lǐng)，包括鑄件，鍛件毛坯的預(yù)備熱處理和機(jī)械產(chǎn)品零件的最終熱處理。這些就是根據(jù)產(chǎn)品零件圖紙所規(guī)定的技術(shù)所決定的。熱處理車間還應(yīng)該承擔(dān)本企業(yè)自制的切削工具、各類模具、機(jī)械修理備件、配件的熱處理任務(wù)，根據(jù)其任務(wù)量的大小確定車間的設(shè)置。為提高設(shè)備負(fù)荷率，應(yīng)盡量結(jié)合車間的特點(diǎn)接受對外協(xié)作任務(wù)，對于比較固定的長期協(xié)作任務(wù)，也應(yīng)列入車間生產(chǎn)任務(wù)內(nèi)。但是，對于車間設(shè)計生產(chǎn)綱領(lǐng)（見表），必須以發(fā)展的眼光對待。機(jī)械產(chǎn)品總是不斷改進(jìn)發(fā)展的，對熱處理零件總可能有進(jìn)一步性能的質(zhì)量要求，車間生產(chǎn)能力應(yīng)有一定的富余。有些一次決定車間生產(chǎn)能力的條件，如最大熱處理件的尺寸和重量，最大關(guān)鍵設(shè)備的主要規(guī)格尺寸，車間最大起重能力等，應(yīng)考慮車間發(fā)展遠(yuǎn)景的需要。表零件熱處理工序生產(chǎn)綱領(lǐng)統(tǒng)計表序號產(chǎn)品名稱年處理量/t退火/t正火/t滲碳/t滲氮/t碳氮共滲/t淬火/t回火表面淬火/t時效/t冷處理/t高溫/t低溫/t1鏜桿1102062主軸1102063滑枕2064齒輪4202065刀牌6床身7主柱3623628導(dǎo)軌板2069其他1000總重量826車間中的新型設(shè)備，也必須首先確定其所承擔(dān)的任務(wù)，即所承擔(dān)的各類熱處理零件的綱領(lǐng)，保證其負(fù)荷率。通過新熱處理車間的設(shè)計，將熱處理工藝改進(jìn)與熱處理設(shè)備是熱處理節(jié)能的主要途徑。熱處理工藝改進(jìn)與熱處理設(shè)備改進(jìn)節(jié)能基本思路是,使改進(jìn)后的熱處理工藝及設(shè)備既達(dá)到熱處理的目的,又是消耗最少的能源[6]。工作制度和年時基數(shù)根據(jù)車間生產(chǎn)性質(zhì)和任務(wù)，一般單件小批量生產(chǎn)性質(zhì)的綜合熱處理車間，應(yīng)采用兩班工作制。其中個別工藝周期較長應(yīng)連續(xù)生產(chǎn)的設(shè)備或大型設(shè)備應(yīng)考慮三班工作制；安裝在生產(chǎn)流水線上的熱處理設(shè)備，應(yīng)與生產(chǎn)線生產(chǎn)班制相一致。詳細(xì)見表。1）設(shè)備年時基數(shù)為設(shè)備在全年內(nèi)的總工時數(shù)，等于在全年日內(nèi)應(yīng)工作的的時數(shù)減去各種時間損失，即： (公式式中—設(shè)備年時基數(shù)（h）；—設(shè)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小時，對于有害健康的工作，有時為小時；—損失率，時間損失包括設(shè)備檢修及事故損失，工人非全日缺勤而無法及時調(diào)度的損失，以及每班下班前設(shè)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；—時間損失率，一般取4%，時間損失包括病假、事假、探親假、產(chǎn)假及哺乳、設(shè)備請掃、工作休息等工時損失。

表熱處理車間設(shè)備和工人年時基數(shù)項(xiàng)目生產(chǎn)性質(zhì)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(shè)備一般設(shè)備連續(xù)工作制3355897722重要設(shè)備階段工作制32518164718小型簡易熱處理爐階段工作制3251875571大型復(fù)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25181217483工藝分析及設(shè)備選用工藝分析的基本原則熱處理工藝設(shè)計是熱處理車間設(shè)計的中心環(huán)節(jié)，是設(shè)備選擇的主要依據(jù)。所確定的熱處理工藝必須先進(jìn)、可靠、經(jīng)濟(jì)合理，并與車間生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。常規(guī)工藝應(yīng)力求工藝路線簡化，運(yùn)輸量最小，工序較小，節(jié)省能源及勞動量。采用先進(jìn)工藝應(yīng)經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證或?qū)嶒?yàn)研究，取得可信的試用效果。工藝路線產(chǎn)品零件從毛坯生產(chǎn)到完成成品，生產(chǎn)路線是確定熱處理車間任務(wù)的基礎(chǔ)，具體如下：（1）鑄鐵，鑄鋼，有色金屬一般鑄件的預(yù)備熱處理與鑄造之后進(jìn)行，包括正火、擴(kuò)散退火、等溫退火、球化退火、可鍛化退火、再結(jié)晶退火、消除應(yīng)力退火、人工時效（穩(wěn)化處理）等。（2）硬度要求在285HB（30HRC)以下的一般鑄件，可在機(jī)械加工前熱處理到要求硬度，包括正火、調(diào)質(zhì)（淬火及高溫回火）。加工余量大的鍛件，為保證其熱處理效果，應(yīng)在粗加工后進(jìn)行熱處理。（3）表面硬化，化學(xué)熱處理零件，硬度要求大于285HB(30HRC)的零件，應(yīng)在機(jī)械加工后進(jìn)行。一些精度要求高的零件，可使用特殊加工刀具的零件，也可在加工前進(jìn)行熱處理。（4）局部化學(xué)熱處理零件，生產(chǎn)批量大時，非處理部分應(yīng)鍍層保護(hù)，批量小時可采用機(jī)械保護(hù)，防滲涂層以及車去滲層等方法。（5）繞制彈簧、冷鐓、冷擠成形零件、應(yīng)進(jìn)行去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火、正火等工序。（6）形變熱處理可簡化工藝路線，減少工序，節(jié)約能源。有些鑄、鍛件，特別是鍛件，可充分利用鍛造余熱進(jìn)行淬火、調(diào)質(zhì)等處理，使鍛造加工與熱處理結(jié)合起來。工藝方法的選定（1）常規(guī)熱處理工藝熱處理零件的常規(guī)熱處理工藝，包括毛坯的預(yù)備熱處理和零件的最終熱處理，如退火、正火、去應(yīng)力退火、調(diào)質(zhì)（淬火及高溫回火）、時效及固溶處理等。從提高熱處理質(zhì)量考慮，如不許在加熱過程中發(fā)生氧化、脫碳，應(yīng)采用保護(hù)氣氛下加熱。（2）化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理包括奧氏體狀態(tài)下滲碳、碳氮共滲，鐵素體狀態(tài)下的滲氮和氮碳共滲，以及滲硼、滲硅、滲鋁及各種滲金屬和多元共滲工藝?；瘜W(xué)熱處理可以在氣態(tài)、固態(tài)或液態(tài)介質(zhì)中完成，確定化學(xué)熱處理的工藝選用。有化學(xué)熱處理后需要淬火的，應(yīng)根據(jù)可能盡量采取滲后直接淬火工藝。（3）調(diào)質(zhì)熱處理調(diào)質(zhì)熱處理技術(shù)的發(fā)展主要有以下幾個方面。①爐型。由于振底爐長期使用中存在振底板變形零件在爐內(nèi)布料、加熱不均淬火質(zhì)量散差大同時振動噪聲大、環(huán)境差，振底爐已逐漸退出生產(chǎn)線，網(wǎng)帶爐、鑄鏈爐得到普遍應(yīng)用。②碳勢控制技術(shù)的應(yīng)用。碳勢控制技術(shù)在保護(hù)氣氛調(diào)質(zhì)生產(chǎn)線得到普遍應(yīng)用。有效的控制爐內(nèi)碳勢控制精度，保證了零件淬火后的表面質(zhì)量。③計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用。通過應(yīng)用計算機(jī)能夠按照工藝設(shè)定自動完成工件的生產(chǎn)全過程記錄、保存工件生產(chǎn)中的各種工藝參數(shù)具有完善的故障診斷、安全警示及連鎖功能。④快速淬火油和水基淬火介質(zhì)的應(yīng)用。快速淬火油的應(yīng)用保證了高強(qiáng)度螺栓件的熱處理內(nèi)在質(zhì)量。水基淬火介質(zhì)的應(yīng)用解決了零件淬油不硬、淬水開裂及零件淬火變形的質(zhì)量問題。（4）感應(yīng)加熱淬火感應(yīng)加熱可使用高頻、中頻、工頻、超音頻，以及雙頻及脈沖加熱工藝，根據(jù)零件鋼種、尺寸特點(diǎn)、要求硬化層深度、零件批量等確定工藝。感應(yīng)加熱淬火后可根據(jù)可能采用自然回火。感應(yīng)熱處理技術(shù)的應(yīng)用感應(yīng)熱處理具有以下特點(diǎn)。①根據(jù)產(chǎn)品性能要求只對零件表面或局部加熱實(shí)施表面或局部強(qiáng)化，因此是一種節(jié)能熱處理。②感應(yīng)加熱時間短、速度快有利于淬火組織的細(xì)化，獲得耐磨性抗扭轉(zhuǎn)彎曲疲勞性能俱佳的強(qiáng)化效果。③感應(yīng)淬火裝置可以方便地安裝在流水生產(chǎn)線上便于生產(chǎn)管理，減少了物流成本。④感應(yīng)淬火生產(chǎn)節(jié)拍快效率高能夠?qū)崿F(xiàn)完全自動化。感應(yīng)淬火機(jī)床正朝柔性化、自動化、智能化控制的方向發(fā)展。具有零件識別、能量控制、工藝參數(shù)顯示及故障診斷、顯示、報警的感應(yīng)淬火裝置在生產(chǎn)中逐步得到應(yīng)用[7]。（5）火焰表面淬火火焰表面淬火技術(shù)的發(fā)展，如采用先進(jìn)溫度檢測技術(shù)與自動化控制與操作，淬火質(zhì)量可保證。在單件小批量生產(chǎn)中部分采用火焰淬火工藝，生產(chǎn)靈活實(shí)用。（6）高密度能量表面處理高密度能量表面處理包括激光表面處理，電子束表面處理和物理及化學(xué)氣相沉積。一般適用某些特定的零件，選用這種工藝必須先進(jìn)行工藝實(shí)驗(yàn)，試生產(chǎn)使用，用從熱處理質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益考慮。（7）特種工藝方法任何新技術(shù)，新工藝都有其特殊性，有其特殊性，有其優(yōu)缺點(diǎn)，可能只適用于某些特定的零件，并不斷發(fā)展、深入、完善。采用新技術(shù)，新工藝必須建立在調(diào)查研究和生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，并且它與適應(yīng)設(shè)備的發(fā)展密切相關(guān)，因此，也必須建立在完善的設(shè)備基礎(chǔ)上。如真空熱處理、離子轟擊熱處理、流臺床熱處理所適應(yīng)的熱處理工藝方法和零件品種不斷增加，工藝逐漸深入。真空熱處理已可實(shí)現(xiàn)淬火油冷、水冷、氣冷、回火、退火、并已用于真空滲碳、真空碳氮共滲?？偟膩碚f，一方面是自動優(yōu)選工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量;另一方面是充分保證穩(wěn)定的優(yōu)化工藝條件,獲得分散度很小的均一的產(chǎn)品質(zhì)量。這就是美國熱處理2020年遠(yuǎn)景設(shè)想[8]中的形象目標(biāo):熱處理畸變?yōu)榱愫唾|(zhì)量分散度為零的主要出發(fā)點(diǎn)。當(dāng)前熱處理生產(chǎn)的質(zhì)量控制除了依靠生產(chǎn)過程的自動化(消除影響質(zhì)量的人為因素)、工藝參數(shù)的嚴(yán)格在線控制和工藝效果的計算機(jī)模擬來實(shí)現(xiàn),還力求實(shí)現(xiàn)過程控制的自適應(yīng)化和智能化。這就是質(zhì)量控制技術(shù)發(fā)展的主要方向。由于計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，在最近幾十年中，難以與大型計算已被克服。通過模擬和衡量社會財產(chǎn)安全，成本，并在規(guī)定期間內(nèi)經(jīng)熱處理后，它并不難，優(yōu)化熱處理工藝[9]。熱處理設(shè)備選用選用適當(dāng)?shù)臒崽幚碓O(shè)備依據(jù)是熱處理工藝的類型，產(chǎn)品零件的特性，即零件形狀、尺寸、質(zhì)量和材料，產(chǎn)品技術(shù)要求和精度，產(chǎn)品生產(chǎn)量和勞動量，所用的能源、氣氛及淬火介質(zhì)的物質(zhì)條件。3.4.1熱處理爐熱處理爐是通過爐內(nèi)燃燒裝置將燃料燃燒產(chǎn)生的熱量或通過爐內(nèi)電熱元件將電能轉(zhuǎn)化的熱量對金屬工件進(jìn)行加熱的設(shè)備[10]。熱處理爐種類多，應(yīng)用廣泛。常用的箱式爐、臺車爐、井式爐、罩式爐各有特點(diǎn)，分別應(yīng)用于不同領(lǐng)域，一般都已形成系列化的標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品[11]。(1)爐型選擇井式爐多用于細(xì)長工件的加熱，爐膛較深，多置于地坑中。罩式爐的特點(diǎn)是有一個體積較大的爐罩，多應(yīng)用于特大工件的熱處理。一些企業(yè)從裝爐量、耗電量、車間配電容量、車間場地配置等角度出發(fā)，選擇傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)型熱處理爐并不滿意。根據(jù)實(shí)際需求，生產(chǎn)上設(shè)計非標(biāo)準(zhǔn)型熱處理爐已很普遍?；谶@些情況，先后設(shè)計了3種規(guī)格的經(jīng)濟(jì)實(shí)用型普式熱處理電阻爐，主要用于連鑄輥、熱軋輸送輥、型材軋輥等冶金輥道的堆焊生產(chǎn)[12]。燃?xì)饩綗崽幚頎t是用于長軸類件和桿件的熱處理設(shè)備，該類設(shè)備自身狀況的好壞將直接影響到最終產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本和環(huán)境污染等。根據(jù)熱處理產(chǎn)品的質(zhì)量要求，在整個爐膛內(nèi)溫度和氣氛的均勻性都必須是在產(chǎn)品質(zhì)量或熱處理工藝要求的規(guī)定范圍內(nèi)，只有這樣才能確保熱處理產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到所規(guī)定的技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)[13]。對原中溫箱式爐在使用過程中存在耗能高、結(jié)構(gòu)狀況不舍理、生產(chǎn)效率低等問題，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)所需，本著經(jīng)濟(jì)效能的原則，通過臺車制作、爐殼改造、爐襯結(jié)構(gòu)優(yōu)化、控制系統(tǒng)的改進(jìn)、電熱元件的正確選用與合理分布將其改造為臺車式電爐，取得了滿意效果[14]。在滲碳爐上要從溫度的控制方式、碳勢的控制方式及氮-甲醇?xì)夥赵谏顚訚B碳中的應(yīng)用等三個方面介紹深層滲碳對熱處理設(shè)備的要求[15]。真空熱處理的普及應(yīng)用會得到迅猛發(fā)展真空熱處理具有無氧化、脫碳、脫氣、脫脂、變形小、熱處理零件壽命長、無污染等特點(diǎn)。真空熱處理(滲碳、氣淬)具有無氧化、脫碳、脫氣、脫脂、變形小、熱處理零件壽命長、無污染等特點(diǎn)，因此近年來，在我國獲得了快速發(fā)展，其應(yīng)用范圍也在逐步擴(kuò)大。詳細(xì)分析設(shè)備選擇的依據(jù)條件，選擇熱處理爐：a.汽車齒輪等滲碳零件，大批量生產(chǎn)時，常用推桿式滲碳爐及其組成的生產(chǎn)線；中批量時，選用轉(zhuǎn)底式爐并與推桿式爐或密封箱式爐及其組成的組成生產(chǎn)線；小批量時，選用井式滲碳爐。b.軸承零件，大批量時選用輥底式爐及其組成的生產(chǎn)線；中批量時選用振底式爐、網(wǎng)帶式爐并組成生產(chǎn)線；小批量時以往我國常選用鹽浴爐；滾珠多選用鼓形爐及其組成的生產(chǎn)線，或間隙式滾筒爐。c.長軸件，大批量時選用步進(jìn)式爐及其組成的生產(chǎn)線；小批量時選井式爐。d.大件及長板件，選用步進(jìn)式爐或臺車式爐。e.中小零件和標(biāo)準(zhǔn)件，選用鑄鏈爐、網(wǎng)帶式爐、振底爐、真空爐、鹽浴爐、箱式爐。f.鋼絲，選用牽引式爐及其組成的生產(chǎn)線。g.模具及刃具，選用真空爐、鹽浴爐、流態(tài)化爐。h.鋼帶等退火件，選用罩式爐、井式爐和箱式爐。i.鋁合金，選用強(qiáng)風(fēng)循環(huán)箱式爐（帶機(jī)械傳動）。j.可鍛鑄鐵退火件，選用推桿式爐生產(chǎn)線、隧道式爐生產(chǎn)線、升降底式爐。(2)燃料與節(jié)能a.燃料的選擇熱處理使用熱源一般有電及燃料，燃料多為氣體燃料。電爐由于溫度均勻，容易控制，熱效率高，便于操作，一般采用電爐，大型鑄鍛件采用氣體燃料爐。b.節(jié)能熱處理車間設(shè)計時應(yīng)執(zhí)行專業(yè)化協(xié)作的原則，主要耗能設(shè)備的負(fù)荷率不應(yīng)低于40%，并應(yīng)通過專業(yè)化協(xié)作方式使之達(dá)到70%以上。采用合理用能的新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備和新材料。熱處理車間電爐控制系統(tǒng)改造是應(yīng)用現(xiàn)代測控技術(shù)，提高工藝裝備水平，達(dá)到精確控制，提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)省能源，減輕工人勞動強(qiáng)度的目的[16]。c.確定熱處理爐生產(chǎn)率熱處理爐在單位時間內(nèi)可完成一定熱處理工序零件的重量即為生產(chǎn)率，以Kg/h或件/h計。為使不同規(guī)格和爐型熱處理爐進(jìn)行比較，生產(chǎn)率還可以單位爐底面積或單位爐膛面積在單位時間內(nèi)的產(chǎn)量計算。平均生產(chǎn)率是指熱處理爐在一般正常使用條件下所達(dá)到的生產(chǎn)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(chǎn)數(shù)據(jù)所計算出來的生產(chǎn)率（如表）。表單位爐底面積的平均生產(chǎn)率參考指標(biāo)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(zhuǎn)爐臺車式爐雙臺車式爐振底式爐40～6060～70——35~5060~80—100～120120～160120～160100～12060～80120～140140～18080～100100～125100～12580～10050～70100～120100～120—35～45—————3～10———8～1212～15—d.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(chǎn)率，可以計算得出某項(xiàng)設(shè)備所承擔(dān)熱處理任務(wù)的年負(fù)荷數(shù)，再根據(jù)該項(xiàng)設(shè)備的工作制度所確定的年時基數(shù)，即可計算得出該項(xiàng)設(shè)備的負(fù)荷率并確定臺數(shù)。設(shè)備需要量可根據(jù)熱處理工序生產(chǎn)任務(wù)和設(shè)備生產(chǎn)能力計算出設(shè)備年負(fù)荷基數(shù)，再計算設(shè)備需要量。具體計算見表和。設(shè)備年負(fù)荷基數(shù)設(shè)備年負(fù)荷基數(shù)G為：(公式式中-設(shè)備年需完成的生產(chǎn)量（Kg/年）-設(shè)備生產(chǎn)率（Kg/h）設(shè)備數(shù)量計算(公式式中-設(shè)備年時基數(shù)（h）表熱處理設(shè)備計算表序號設(shè)備名稱用途生產(chǎn)率(Kg/h)年處理量/t=生產(chǎn)率×設(shè)備年時基數(shù)（7240h）1井式燃?xì)鉅t調(diào)質(zhì)、正火、退火、穩(wěn)定等302井式電爐回火、穩(wěn)定、時效303井式氣體氮化爐氮化292104井式氣體氮化爐氮化292105燃?xì)馐脚_車爐正火、調(diào)質(zhì)、退火、回火等606臺車式電阻爐正火、調(diào)質(zhì)、退火、回火等807氣體滲碳爐滲碳308氣體滲碳爐滲碳309高溫回火爐回火3010低溫時效爐時效3011雙室真空油淬氣冷爐淬火3012離子氮化爐氮化1013全齒淬火機(jī)齒輪表面淬火3827514立式淬火機(jī)表面淬火3827515臥式淬火機(jī)表面淬火3827516鹽浴爐鹽浴3928217井式回火爐回火30合計56340763.4.2感應(yīng)加熱設(shè)備(1)頻率的選定感應(yīng)加熱所需電流頻率，取決于產(chǎn)品零件對淬硬層深度的要求，由于車間產(chǎn)品零件的規(guī)格如下:表加工零件的規(guī)格、型號名稱直徑熱處理深度（mm）軸類零件φ100～500表面感應(yīng)淬火～8齒輪導(dǎo)軌類滑枕類φ100～50014000×2000500×500×5000表面感應(yīng)淬火表面感應(yīng)淬火表面感應(yīng)淬火～5～5～5(2)淬火機(jī)床的選擇淬硬層深度：整體淬火5～8mm，連續(xù)淬火～5mm。淬火方式描述：一個電源，帶動兩個變壓器輸出接口；其中一個變壓器隨機(jī)床動作完成在水平方向2000×14000的導(dǎo)軌上的相應(yīng)平面淬火，淬火最大寬度350mm；另一變壓器輸出接口完成立式方向的淬火，軸類￠500，滑枕類最大面500×500四方面同時加熱。功率：600KW，頻率～8KHZ連續(xù)可調(diào)，可以連接不同類型的感應(yīng)線圈。加熱周期中，變頻電源依據(jù)感應(yīng)線圈、材料和工藝參數(shù)的變化引起的阻抗變化自動進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)頻率自動跟蹤。功率因素≥±，輸出功率可連續(xù)自動調(diào)節(jié)，如與數(shù)控機(jī)床聯(lián)機(jī)可由機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)在額定功率下任意設(shè)定功率。3.4.3淬火冷卻設(shè)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(yīng)用靈敏性、精密定位、自動控制能力，工件定位準(zhǔn)確，運(yùn)行平穩(wěn)可靠。由全固態(tài)晶體管感應(yīng)加熱電源和數(shù)控淬火機(jī)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(diào)節(jié)電源的輸出功率、通電和斷電時間、噴液開始結(jié)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(yīng)器，采用一次裝夾連續(xù)淬火的方式就能很容易達(dá)到技術(shù)要求．且可使硬化層連續(xù)過渡分布。該技術(shù)和熱處理工藝結(jié)合，可完成盤類、齒輪類、套管類、軸類零件的內(nèi)孔外表面的高頻淬火，可實(shí)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(shù)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及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(yīng)力和熱應(yīng)力的影響，保證了軸件的強(qiáng)度，解決了汽車制造過程的關(guān)鍵技術(shù)問題。(2)淬火冷卻介質(zhì)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?yàn)闅饫鋵崽幚砹慵o任何污染和不良影響(油冷有表面微滲碳問題，對質(zhì)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及由此產(chǎn)生的污染。冷卻是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，尤其是氮?dú)獾那闆r。爐內(nèi)設(shè)置的不同形式氣嘴進(jìn)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(jìn)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(shí)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(shè)計考慮不合理，靠爐門一側(cè)未設(shè)置噴氣嘴，進(jìn)行小零件處理時不明顯，當(dāng)處理零件尺寸較大時由于阻擋的作用，氣流流通不暢，冷卻速度有明顯差異，導(dǎo)致局部淬火不足、均勻性變差[17]。3.4.4可控氣氛發(fā)生裝置的選擇爐用可控氣氛發(fā)生裝置及操作要求可控氣氛發(fā)生裝置應(yīng)設(shè)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(yīng)設(shè)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(yīng)該自動關(guān)閉閥門。安全切斷閥應(yīng)該與溫度控制和路門開啟裝置取鎖。在停爐后應(yīng)打開爐門或發(fā)散管，排除爐內(nèi)殘存的可控氣氛，或用惰性氣體進(jìn)行吹掃。開路時，吹掃爐內(nèi)的空氣應(yīng)高于著火溫度下進(jìn)行。當(dāng)工藝要求在700攝氏度以下時，爐內(nèi)吹掃應(yīng)在低溫下進(jìn)行，或用氮?dú)獯祾撸瑤t內(nèi)空氣置換完畢，方可升蓋。爐子應(yīng)嚴(yán)格密封，并在正壓下運(yùn)行。路子還應(yīng)設(shè)防爆裝置。熱處理車間設(shè)備需求量見表：3.4.5輔助設(shè)備(1)清洗設(shè)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(xué)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(zhì)量。零件的熱處理后除油，可防止回火過程中產(chǎn)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(shè)備有：室內(nèi)和輸送帶式、懸掛輸送鏈?zhǔn)?、滾筒式清洗機(jī)、溶劑清洗及其他超凈清洗設(shè)備。(2)清理設(shè)備為清理零件熱處理后表面的氧化皮，可采用噴砂機(jī)、噴丸機(jī)、拋丸機(jī)、噴丸清理滾筒、砂輪機(jī)、拋光機(jī)、酸洗槽等。隨著檢驗(yàn)設(shè)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(qiáng)化噴丸和應(yīng)力噴丸等先進(jìn)技術(shù)。表熱處理車間設(shè)備需求量表序號設(shè)備名稱設(shè)備年時基數(shù)數(shù)量(臺)設(shè)備電量(KW)備注每臺合計1井式燃?xì)鉅t77221—2井式電爐77221—3井式氣體氮化爐77221—4井式氣體氮化爐77221—5井式淬火油槽—1———6井式淬火水槽—1———7燃?xì)馐脚_車爐73261—8臺車式電阻爐73261—9淬火油槽—2———10淬火水槽—2———11氣體滲碳爐77221—12氣體滲碳爐77221—13高溫回火爐77222—14低溫時效爐77222—15雙室真空油淬氣冷爐77221—16離子氮化爐77221—17超音頻電源1—18全齒淬火機(jī)47181—19立式淬火機(jī)47181—20帶電源單齒淬火設(shè)備—1—21中頻電源—1500+350850—22臥式淬火機(jī)床47181—23立式淬火機(jī)床47181—24鹽浴爐77221—25淬火油槽—2——可移動26淬火水槽—2——可移動27井式回火爐77221在鹽爐間28清洗槽—1—29發(fā)藍(lán)設(shè)備—1———30酸洗槽—1———31冷水槽—1———32發(fā)藍(lán)槽—1—33冷水槽—1———34熱水槽—1—35皂化槽—1—36浸油槽—1—37空油槽—1———(3)矯正設(shè)備常用矯正設(shè)備的類型及適用范圍見表：表常用矯正設(shè)備及適用范圍設(shè)備類型規(guī)格主要用途手動壓床1～5t單件小批零件矯直壓力機(jī)5～25t單件小批零件矯直單柱液壓機(jī)10～100t軸類零件矯直及齒輪擴(kuò)空三輥矯直機(jī)—等徑或徑差很小零件矯直雙輥矯直機(jī)—等徑小零件連續(xù)矯直專用矯直機(jī)—為專門零件設(shè)計的矯直機(jī)搓板矯直機(jī)—小軸連續(xù)矯直摩擦壓力機(jī)—零件熱后矯正根據(jù)零件直徑可選用的矯正設(shè)備規(guī)格及定額指標(biāo)見表：表矯正設(shè)備的規(guī)格及定額指標(biāo)零件直徑/mm設(shè)備規(guī)格/t定額指標(biāo)/(件/h)5～101～580～12010～205～1040～8020～301040～6030～4010～2540～6050～7025～4040～60>7063～10030～50齒輪擠孔6360(4)檢查設(shè)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，為檢查零件內(nèi)部質(zhì)量，采用超聲波探傷儀、射線探傷儀。(5)其他輔助設(shè)備其他輔助設(shè)備，包括焊接設(shè)備，如對焊機(jī)、釬焊機(jī)、高頻焊接設(shè)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(shè)備，如鋸床、切割機(jī)、磨光式樣設(shè)備等。為了正確制定工藝，進(jìn)行質(zhì)量檢查和分析廢品，除在企業(yè)中心實(shí)驗(yàn)室外，一般熱處理車間為配合生產(chǎn)還應(yīng)設(shè)小型實(shí)驗(yàn)室，配置基本的化學(xué)分析和金相檢驗(yàn)設(shè)備，以及滲層深度檢測儀，氣氛組分分析裝置等。檢修間應(yīng)配置必要的機(jī)械加工機(jī)床，制造必要的設(shè)備備件和為感應(yīng)加熱用感應(yīng)器制造服務(wù)，以及為儀表的檢修校正服務(wù)。3.4.6起重運(yùn)輸及機(jī)械化，自動化設(shè)備(1)常規(guī)起重運(yùn)輸設(shè)備起重設(shè)備根據(jù)設(shè)備安裝、修理、工藝所需起吊運(yùn)輸最大零件重量以及工藝平面布置決定，起重設(shè)備適用范圍及選擇原則見表。表起重設(shè)備適用范圍及選擇原則設(shè)備名稱常用規(guī)格主要適用范圍選用意見橋式起重機(jī)5～10t大型設(shè)備維修，大型零件運(yùn)輸、裝卸一般廠房長50米選用一臺梁式起重機(jī)1～3t中小型設(shè)備維修，中小零件運(yùn)輸、裝卸每一跨可選一臺電動葫蘆～1t井式爐組，小型熱處理車間表面淬火組、酸洗、發(fā)藍(lán)生產(chǎn)線的起重運(yùn)輸，工序銜接每條生產(chǎn)線可選用一臺懸臂起重機(jī)～1工作量較大的局部區(qū)，橋式、梁式起重機(jī)達(dá)不到的地方為某項(xiàng)設(shè)備及工藝專設(shè)懸掛運(yùn)輸鏈———輥道———平板車———電瓶車、叉車、手推車———(2)生產(chǎn)機(jī)械化與自動化裝置熱處理設(shè)備的機(jī)械化與自動化，車間之間及車間內(nèi)工序之間的機(jī)械化運(yùn)輸裝置及控制，根據(jù)零件的產(chǎn)量和生產(chǎn)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(chǎn)率。a.輥道輥道可運(yùn)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(chǎn)線，以便輸送。b.軌道車根據(jù)不同的設(shè)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(shè)備聯(lián)系起來，可布置成一字型、L型、環(huán)型。d.懸掛運(yùn)輸鏈用于車間之間或工序之間的運(yùn)輸，連續(xù)運(yùn)行，通過與下降段配合，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)式爐生產(chǎn)線的全過程機(jī)械化運(yùn)輸。e.平板車用于大件的運(yùn)輸及工件過跨運(yùn)輸。機(jī)械手大量生產(chǎn)熱處理作業(yè)中，機(jī)械手運(yùn)用廣泛如齒輪牙床淬火冷卻專船用機(jī)械手。4車間布置車間在廠區(qū)內(nèi)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(hù)氣氛廢氣，其他有害氣體及油煙、粉塵等，所以應(yīng)位于其他廠房下風(fēng)向，且要有衛(wèi)生防護(hù)帶。（2）熱處理車間靠近各類震源時，應(yīng)該有一定間距或采取相應(yīng)的隔震措施，震源如鍛錘、空壓機(jī)、氧氣機(jī)、鐵路等。熱處理車間為綜合性處理車間，為全廠服務(wù)，在工廠總體位置中應(yīng)選擇適中的位置或靠近與其聯(lián)系多的車間。車間面積及面積指標(biāo)車間總面積包括工藝設(shè)計中用于基本生產(chǎn)設(shè)備和輔助設(shè)備所占用的面積，包括廠房、披屋、露天起重機(jī)下的有效面積。（1）生產(chǎn)面積（見表）生產(chǎn)設(shè)備、設(shè)備之間通道、工人操作、工件存放地所占用的面積，以及清洗、清理、矯正、取樣、運(yùn)輸設(shè)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(yàn)間、快速實(shí)驗(yàn)室、保護(hù)氣氛制備間、機(jī)修間、儀表間、通風(fēng)機(jī)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%。表車間面積生產(chǎn)面積指標(biāo)車間類型規(guī)模生產(chǎn)指標(biāo)（t/m2×年）鍛件熱處理小型中型大型2～33～5～6綜合熱處理小型中型～～標(biāo)準(zhǔn)件熱處理—～齒輪熱處理—～平面布置設(shè)計4.3.1平面布置設(shè)計基本原則大型連續(xù)式設(shè)備及機(jī)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(shè)備。車間有一端封閉墻體時，大型設(shè)備盡量靠在內(nèi)墻布置，以利用采光和通風(fēng)。熱處理車間在工藝流程基本順暢的情況下，可按設(shè)備分片布置。設(shè)備布置應(yīng)符合工藝流程的需要，零件的流向應(yīng)盡量由入料端向出料端，避免交叉和往返運(yùn)輸。設(shè)備應(yīng)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(yùn)輸工具的設(shè)備，應(yīng)布置于起重機(jī)有效范圍內(nèi)。需局部通風(fēng)的設(shè)備應(yīng)靠外墻或靠近柱子布置，以利于通風(fēng)管的引出。車間內(nèi)應(yīng)避免隔斷，對必須設(shè)置隔離間的應(yīng)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(shè)置除塵裝置。生產(chǎn)區(qū)內(nèi)應(yīng)留有零件裝卸及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(yùn)輸車型而異。車間預(yù)留擴(kuò)建面積可采取車間內(nèi)預(yù)留設(shè)備空地或預(yù)留增跨或接長廠房空地。留有計算機(jī)控制管理房地。綜上所敘,科學(xué)的生產(chǎn)設(shè)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(fù)荷生產(chǎn)、充分發(fā)揮設(shè)備能力是科學(xué)管理的目標(biāo)之一。先進(jìn)工業(yè)國家從能源利用率和生產(chǎn)成本的精打細(xì)算出發(fā),在電和燃料的一次和二次能源的調(diào)配上做出合理的選擇,在熱處理能源結(jié)構(gòu)、充分利用廢熱、余熱上積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)[18]。我國機(jī)械工業(yè)95%以上的熱處理爐用電是很不合理的,在當(dāng)前天然氣資源已能充分供應(yīng)的條件下,熱處理的能源結(jié)構(gòu)必須調(diào)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(shè)備的選型、結(jié)構(gòu)和使用上也都有很大的節(jié)能潛力[19]。4.3.2設(shè)備布置間距（1）爐子后端距離墻柱的距離，一般箱式爐采用1～2m；煤氣爐和油爐取～；可控氣氛爐應(yīng)留出輻射管取出的距離。（2）爐子之間的距離，小型爐～；中型爐～；大型爐～2m；間隙式爐組成的生產(chǎn)線～；連續(xù)式爐～。（3）井式爐間的距離，小型爐～；中型爐～；大型爐～4m。（4）井式爐爐口距地面距離，滲碳爐；正火、回火爐～。（5）連續(xù)式爐的爐前后區(qū)空地，鍛件熱處理爐：爐前：6～8m；爐后8～12m；連續(xù)氣體滲碳爐：爐前4～6m；爐后2～3m；一般連續(xù)式爐爐前后4～6m。（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～。4.3.3設(shè)備區(qū)域布置（1）區(qū)域規(guī)劃圖(見圖圖區(qū)域規(guī)劃圖（2）熱處理設(shè)備布置圖(見圖圖熱處理設(shè)備布置圖1）井式滲碳爐區(qū)（見圖）圖井式滲碳爐區(qū)2）鹽浴爐區(qū)（見圖）圖鹽浴爐區(qū)3）深井爐區(qū)（見圖）圖深井爐區(qū)4）雙室真空熱處理爐區(qū)（見圖）圖雙室真空熱處理爐區(qū)5）表面處理區(qū)（見圖）圖表面處理區(qū)6）14米臥式淬火機(jī)床區(qū)（見圖）圖14米臥式淬火機(jī)床區(qū)（3）輔助設(shè)備布置圖(見圖圖輔助設(shè)備布置圖（4）熱處理車間平面布置圖(見附圖)（5）熱處理車間設(shè)備明細(xì)表(見附表)5熱處理車間建筑物與構(gòu)筑物建筑物的設(shè)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(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)。（2）通風(fēng)為排出煙塵、熱量，廠房要有一定高度，合理開設(shè)天窗，使廠房有良好的自然通風(fēng)條件。（3）采光根據(jù)需要設(shè)天窗和屋面窗以保證良好的采光需要。廠房建筑參數(shù)廠房的跨度與柱距取決于產(chǎn)品工藝的需要和設(shè)備選型。在選用井式爐時，可將爐子置于地坑內(nèi)或采用操作平臺。將爐子置于地坑可降低廠房高度（見圖），節(jié)約造價。廠房的跨度與柱距（見圖）。圖廠房高度圖廠房的跨度與柱距廠房出入口廠房一般人行出口寬、或，高，主要物流出入口（見表）應(yīng)根據(jù)所通過的車輛種類以及所需進(jìn)入設(shè)備的需要確定。表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2t以下電瓶車中型載重汽車5～10t窄軌電動平板車重型載重汽車輕型載重汽車5～10t———廠房較長，要兩端開門或中部設(shè)出入口。各大門一律往外開或用電動推拉大門。地面載荷及地面材料熱處理車間的地面載荷取決于生產(chǎn)的對象和性質(zhì)（詳見表），試驗(yàn)輔助部門在～m2；工具、機(jī)修備件熱處理部門在～m2；中小件區(qū)～m2；大批量流水生產(chǎn)半成品熱處理在～m2；大批量流水線生產(chǎn)的毛坯人處理部門在～m2。表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、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特殊構(gòu)筑物及附屬建筑物的設(shè)計熱處理車間的地下設(shè)施和需要安裝在地坑中的設(shè)備較多。還有許多地溝，如通風(fēng)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(chǎn)和工藝的需要，車間內(nèi)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(shí)驗(yàn)室等需要隔斷并封頂?shù)母糸g，有一些如機(jī)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。6動力消耗及對公用系統(tǒng)設(shè)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。活血熱處理滲劑及保護(hù)加熱氣體等等。電力安裝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(jī)械裝置的驅(qū)動電動機(jī)所消耗的電量。其消耗量按照各設(shè)備安裝容量和設(shè)備負(fù)荷時間計算。由熱處理車間設(shè)備明細(xì)表，得用電總量=，加上在熱處理工程中加熱工件和工作介質(zhì)所消耗的工藝用電和照明用電，取4500KW。壓縮空氣熱處理車間壓縮空氣用于連續(xù)用氣設(shè)備，如噴砂、噴丸設(shè)備、風(fēng)動工具、吹掃噴嘴等。其消耗量的計算是以溫度為20攝氏度，壓力為時的自由空氣為標(biāo)準(zhǔn)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。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、重油燃燒霧化及預(yù)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200～400KPa。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內(nèi)加熱。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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積，其消耗量主要取決于淬火方法、淬火層深以及淬火表面積。供應(yīng)方式有兩種，輸送管網(wǎng)與瓶裝。生產(chǎn)用水熱處理車間設(shè)備用水除個別情況外，對水質(zhì)無特殊要求，一般生活用水則可以滿足要求。高頻設(shè)備用水，要求礦物雜志不能超過L，電阻率每厘米不大于4000歐姆，水壓為119～196KPa，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(yīng)加熱設(shè)備及淬火冷卻水消耗量：（1）R1-17全齒淬火設(shè)備電源、R1-18單齒淬火設(shè)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(jī)床循環(huán)水量為40t/h，R1-17-2GC13080淬火機(jī)床循環(huán)水量為40t/h，但二者不同時使用；R1-18-1GCK13450淬火機(jī)床循環(huán)水量為20t/h；與500kW中頻電源配套的立式淬火機(jī)床循環(huán)水量40t/h；與350kW中頻電源配套的臥式淬火機(jī)床循環(huán)用水量為20t/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/h250t/h×7240=1810000t=181萬噸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(biāo)核燃料爐生產(chǎn)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(chǎn)能力，同時要考慮到各爐子的負(fù)荷率、連續(xù)使用和冷爐升溫需要，以及車間所裝爐子臺數(shù)等因素。熱處理工序所耗電能、煤氣、重油量見表表熱處理工序所耗電能、煤氣、重油工序溫度范圍／℃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800~850826~~~淬火1300~~~正火860~880~~~碳氮共滲840~860420~~336~42氣體滲碳900~920~~——高溫回火500~600~~~低溫回火180~200~~——時效100~200~—————總計×=115402507×=3510277×=3337熱處理車間的生產(chǎn)組織與人員組織為適應(yīng)熱處理生產(chǎn)管理與調(diào)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(jī)械加工生產(chǎn)線上的感應(yīng)加熱淬火部分，可分屬各有關(guān)車間外，熱處理通常宜作為獨(dú)立的車間，以利于生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展、產(chǎn)品質(zhì)量的提高和進(jìn)行成本核算。熱處理車間可由生產(chǎn)部分、輔助部分和技術(shù)管理部分組成。管理部分包括計劃、調(diào)度、生產(chǎn)技術(shù)和行政管理，輔助部分包括機(jī)修、電修、管修、儀表運(yùn)行、工具、材料、輔助材料、實(shí)驗(yàn)室等；工作人員熱處理車間的生產(chǎn)組織包括生產(chǎn)工人、輔助工人、工程技術(shù)人員、管理人員和服務(wù)人員（見表）。生產(chǎn)工人是指直接從事熱處理工藝及設(shè)備操作的人員。輔助工人是指生產(chǎn)工人以外直接為熱處理生產(chǎn)服務(wù)的人，如熱處理準(zhǔn)備工、起重運(yùn)輸工等。工程技術(shù)人員是指從事技術(shù)工作的人員。設(shè)備定員應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要，盡量多考慮多機(jī)臺的管理，減少設(shè)備定員，使工人滿負(fù)荷工作，提高生產(chǎn)率。表車間基本生產(chǎn)工人計算指標(biāo)序號設(shè)備類型熱處理工序每臺設(shè)備所需的基本生產(chǎn)工人1箱式爐（3臺）淬火1正火、退火12鹽浴爐（1臺）正火、退火23井式回火爐（1臺）預(yù)熱、淬火14井式氣體滲碳（氮）爐（5臺）滲碳（氮）15井式加熱爐（3臺）正火、回火16臺車式爐（2臺）正火、退火27高頻設(shè)備（1臺）淬火2（內(nèi)含電工一名）8淬火機(jī)床（1臺）淬火19冷處理設(shè)備（1臺）冷處理110噴砂（丸）機(jī)（1臺）清理111清洗機(jī)（1臺）清洗112校直壓床（1臺）校直11310名輔助+3名工程技術(shù)人員+1名管理人員+1名服務(wù)人員15合計人數(shù)408熱處理的生產(chǎn)安全與環(huán)境保護(hù)生產(chǎn)安全熱處理車間是一個潛在觸電、爆炸、灼傷、火災(zāi)和毒害危險的車間，因此車間的設(shè)計過程中必須認(rèn)真對待。熱處理生產(chǎn)中危害因素與防止措施a.觸電：電熱設(shè)備與電網(wǎng)安全連接、觸電保護(hù)（如防護(hù)用品、接地保護(hù)等）、電容放電保護(hù)。b.電磁輻射：靜電及電磁防護(hù)如接地、屏蔽等。c.毒害：產(chǎn)生毒害氣體的工藝設(shè)備，應(yīng)裝設(shè)在單獨(dú)的隔間內(nèi)，專設(shè)通風(fēng)系統(tǒng)。d.燙傷和燒傷：操作人員除應(yīng)該遵守操作流程，佩戴防護(hù)用品外，防止鹽浴噴濺，應(yīng)配備烘干設(shè)備，避免工件將水帶入浴爐；防止氣體燃料，特別是采用可控氣氛時，避免一氧化碳、氫等可燃性氣體泄漏引起爆炸，在爐前應(yīng)常點(diǎn)燃火炬；出爐熱工件應(yīng)有秩序堆放，避免灼傷事件。e.噪聲：采用消聲、隔音措施，或?qū)a(chǎn)生噪聲的設(shè)備單獨(dú)裝在封閉隔間內(nèi)。f.粉塵：對于產(chǎn)生的設(shè)備設(shè)封閉隔間，裝通風(fēng)系統(tǒng)。設(shè)備投入運(yùn)行后的檢查、使用維修，通風(fēng)設(shè)施等條件必須不斷的改善，才可以是生產(chǎn)安全的進(jìn)行。熱處理車間的防火：對燃料爐、可控氣氛爐、淬火油槽設(shè)定安全的使用要求。車間內(nèi)煤氣、乙炔、氧氣等及液體燃料輸送管道，應(yīng)保證安全可靠，經(jīng)常檢查管道及閥們是否泄漏。環(huán)境保護(hù)熱處理車間存在著對人身和環(huán)境有害的物質(zhì)，如CO、HCN、NH3粉塵以及噪音等環(huán)境污染源，車間設(shè)計過程中必須對防止污染和治理污染進(jìn)行設(shè)計。在預(yù)防和治理二者之間應(yīng)以預(yù)防為主。氣體滲碳、碳氮共滲、氮碳共滲、真空油氣淬火、低壓滲碳高壓氣淬、合成淬火劑等一系列熱處理工藝和材料都是防患于未然的清潔熱處理技術(shù)。為防止產(chǎn)生污染源，可采取不產(chǎn)生或少產(chǎn)生污染的工藝，如采用電或氣體燃料為熱源，避免使用煤為燃料；采用氣體化學(xué)熱處理工藝，避免使用固體滲碳等產(chǎn)生灰塵污染的工藝；采用五毒鹽浴，避免使用氰化鹽；用濕噴砂取代干噴砂，或用無氣噴砂，以及使用不含氧化硅的顆粒；用噴丸、拋丸取代酸洗。熱處理車間產(chǎn)生的污染在盡可能減少的情況下，對產(chǎn)生的有害氣體、煙氣、粉塵、酸霧、氣溶膠等物質(zhì)采取治理措施，產(chǎn)生嚴(yán)重污染廢氣的設(shè)備或生產(chǎn)工藝，應(yīng)設(shè)計成密封操作間、設(shè)備單獨(dú)通風(fēng)系統(tǒng)，必要時設(shè)除塵、吸收、凈化裝置。燃燒爐的燃燒廢熱時,燃燒器結(jié)構(gòu)的完善和空燃比的嚴(yán)格控制,在保證合理燃燒的前提下,能使NO和CO降到最低限度。劇毒物的應(yīng)用受到最大程度的限制,NO2CY液體滲氮和氰化鹽浴中的CN-大都被CNO-代替[20]。CN-廢水處理技術(shù)已達(dá)到相當(dāng)先進(jìn)程度。工模具的鹽浴加熱淬火已逐步被真空高壓氣淬技術(shù)所代替。主要從現(xiàn)有熱處理生產(chǎn)的現(xiàn)狀，重視對清潔熱處理生產(chǎn)技術(shù)的研究，強(qiáng)化對熱處理生產(chǎn)中出現(xiàn)污染環(huán)節(jié)的管制，支持環(huán)保措施的實(shí)施，重視設(shè)備的更新，采用清潔、不污染環(huán)境的設(shè)備是熱處理行業(yè)貫徹科學(xué)發(fā)展觀的主要內(nèi)涵之一[21]。9熱處理車間的建設(shè)投資及成本車間基本投資計算在新建的熱處理車間設(shè)計中，通過對投資、勞動生產(chǎn)率等主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計算分析，評價設(shè)計的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，以確定最優(yōu)設(shè)計方案。企業(yè)必須不斷的提高產(chǎn)品質(zhì)量，發(fā)展品種，降低材料消耗、節(jié)省工時、充分利用設(shè)備、提高勞動生產(chǎn)率、降低成本，全面貫徹優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗的方針。熱處理車間基本建設(shè)投資計算是指在車間建設(shè)過程中所支出的一切直