热处理新技术（精选12篇）
热处理新技术 篇1
近几年来随着人们对能源和环境越来越重视, 国家也对机械工业和制造业加大了检查与监管力度, 越来越要求制造工业的发展, 再也不能以牺牲环境和高能耗来换取效益。然而金属材料的热处理程度又关乎着机械工业中产品的质量, 在我国需要热处理的金属材料占金属材料总量40%以上, 金属材料在热处理过程中不仅污染大, 而且还高耗能。所以, 加强节能技术的开发与研究, 并运用到实际生产中也是十分必要, 对于热处理行业的可持续发展具有重要的现实意义。
1 我国金属材料热处理的生存现状和问题
近年来机械制造业在我国国民生产总值的分量也越来越重。热处理行业也在其发展的大环境下迅猛发展, 在全国各地呈现了遍地开花各式各样的热处理厂。根据有关部门的不太完全统计, 目前在我国各式各样金属热处理厂有16000多家, 工厂工人有400000多。对于金属热处理的高能耗在我国总能耗中约占25%, 在我国工业总能耗中却以占到60%。然而, 在一些西方发达国家中, 在相同的能源损耗下却能产出是我国产品的6倍数量。虽然我国总量多, 但是再利用率上却很低, 造成这种差距是小作坊式的管理模式。还有就是在科学技术人才的使用中, 没有把科学技术转化为先进的生产力。据统计, 在我国金属材料热处理行业中设备利用率才到30%多, 在其基数越大, 在金属材料热处理过程中, 浪费数量也是很惊人。因此, 没有先进的热处理生产技术作为生产动力, 金属材料热处理行业很难长足发展。所以, 我国在金属材料热处理上还有很长一段路要走。
2 我国金属材料热处理过程中新节能技术的应用
2.1 热处理中的CAD技术
热处理中CAD技术在金属材料热处理中占有较大比重, 在热处理中CAD技术, 运用电脑的分析, 形成对金属材料的合理分析、估算和研究。从而形成对该金属材料最合理的喷涂冷却, 使用正确的淬火剂和淬火技术, 从而使其加快去碳的程度, 以达到高利用低排放的目的, 从而达到科学可持续的环保意义。
2.2 真空加热处理技术
热处理加热中最高真空度一般情况不得超过10-5 Pa。真空加热处理技术不但能有效防止工件的氧化、脱碳和元素贫化的程度, 而且可以脱脂、脱气、净化表面和变形少的优点。还可以使工件在真空的条件下进行低压渗碳、渗氮等问题表面的处理。在真空中渗碳或碳氮共渗以后进行高压气淬, 不但使工件的处理过程减少、还能提升工件性能。在一些先进国家中其运用约占热处理设备中的15%~20%, 然而我国还不到5%。
2.3 形变热处理技术
形变热处理是将温度温度、时间和外力三者的热处理, 它不仅起到形变而且能起到热处理的作用, 使工件不仅具有强韧化还更具有经济效益。这种方法的特点是利用材料在形变时的热能、达到节能效果, 形变热处理能有很好的提高钢材在室温下的强度、韧性以及室温短期工作的热强性能等特点。
2.4 化学热处理薄层渗入技术
化学热处理薄层渗入技术打破化学元素渗透金属表层深度与性能成正比的关系。在现实生产中不能过多的化学渗透工件, 不然就减少工件的韧性, 降低工件的性能, 还造成能源的浪费, 还起了反作用增加生产成本。我国从现实实践中总结出, 运用化学热处理薄层渗入技术, 如果渗碳层相对于减少30%, 那么就能达到节约33%电能效果。
2.5 振动时效处理技术
消除金属工件的残余应力, 不仅使工件的大小不容易发生变化, 而且有效防止工件受热弯曲和裂痕等状况的发生机率。传统生产方法是热处理炉在低温条件下长时间加热, 在这样的生产方式下就容易产生生产成本高、生产周期长, 并且导致电能的损耗增加。在两者相比较来说, 振动时效处理技术比热处理炉技术就可以达到节约40%电能的效果, 同时金属工件的韧性强度就能达到35%。所以说, 使用振动时效处理技术就能降低能耗节约电能。
2.6 光热处理技术
激光的穿透能力很强, 在金属加热途中, 若加热温度低于要融化的临界点转变温度时, 在工件表面就会迅速发生奥氏体化现象, 然后再快速进行自动冷淬火, 工件表面就会被激光迅速相变硬化。激光热处理技术高速加热和高速冷却使工件的密度、强度、耐磨性都得到很大提升, 在所有表面热处理当中激光加热是速度最快的, 达到106~109 W/cm2的加热速度 (≥105℃/s) 和冷却速度 (≥104℃/s) , 经过激光淬火的工件材料部分能够获得4000kgf/mm2的残余压应力, 就提高工件材料的疲劳性能。激光热处理可以有选择的淬火, 适合需要局部硬化的工件材料, 这就大大提高了生产效率。
3 总结
综上所述, 金属材料热处理节能新技术是十分繁重而复杂的一件工作, 它又是一件保护环境与工业可持续发展的新技术, 近几年不断引起国家和人们的重视, 我国的金属材料热处理行业正向着低消耗、低污染、高效率、高生产的方向蓬勃发展, 若要实现我国金属材料热处理行业健康可持续发展的方向, 更要实现金属材料热处理节能新技术的不断改革和创新。
参考文献
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[2]李华翔.倡导节能理念推动行业进步第二届热处理市场分析暨热处理节能新技术论坛在京召开[J].机械工人 (热加工) , 2007 (12) :6-8.
[3]黄春峰, 陈建民, 王永明.先进金属热处理节能技术应用与发展[J].机械, 2009 (S1) :1-4+8.
热处理新技术 篇2
材料科学与工程专业2013年
1、先进热处理技术正在向（热处理精密化）、（少无氧化）、（清洁化）和（节能化）方向发展。
2、真空状态下金属表面与气体的相互作用包括（吸附）、（吸收）、（退吸）和（收附）、（除气）现象。
3、真空状态下，外界压力（小于）该温度下金属元素的蒸气压，则金属会蒸发。
4、炉气中氧在气氛的总压力中所占的压力，称为（氧分压），如果该值（大于）某元素氧化物氧的分解压，则发生氧化反应。
5、钛合金在热处理时易于吸收氢而产生（氢脆）现象，故在组织性能要求严格的时候采用真空热处理。
6、真空热处理炉采用专用的隔热结构，多采用多层隔热屏，有（金属屏）和（石墨屏）两大类。
7、常用的真空气冷气体包括氮气、氩气，此外还有氢气、氦气。其中（氢气）的冷却速率最高。
8、吸热式气氛可以作为（渗碳和渗氮）处理的载体，也可以用于碳钢、合金钢、工具钢的淬火加热保护。
9、强烈淬火后的零件，表面呈现（较高的残余）应力状态。
污水处理厂处理污水的新技术研究 篇3
【关键词】污水处理厂；污水；新技术
引言
通常而言，污水处理可分为三级，分别是一级处理、二级处理及三级处理[1]。一级处理主要是将污水中的悬浮状固体污染物清除干净，所得的污水并未达到排放标准。二级处理主要是将污水中的胶体状及有机污染物质清除干净，去除率高达90%以上，所得污水达到排放标准。三级处理主要是对一些难降解的有机物、磷、氮等可溶性无机物进行处理，常见方法有砂率法、离子交换法、生物脱氮除磷法等[2]。近年来，随着城市化进程的不断加快，城市污水排放量也日益增大，许多传统的污水处理技术已不能满足现阶段污水处理的要求。所以，必须不断提升污水处理的技术水平，提高污水处理的效率。
1.影响污水处理厂使用新技术的因素
1.1观念因素
一些污水处理厂对新技术的认识还不够深入，特别是对污水处理原理的理解仍较欠缺，加上思想观念较传统，害怕或不想去尝试新技术。观念的束缚，往往比其他因素带来的问题更难解决。假如污水处理厂的相关负责人不能及时更新观念，新技术将很难在污水处理中得到应用。
1.2资金因素
要想实现新技术在城市污水处理厂中的广泛应用，必须先更换污水处理设备，而每件设施或设备都需要大额的资金，这就要求污水处理厂有足够的资金投入。然而，我国的许多污水处理厂的资金力量并不雄厚，且融资也不理想，根本无力购买大批的先进设备，结果影响了新技术的应用。
1.3技术方面的因素
现阶段，尽管已有一些污水处理厂在使用新技术，但由于技术本身的成熟性及稳定性仍较欠缺，使新技术及新设备出现不能正常运转的局面。看到这些情况，许多原本打算尝试新技术的污水处理厂变得不敢前进，结果仍继续使用传统的污水处理技术，使新技术的应用受到阻滞，并可能发展为恶性循环，影响了污水处理的效果。
2.污水处理厂正在使用的新技术
2.1关于矿物质污水处理技术的分析
许多矿物质均具有处理污水的功效，常见的如硅藻土、膨润土、海泡石等[3]。一方面，这些矿物质本身的种类较多、储量丰富、价格也较便宜，其在污水处理中应用也较容易操作；另一方面，矿物质的污水处理效果较显著，很少或没有二次污染，利用率较高，是一种较有优势的技术。
比如，蒙脱石是膨润土的主要成分，其表面积较大，且层间夹杂着许多具有交换价值的无机阳离子，且能取得较好的吸附效果。与此同时，该成分的乳化作用也较好，且还具有较优越的亲和酸力与去污能力，能有效吸附污水成分中的铅、铬等重金属。又如沸石，其内部存在着大量的孔道与空穴，故其本身的内表面积也较大，开放性也较强。加热之后，不但不会破坏沸石的晶体架构，还会增大其内部空穴，促进其吸附能力的提升。此外，沸石还能有效吸附污水中的重金属及有毒离子，吸附力最高可达90%以上。所以，矿物质污水处理技术在污水处理中有着较好的发展前景。
2.2关于光催化技术的分析
研究发现，光催化技术也是一项处理污水的有效新技术。该技术主要是利用光催化的作用，使有机污染物或者无机污染物发生氧化还原反应，然后生成CO2、水和各种盐，以达到净化的目的。光催化技术所使用的原料主要有Cd3、TiO2及ZnO等，其中TiO2的去污效果最强。TiO2本身无毒性，且有较好的化学稳定性，遇到紫外光照射后会生成自由电子，活化了空气中的氧，并产生自由基与活性氧，因为这两者的反活性均较高，当遇到污染物时，便会发生氧化还原反应，从而起到去污的作用[4]。
2.3关于声波能污水处理技术的分析
该技术处理污染的原理是利用超声来降解污水中的污染物，包括化学污染物、有机污染物等。超声波污水处理技术对污染物的降解不强烈、速度较快，适合使用的范围也较多，既能单独使用，也能和其他技术共同使用，发展前景较好。
一系列疏密相间的纵波，便构成了超声波。通过液体介质，它能向四周扩散与传播，并在声波能量达到一定高度的时候将液相分子间的吸引力打破，产生空化核。在这样的条件下，在局部产生高温高压环境，实现超声空化，促使有机物发生水相燃烧、高温分解等反应，从而起到去污的作用。然而，该技术的应用与污水本身具有的粘性密切相关。假如污水的粘度太高，超声的降解效果会较弱，甚至不能产生空化核。所以，超声污水处理技术的应用是由污水的本身性质而决定的。在现实的使用用，还要注意调节污水的温度、酸碱度。一般而言，有助于有机物以中性分子的形态存在的酸碱度为最佳范畴；而温度则应保持在20℃以下，才是降解有机污染物的最佳温度。
3.总结
近年来，随着城市污水排放量的日益增大，城市污水处理厂面临的压力也逐渐加大。为了更有效地处理城市污水，一些新技术也在污水处理中得到了较好的应用，大大提高了城市污水的处理效率，污水处理厂的处理能力也得到了整体提升，使我国污水处理技术水平也向前迈了很大一步。然而，由于受到观念、资金及技术本身因素的制约，使新的污水处理技术在实际应用中受到了较大的影响与阻滞，在一定程度上影响了我国污水处理技术的创新进程。因此，必须有效解决上述原因导致的问题，并注意推动新技术的向前发展，以发挥新技术在处理污水中的效用，减少有害污水的排放，共同保护地球，构建和谐家园。
参考文献
[1]孔繁明，蒋景东.城市污水处理与污水回用的思考[J].才智，2011（09）：53.
[2]王惠.水处理技术在污水处理中的意义及其前景[J].中国新技术新产品，2011（08）：57.
[3]刘军.浅谈城市污水的处理技术[J].中国城市经济，2011（09）：148.
热处理新技术 篇4
1 国内金属材料热处理发展现状
我国在金属材料热处理的发展主要有以下三大特征:第一, 社会的发展促进产业的进步。近年来, 我国在生产技术和科技技术等方面都取得了较大的进步, 促进了传统的金属材料处理技术的发展。我国在金属材料热处理技术等方面也大幅度发展起来, 随着金属材料加工厂的涌现, 金属材料相关产业也迅速发展, 同时也提供了大量的就业机会, 在一定程度上缓解了我国的就业问题。第二, 资源浪费。我国金属材料加工厂以及相关产业发展的同时, 资源浪费现象也变得越来越严重。在规模扩大的同时, 各种各样的浪费现象不断地涌现, 这严重阻碍了金属材料加工产业的发展。根据调查显示, 金属材料处理产业在设备和能源的利用率上只有30%, 由此可见, 资源的利用率十分低, 然而, 金属材料热处理却在国民经济中占着相当大的比例。第三, 管理水平低。我国金属材料在规模和技术水平上都优于其他国家, 处于先进的水平, 但在管理方面, 无论是方法还是模式, 都比较落后, 依然处于初级阶段。我国没有借鉴国外的管理经验, 依然使用传统的管理模式。
2 金属材料热处理节能新技术的主要应用
2.1 激光热处理技术
激光热处理技术主要是通过高功率密度的激光实现的, 使得金属材料达到硬化的效果, 表面合金化的金属材料也得到表面改性的处理, 促进其性能的转变。由于激光具有穿透力强的特点, 在金属材料加热过程中, 当加热的温度低于熔点时, 金属材料的表面就会产生奥氏体化, 再通过急速自冷淬火, 使得金属的表面相变硬化。金属材料的密度、硬度、耐磨性能会在激光热处理技术下会得到提升, 激光淬火能够让金属材料的残余压应力达到4000, 从而提高疲劳性能。另外, 激光淬火除了整体性的淬火之外, 还能进行局部淬火, 多光斑尺寸的控制能够实现更多的高难度硬化工作。激光除了能够硬化金属材料之外, 还能进行远距离传输, 利用电脑编程控制和管理激光热处理技术也提高了生产效率, 实现自动化的工业生产。
2.2 真空热处理技术
真空热处理技术是在金属材料热处理技术发展成熟时产生的, 主要是在真空的环境下, 对金属材料进行热处理, 在处理完成后再进行高压气淬工作。真空热处理技术最大的特点是金属材料加工时间短, 能源资源利用率高。依靠目前的科技技术, 虽然无法达到绝对的真空状态, 但只要在低于10PAa的环境下, 金属材料热处理节能技术就有明显的效果, 同时在这种环境下的金属材料表面处理技术并不会破坏金属本身的性能, 避免出现变形、气孔等现象, 也会有十分高的清洁度。根据调查显示, 使用真空热处理节能技术的金属材料热处理企业都取得了显著的效果。
2.3 化学热处理薄层渗入技术
热处理有利于保障材料的性能, 我国的化学热处理薄层渗入技术是目前应用最广泛的。化学热处理薄层渗入技术在技术上实现的突破, 在传统的观念中, 人们认为只依靠化学元素的表面渗入是无法改变金属材料性能的, 但化学热处理薄层渗入技术却达到了这个效果。大部分的热处理技术由于所需的加热时间较长, 会消耗大量的电能, 同时也会对环境造成污染。化学热处理薄层渗入技术是一项节能技术, 在同等条件下, 能够比其他热处理技术节省33%的电能。由于我国使用自行车的人数众多, 钢球的用量也因此增加, 利用化学热处理薄层渗入技术就能有效地提高钢球的生产效率, 同时也减小了甲醇和煤油的消耗, 在延长钢球使用寿命的同时, 又节省了生产成本。
2.4 热处理CAD技术
热处理CAD技术的原理是运用计算机模拟技术, 对热处理的工作流程进行研究和设计。由于热处理属于资源消费密集型行业, 因此, 需要使用节能技术, CAD技术是目前运用最为广泛的, 主要运用在喷淋、喷雾冷却等环节中。在淬火剂和淬火方式的选择上是十分重要的, 最好选择污染小的方法。热处理智能CAD技术是绿色生产的主要标志, 得到大众的认可。
2.5 振动时效处理技术
由于施工环境和施工技术等因素的影响, 在对金属材料热处理之后, 在金属材料的表面会出现细小的裂纹或热残余应力等现象, 返工和重新加工的过程也消耗了大量的资源, 无法达到节能的效果, 必须及时处理这些问题, 以免影响金属材料的质量和使用寿命。振动时效处理技术主要是对经过热处理后的金属材料进行加工和完善, 解决裂纹和热残余应力等问题。振动时效处理技术与热处理炉相比, 能够节省40%电能, 提高35%的金属材料韧性。
3 结束语
总而言之, 我国一直注重可持续发展, 因此, 金属材料热处理节能新技术的研发是十分重要的。金属材料热处理节能新技术的资源消耗少、环境污染少等优点能够促进我国金属机械制造业的迅速发展, 对于保护生态环境有重要的意义。随着热处理节能新技术的广泛运用, 我国的金属制造业发展前景十分广阔, 不断地走向“无污染、零排放”的可持续发展道路。
摘要：随着科学技术不断地进步, 机械工业日益发展, 金属材料是工业制造中不可或缺的部分, 热处理是保障金属材料的重要技术之一。传统的热处理技术会对环境造成一定的污染, 而热处理节能新技术最大的特点是污染小, 此外, 所需消耗的能源较低, 具有较高的科技技术含量, 符合我国的可持续发展要求。文章主要针对金属材料热处理节能新技术的运用进行简要地分析和探讨, 为我国的制造业发展提供依据。
关键词：金属材料,热处理,节能,新技术
参考文献
[1]冯小波, 刘小丽.金属材料热处理节能新技术及应用[J].科技创新导报, 2010 (14) :30.
[2]郑玲.金属材料热处理节能新技术的运用研究[J].机电信息, 2013 (6) :89, 91.
[3]葛欣.金属材料热处理节能新技术的应用[J].中国高新技术企业, 2011 (22) :81-82.
热处理全面质量控制与技术改造 篇5
热处理全面质量控制与技术改造
从ISO 9000系列标准贯彻和认证需要出发,论述了热处理全面质量控制的意义和内容,对人员素质、作业环境、设备与仪表、工艺材料和槽液、热处理工艺、技术文件资料等方面提出了控制要求.为了实现热处理全面质量控制,提高热处理质量,本文阐述了热处理改造的新技术和措施建议.
作 者：王广生 作者单位：北京航空材料研究院,刊 名：金属热处理 ISTIC PKU英文刊名：HEAT TREATMENT OF METALS年，卷(期)：26(9)分类号：F203 TG157关键词：热处理 质量控制
城市污水处理新技术初探 篇6
【关键词】城市污水处理；新技术；超声；SBR
0.前言
随着工业的发展和城市居民生活水平的提高，城市污水的排水量越来越大，污水成分也更加复杂，因此对城市污水处理厂的处理水平提出了更高的要求，随着国家政策对环境保护的重视程度不断提升，我国城市污水处理技术水平不断提高，一些传统的污水处理技术的应用日益成熟，而且一些城市污水处理新技术也不断被开发出来并得到实际应用，给城市污水处理提供了更多的选择方案，因此研究城市污水处理新技术具有十分重要的现实意义。
1.当前我国城市污水处理现状
当前我国城市基础设施的建设速度远远落后于经济的发展速度，这样的发展情况造成了城市污水处理设施长期处于超负荷运转的状态中，据统计，在我国大约六百多个城市中，仅有一百多个城市建设了污水处理厂，且平均每个城市拥有的数量不足3个，无论是在对城市污水处理厂的投资上，还是污水处理工艺技术方面都还处于较为落后的局面，对于污水处理厂来说，对污水水质、水量的容纳能力、構筑物的占地面积、工艺的水处理效率等方面都亟待改善，因此学习国外先进技术，并与我国国情相结合，探索和应用耐冲击负荷更强、占地面积更小、处理效率更高的污水处理新技术势在必行。
2.城市污水处理新技术及应用
2.1超声水处理技术
随着我国农业生产中农药和化肥用量的增加，在城市中对于农产品的加工生产过程中产生的污水中化学污染物尤其是有机污染物的量急剧增加，使用传统水处理技术处理这类城市污水会面临化学反应速率低的问题，从而污水处理效率不高。而超声水处理技术是利用超声波在声空化过程中可将声场中的能量集中起来，然后在极小的空间内将空化泡崩溃形成的能量释放出来，这样就使得其在常温常压的条件下局部产生高温高压环境，形成“热点”，从而加快了化学反应速率，因此超声处理技术常与膜反应器等联合使用，利用超声技术对污水进行预处理后可有效增加膜反应器的有机负荷，提高对化学污染物的去除效率。超声水处理技术具有占地面积小、处理效率高、反应快速等优点，对于微污染水、高度东难降解有机废水、以及对污泥的杀菌等方面均得到了成功的应用，是一种很有前途的城市污水处理技术。
2.2高级氧化处理技术
当前，我国城市污水的成分越来越复杂，同时国家对于污水排放标准的要求越来越高，为有效去除城市污水中的色、嗅、浊，常采用氧化法，常用的氧化剂为臭氧，臭氧的标准电极电势为2.07V，可去除污水中酚类、农药、石油类等，但对于甘油、乙酸、乙醇等却无能为力，此时可采用高级氧化处理技术。高级氧化处理技术就是在紫外线照射等特定条件下使臭氧转化为氧化能力更强的自由基，从而将难氧化降解的污染物分解为无害物质。高级氧化处理技术的污水处理效果相当好，但同时其使用成本较高，因此当前一般只用于对水质具有高要求或水污染较为严重的场合。
2.3曝气生物滤池技术
曝气生物滤池水处理技术是将传统活性污泥法中的二沉池和曝气池的功能集成到一个曝气生物滤池里，使其兼具生物氧化和截留悬浮固体的功能，因此有效减少了占地面积，降低了一次性投资。目前常用的曝气生物滤池工艺包括BIOSTYR工艺、Biofor工艺、BIOSMEDI工艺等，虽然每种方法都有各自的特点，但总体上来说都是在滤池中添加大孔隙率的滤料，使微生物在滤料上生长，污水中的有机物在曝气条件下被除去，同时污水中的ss被滤料拦截捕集下来。曝气生物滤池技术具有较大的有机负荷，且不会产生污泥膨胀，水力停留时间短，耐冲击负荷能力强，因此是当前技术可行性较高、经济效益较高的城市污水处理技术。
2.4膜生物反应器
膜生物反应器（MBR）技术是将生物处理与膜技术相结合的一种新型污水处理技术，由膜分离单元与生物反应单元组合而成，主要组成部分包括进水井、格栅、调节池、MBR反应池、消毒装置、计量装置等。在MBR中采用膜分离技术代替传统的二沉池等泥水分离技术，对水中的活性污泥和大分子有机物进行有效的截留，因此可为生物处理单元提供更高的活性污泥浓度，因此膜生物反应器的有机负荷大大提高，同时污泥龄更高，可达30天以上，因此更有利于硝化菌的生长和繁殖，对于污水的深度硝化具有很好的效果。膜生物反应器具有占地面积小、工艺简单、污水处理效果好等优点，同时由于MBR采用标准化模块化设计，易于根据工艺需求进行快速的组合安装，因此设计非常灵活，尤其适用于对既有旧污水处理厂的升级改造。
2.5稳定塘污水处理技术
稳定塘又称氧化塘，是利用天然精华能力对净化污水的处理工艺，可利用当地的地形特点，通过修筑防渗层和围堤等形成的池塘作为城市污水处理构筑物，将污水引入到池塘内，利用塘内自生长的各种微生物共同作用对污水中有机物进行处理的方法，由于整个处理过程只有一个池塘作为构筑物，因此其一次投资和运转费用较低，且具有流程简单、处理能耗低、维护成本低、污泥产量少等优点，但稳定塘的占地面积较大、运行过程中容易产生恶臭、滋生蝇虫等造成环境的二次污染，水处理效果对于当地的气候较为依赖，对设计、施工和日常管理精度要求较高，一旦防渗层出现泄漏就会对地下水造成污染，因此在实际应用过程中一定要根据具体情况具体分析。
3.结束语
经济的发展对于城市污水处理技术提出更高的要求，现有的污水处理技术虽然已经应用的较为成熟，但却不足以满足当前城市污水处理的要求，因此必须不断发展更为高效、投资更低的城市污水处理技术，为我国的环保事业做出贡献。 [科]
【参考文献】
[1]王凯军.可持续发展的新型高效城市污水处理技术探讨[J].给水排水，2005，31，（2）：32-35.
[2]文武，贾丽艳，刘洪波等.城市污水处理技术与工艺研究进展综述[J].环境保护科学，2007，33，（6）：53-56.
热处理新技术 篇7
热处理技术是目前最常见的金属材料加工技术, 由于在运用的过程中需要消耗大量资源和能源, 同时还会产生大量的污染物。因此在社会不断进步, 并提倡资源节约和环境友好的现在, 金属材料热处理节能新技术的研发和运用, 受到了广泛的关注。
1 金属材料热处理工艺的现状分析
金属材料热处理工艺是指, 将金属材料置于介质中, 并加热到适宜温度。通过对温度的加热、保持、冷却等过程, 改变金属材料表面或内部的显微组织结构, 从而达到控制其性能的目的。据不完全统计, 我国的金属热处理厂总数多达1万8千多家, 相关从业人员有40万人左右。但和很多发达国家相比, 我国的金属材料热处理工艺存在生产效率极其低下、能源利用率低等一系列问题。表现在以下方面:
1.1 处理设备陈旧, 工艺相对落后
改革开放之后, 我国的工业得到了极大发展, 与之相关的金属材料热处理技术也很到了很大发展。但是由于受到资金和技术力量的限制, 无论是大型企业, 还是小型工厂, 所使用的热处理技术和设备与发达国家相比都存在很大差距。而由于设备的陈旧和工艺的落后, 其不仅造成了能耗过高, 且会造成大量污染, 使的经济效益和社会效益都无法得到有效提升。
1.2 能耗相对较好, 能源的有效利用率低
我国的金属热处理厂数量众多, 但工艺水平参差不齐, 除了少数个别企业具备一定的优秀工艺外, 大多金属热处理厂还是走的粗放型的经验模式, 其不仅能源消耗率高, 在能源利用方面也存在很大的浪费情况。据资料分析, 在上世纪70年代, 欧美日等发达国家就已经将金属热处理能耗控制在了350 k W·h/t的水平, 而我国进入21世纪, 才逐渐使其能耗将至600 k W·h/t左右的水平, 与发达国家还存在巨大差距。
1.3 产品的合格率低, 常需返修处理
由于我国很多金属热处理厂的设备陈旧, 其工艺水平整体偏低。因此, 生产出的成品很多也达不到要求, 致使整体的产品合格品处于一个较低的水平。部分产品的返修了甚至达到了20%的水平, 需要进行返修和再加工处理, 这样的材料处理过程不仅造成了能耗的高企, 也使得造成的污染更重。
1.4 热处理行业的技术人才缺失
科技是第一生产力, 而科技的发展离不开人才的贡献。但我国热处理行业却面临技术人才匮乏的状况, 而不少高校取消该专业的设置, 也加剧了这一行业人才的积累。而另一方面, 很多老工人虽然具备良好的行业经验, 却对新技术新知识缺乏了解, 固话的思维方式也不利于新技术的传播和运用。这两个方面都影响了行业的科技更新速度, 阻碍了行业发展。
2 金属材料热处理节能新技术的运用探讨
针对上述问题, 除了要加强金属热处理工艺的技术人才培养之外, 更要重视金属材料热处理节能技术的引进和更新换代。以下金属材料热处理节能新技术的是当前引进和运用工作的重点:
2.1 激光热处理技术分析
激光热处理技术, 顾名思义, 就是利用激光进行金属材料的热处理技术, 由于激光束具有高密度和穿透性强等特点, 可以用其对金属表面进行硬化或合金化处理, 在改变金属表面的性质方面作用重大, 也是其他技术无法简单实现的。由于激光束的穿透力强, 所以可以让金属的表面很快升温到熔点, 这就能让金属的表面变得更加紧实而坚硬。当金属表面硬化之后, 加热温度低于熔点, 金属表面会出现奥氏体化的现象, 这是急速自冷淬火就能很好的提高金属表面硬度, 达到生产工艺的性能要求。这种方式不仅具有升降温度快, 还无需对材料进行淬火预热工艺, 使得生产效率大大提高, 而相应的能耗和污染则大大降低。
2.2 化学热处理薄层渗透技术分析
这种方式是目前热处理节能技术中运用最为广泛的一种技术。在热处理的过程中, 需要首先保证技术材料的性能, 而传统热处理工艺往往会在金属材料表层添加一些化学元素, 这会对金属的性能造成一定影响。而化学热处理薄层渗透技术的运用, 能降低金属材料涂层的厚度, 使加热时间大大降低, 也能最大程度的保证材料的性能。实践证明, 若金属材料的表面渗碳层厚度减少1/3, 那么整体的用电量也会减少1/3左右, 节能效果十分显著。
2.3 真空热处理技术分析
传统的热处理工作中, 很多金属材料的处理的过程中会出现氧化问题, 这不仅影响了金属性能, 也很大程度上影响了产品的合格率。而目前的真空热处理技术就能在很大程度上解决这一问题, 虽然当前的技术水平还不能达到大规模的真空环境操作。但只要将热处理工艺置于10Pa以下的环境中就可以达到理想的效果。在这一环境下, 金属材料的热处理一般不会受到氧化而影响性能, 避免了传统方法氧化后出现产生气孔、材料变形等问题的出现。对缩短生产时间, 提供生产效率, 降低生产污染都有良好的作用。
2.4 振动时效处理技术分析
由于受到工艺水平和生产环境的制约, 部分金属材料进行热处理后, 会在金属材料内部出现一些微小裂纹等情况。若不进行相应处理, 不仅会影响金属材料的使用寿命, 甚至造成产品的不合格而需进行再加工。而振动时效处理技术就能针对性的解决这一问题, 振动时效处理技术能够利用不同频率的振动来实现热处理的失效控制和处理, 从而降低金属加热的所需时间, 这在一定程度上能降低能源的消耗, 使生产成本也得到相应的降低。
3 结束语
就当前的现状来看, 我国的金属材料热处理工业还有很大的提升空间。高效节能的生产出相应的金属材料是保证我国机械制造业不断发展的前提, 相关金属热处理企业只有注重新技术的研发和应用, 才能在完成节能环保目标的同时, 提高其生产效率, 促进产品品质的提升。
参考文献
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[2]苗高蕾.金属材料热处理技术的发展[J].时代农机, 2015 (11) :23+26.
[3]阎承沛.循环经济与热处理节能环保新技术探讨[J].热处理, 2010 (01) :12-19.
热处理新技术 篇8
研讨会由广 东省机械工程学会热处理专业分会董小虹副理事长主持，广东省机械工程学会热处理专业分会理事长、华南理工大学魏兴钊教授首先致辞。他代表主办方热烈欢迎来自省内外的与会代表，指出当代热处理技术已经与时俱进，在其发展过程中不新融合问世的种种新技术，不少热处理技术已经形成先进适用技术。+几年来国内外投入生产实际的先进技术和装备正有力地推动热处理产业的发展。当前，广东持续的经济发展湖为热处理行业提供了相当清晰的市场前景，带来的是利好消息。面对所在区城正在构建的现代产业体系，广东热处理行业实际上面临新的挑战。努力了解并积极掌握当今世界热处理新技术已成为热处理业界的迫切需求，因为行业的发展是需要新技术支持的。
在专题技术报告中，上海汇森益发工业炉有限公司总经理曾爱群博士介绍了可控气氛多用炉技术的最新进展，指出当今可控气氛多用炉已在吸收和消化欧美日先进技术基础上，广泛采纳相关工业领域的最新成果，形成新的炉型;特别在炉衬材料、组合式碳化硅马弗罐、可控硅调功器控制加热以及炉子安全系统方面都有重要创新。
德国MTH金属技术控股集团许哲工程师阐述了真空热处理技术的作用与进展，重点介绍了带有“Sub-zero” 深冷系统的真空炉，这种炉型能够实现无人的全自动淬火深冷一回火过程，其淬火和回火之间的深冷可达-185C。此外还介绍了微型真空热处理炉和真空离子渗氮炉等新炉型。
好富顿 (上海) 高级I业介质有限公司姚继洪高级工程师针对淬火冷却过程的冷却机制，探讨了淬火介质的淬硬能力对改善I件热处理性能的关键作用，介绍了淬火冷2却系统新的设计思路。并用好些范例说明相关技术的实际应用情况。
作为瑞ISOLOI业炉集团合作伙伴的广东世创金属科技有限公司的常玉敏高级工程师介绍了智能化网带式热处理炉的精密零件生产技术，研究表明，利用虚拟生产技术，可以使热处理技术由依赖于经验的传统技术提升为数字化的知识密集型智能技术，从而实现精密、清洁和节能的热处理生产。
瑞士宝奈尔 (中国) 公司张中弦T程师从热处理节能环保的新技术角度出发，提出提高能源利用率的包括优化炉子设计、优化热处理工艺，优化生产工艺控制、优化操作程序和加强设备维护等项方法，以尽量减少热处理炉服役时对环境的影响。
天津天铭热处理应用仪器有限公司总经理沈强高级工程师介绍了目前热处理行业中传感器、执行机构和控制系统等三大体系的研发和生产情况，指出在线控制工艺参数的传感技术和传感器已被列入热处理行业“十二五”发展规划，因而在热处理行业中推广先进的应用仪器以提高热处理生产质量相当重要。
目前，模具的国内市场满足率仅为70%左右，所产模具基本上以中低档为主，对大型、精密、复杂和长寿命的高档模具，在技术上尚无法与发达国家相比，生产能力也远不能满足国内经济发展的需要。鉴于此，华南理工大学魏兴创教授在“模具的制造环节与模具早期失效的关联度研究”的报告中指出了目前模具产品质量水平低的主要问题及模具的常见早期失效模式，探讨了模具制造环节与模具早期失效的关联情况，冀图纠正人们对模具制造过程中某些环节或模糊或轻视的认识，从而在模具各个制造环节中确保技术到位、质量过关。
热处理新技术 篇9
一、铬钼合金钢管道焊接施工
铬钼合金钢管道焊接施工的过程中, A335-P11、A335-P22以及A335-P91钢在不同的工况下往往有着不同的工作最高温度范围, 就其实质性而言, 高温高压条件下, A335-P11、A335-P22以及A335-P91钢的最高温度范围分别是550℃、570℃和620℃。而在炼油工艺装置中, A335-P11、A335-P22以及A335-P91钢的最高工作温度分别为530℃、560℃以及650℃。合成化工工艺工况下, A335-P11、A335-P22以及A335-P91钢最高工作温度分别为520℃、560℃以及650℃。铬钼合金钢管道焊接施工过程中, 其焊接工艺在评定的过程中往往需要依据相关的设计文件规定以及相应规范 (NB/T 47014-2011) 进行焊接工艺评定, 在实际的焊接过程中, 不同钢的类型往往有着不同的焊接方法和焊接材料。从事各类型的钢材焊接焊工, 获得相应的焊接资质之后, 方能进行相应合格项目的焊接操作。
二、铬钼合金钢管道焊接技术
随着焊接技术逐渐成熟和发展, 同时大多数施工过程主要是对自动和半自动的焊接工艺加以应用, 在焊接工厂化预制的推广应用过程中, 埋弧自动焊以及混合气体熔化极气体保护焊等焊接方法的推广应用, 对于生产效率的提高以及焊接质量的提高均有着非常明显作用。但自动焊设备往往需要有相对较大的投资, 仅仅适用于相对较大的项目中, 并在项目的预制阶段投入使用, 而手工焊过程主要是用于小型的项目及现场组焊的固定焊口。
铬钼合金钢管道在焊接之前必须进行预热, 做好对A335-P11、A335-P22以及A335-P91钢预热温度的控制, 常用的加热设备主要有绳式加热器、磁铁式加热器以及履带式加热器, 在保温的过程中其材料主要选取硅酸铝和陶纤毯等材料, 预热方法主要有电加热和火焰加热两种方法, 管道管径相对较小时 (一般不大于DN100) , 往往采取火焰加热法, 并做好均匀的预热, 而加热气体主要为煤气以及乙炔等, 采取加热炬进行加热。
铬钼合金钢管道焊接过程中, 管径相对较大的管道 (一般不小于DN150) , 采取电加热片进行预热, 采取双人对称施焊, 并对层间的温度加以控制, 测温采用热电偶进行测温及控制, 并将其测温点选取正对焊工工件表面的和坡口边缘相近的位置, 温度控制的过程中, 其层间温度尽可能地在相邻的母材金属的位置进行测量, 预热温度250℃。
铬钼合金钢管道焊接过程中, 一条焊缝尽量一次性焊完, 否则焊接中断时, 必须保证至少焊接两层, 同时保证焊接的壁厚相对较大, 并将其加热到330℃, 对其进行保温处理, 恒温时间一般在30分钟左右。在下次重新恢复焊接前, 首先要对焊缝表面进行表面检测 (渗透和磁粉检测均可) 确认没有裂纹, 然后再按原先的焊接工艺开始新的预热和焊接过程。
同时, 铬钼合金钢管道的焊接, 必须对施工人员进行系统的培训, 将施工人员的认知程度和质量控制意识全面提高, 并加强施工过程的监督, 及时地发现问题, 并制定一定的奖罚制度, 做好施工的合理控制, 确保消除延迟裂纹风险。
三、铬钼合金钢管道焊接焊后热处理技术
铬钼合金钢管道焊接完成后应立即进行热处理, A335-P11、A335-P22以及A335-P91钢热处理恒温温度控制为:分别不超过730℃、750℃以及760℃。热处理升温、降温速度应控制在150℃/h左右, 300℃以下可不控制升、降温速度。
就其实质性而言, A335-P11、A335-P22钢管道焊接过程中, 其热处理的A335-P11、A335-P22以及A335-P91钢在实际的焊接热处理过程中, 就要保证热处理时间不低于2个小时, 各个测量点在对温度进行测量的过程中, 就要严格地按照热处理的相关规定, 尽可能地使得温差小于和等于25℃, 加热的宽度大于焊缝宽度的5倍 (单侧) , 在加热区之外的100mm范围内对其进行保温处理, 同时在焊后热处理的过程中, 更要严格地依据工件的规格, 进而对合适的热电偶类型和热电偶的数量进行合理的选择。
总而言之, 在铬钼合金钢管道焊接之后的热处理过程中, 不仅仅要做好焊接温度的控制, 对温差控制进行科学合理的设定, 并严格地依据各种工件的技术规格要求, 着重提高焊接的质量, 做好焊接的整体技术控制工作, 进而将焊接的质量显著提高。
四、铬钼合金钢管道焊接的检验
铬钼合金钢管道焊接完成后, 要对其进行仔细的检查、检验, 首先就要做好清理工作, 将焊渣和飞溅物去除, 并对其外观进行充分的检查, 外观检查合格后, 对铬钼合金钢管道焊缝进行无损检测, 对有毒可燃介质管道焊缝进行检测的过程, 严格地依据SH3501及SH/T3520的相关规定。检测手段一般采用射线检测, Ⅱ级合格;在某些特殊情况下 (特别是某些现场条件无法进行射线检测时) 采用超声波检测, Ⅰ级合格。
铬钼合金钢管道现场焊接施工过程中, 其主要的焊接施工流程就要对材料的性能要求进行综合性的考虑, 对预热温度进行正确的选定, 并做好层间温度、焊接热输入温度以及焊后热处理温度的合理控制, 对焊后热处理工艺加以制定, 从而消除了产生延迟裂纹的风险。
五、结语
齿条感应热处理技术的发展 篇10
热处理技术的分类
齿条的热处理包括淬火和回火。常用的淬火方式是用感应电源对其表面进行淬火;而对于回火, 既可使用感应电源也可以使用工业炉, 目前越来越多地使用感应回火方式, 因为感应回火机床能够方便地实现在线连续生产, 且回火效果满足技术要求。
齿条的淬火分为导电式淬火和感应式淬火。导电式淬火是指高频电流通过与工件接触电极在齿条的表面流过而加热, 然后用淬火液喷淋从而达到淬火效果;感应淬火是用线圈通过非接触的方式加热齿条的表面从而实现淬火效果。
对于齿条的齿部感应淬火, 过去常使用圆形线圈在齿条旋转时扫描淬火, 这样的结果往往淬火形状分布不理想, 台架试验也表明齿条的力学性能不尽如意。目前先进的方法是:在加热齿部时, 齿条定向并停止旋转, 使用马蹄形感应器完成扫描淬火。通过这种热处理方式, 齿部的力学性能得到了明显的提高。
热处理的技术要求
齿条的长度一般在400～1000m m之间, 直径在20～40m m之间。齿条的材料通常使用45钢, 也有厂家使用其他特殊的材料, 以到达降低材料成本、提高齿条的力学性能的目的。
在齿条的齿部, 淬火深度的要求一般为齿根以下0.1～1.5m m之间, 在轴部, 一般为1～3m m。齿条表面淬火和回火后硬度要求在50～60HRC。
另外, 感应热处理后, 齿条的油孔周围不能有裂纹, 齿部也不能有裂纹或软点, 不能损伤齿条两端的内螺纹, 变形需要合理控制以便于下道校直工序。
齿条的导电淬火
如图1所示, 齿条的导电淬火在日韩车系中使用得非常普遍。齿条的导电淬火包括齿面和齿背的淬火。齿面的淬火是比较难于掌握的环节。在齿面淬火时, 为了控制齿条的变形, 齿面可以朝上, 也可以朝下, 具体采用哪种方式, 则需要根据淬火技术要求来决定。
齿条导电淬火感应器和喷淋器是一体化的形式。感应器的电极在每次加热时, 由于与工件接触, 都会造成一次磨损。一副电极的寿命一般在2500～3500加热次数。电极在感应器的结构中可从单独更换。喷淋器上的喷淋孔的排列方向应与齿向一致。
功率、频率、淬火液流量和加热时间等参数决定了齿条导电淬火的结果。如果功率不够, 会造成淬硬层不符合要求;如果频率不合适, 则会造成淬火后材料的金相组织粗大。
当采用齿面朝上的淬火方式时, 要特别注意淬火液开关时间的控制, 否则可能导致个别齿面硬度不够甚至没有硬度。
齿条的感应淬火
齿条的感应淬火在欧美车系中得到了广泛的应用, 其优势是一方面可以将齿条的齿部和轴部的淬火一次扫描完成, 另一方面是实现了齿面和齿背淬火区域的连续, 从而提高了齿条力学性能, 见图2。
齿条感应淬火机床配备四个数控轴, 以实现齿条淬火过程中的自动定向和自动变形跟踪。齿条的定向方法可以采用机器人一次性自动初始精确定向, 也可以采用手工上料、然后用一个机械手自动完成初始精确定向。自动跟踪系统在淬火齿面时, 将齿条的变形参数实时传给数控系统, 数控系统则实时调整感应器的位置, 确保感应器与工件的间隙各向相同, 从而得到均匀的淬硬层的分布。为了提高感应器的寿命, 可使用辅助的增压泵冷却感应器。
淬火液的喷射角度也影响工件淬火硬度, 如果角度太大, 则齿的下侧面由于没有足够的冷却水压力而硬度不够。
齿条的感应回火
齿条的感应回火技术已经得到许多国际上著名转向系统制造商的接受。齿条的感应回火包括扫描式和整体式两种方式。如果对整个齿条进行回火, 一般采用扫描式, 工件可以旋转也可以不旋转。如果仅对齿部进行回火, 既可以采用扫描式也可以采用整体式, 见图3。
齿条感应回火时, 采用合适功率、频率和加热时间可以充分抵消淬火时产生的变形量和变形形式, 这将大大有利于随后的校直工序。如果齿条热处理后变形量太大, 会严重影响校直的效率。
结语
处理垃圾的新技术：电弧等离子体 篇11
Shigehiro是Eco Valley Utashinai公司的商业常务经理。这个公司是以日本北海道一个小城市命名的。该公司利用电弧等离子体技术将垃圾转化为能源，其实质是依靠振荡的电流体，在一个密闭空间使空气电离，产生16000℃的超高温，几乎是太阳表面温度的3倍。这项技术可以说是昂贵的，若要收回其5900万美元的巨额投资，充足的垃圾供应量是重要的影响因素。
仅Utashinai城所产生的垃圾是不能完全满足EcoValleyUtashinai工厂需要的，但放眼日本、放眼全球，人类产生的垃圾就太多了。日本每年产生约5千万吨垃圾，人均每天约1千克，包括纸张、食物、塑料和其他垃圾。这些垃圾统称为城市固体废物。美国的年人均产垃圾量更高，几乎是日本的两倍，仅2005年美国就产生了2.22亿吨的城市固体废物。通常，这些城市固体废物不是被掩埋就是焚烧掉。不管那种方式，都是既费钱（纳税人的钱）又会对土地和大气造成严重的污染。在美国不同的地区，掩埋一吨垃圾的直接成本是30－80美元，焚烧１吨约69美元，而像日本这样土地资源极其珍贵的国家，掩埋或焚烧一吨垃圾则必须付出200－300美元的直接经济成本。另外，不管是掩埋处理还是焚烧处理都会冲击经济的发展，降低垃圾处理场附近区域的物产价值，而且如果处理不当，还有可能产生巨大的环境风险。
Eco Valley Utashinai的设计者认为，只要利用电弧等离子体技术，这些问题都能得到很好的解决。理论上，通过气化将垃圾转成能源，垃圾处理将会是一个既环保又利润丰厚的良性产业。从理论上计算，一吨固体垃圾蕴含的能量是同质量煤的1/3至1/2，这足够支撑一个垃圾处理场能量使用，剩余的也可以卖给国家电网。但是Utashinai等离子体垃圾处理厂作为世界上正在运行的一个大型的城市固体废料能量回收处理厂，自2002年开始运营，只是勉强能够做到收支平衡。
目前，一些公司正在设计他们自己的“电弧等离子体”处理厂。他们坚信，在日本的经验基础上肯定能够作一些改进。亚特兰大公司Geoplasma已签订合同，准备在佛罗里达州中部的ST Lucie 地区筹建一个10倍于Utashinai的垃圾处理厂。这个地区物产丰饶，但却因为有一个巨大的垃圾掩埋场，该地物产已经贬值。如果Geoplasma工厂能够成功，到2009年，日均垃圾处理量将达到2700吨。2006年9月份，威尔顿的Startech环境公司Connecticut（康涅狄格），宣称已经签订了在巴拿马建立一个日处理垃圾180吨的电弧等离子体垃圾处理场的合同。与此同时，安大略湖Plasco能源集团正在谈判，计划在渥太华和巴塞罗那也建立同样规模的垃圾处理工厂。
这些工厂的建立，将是对电弧等离子体技术的极大支持，尽管这项技术还没有实现“垃圾变金子”的承诺，但是，多数业内人士对该技术的前途都很乐观。随着政府和公众对环保污染问题的日益重视及能源价格的持续上涨，Geoplasma公司环境组的负责人Hiburn Hillestad相信这项技术的前途注定是光明的。
虽然电弧等离子体技术在垃圾处理上大规模的应用才刚刚开始，其实它是一项很老的技术。自上个世纪60年代开始，美国国家宇航局（NASA）就利用该技术模拟航天飞机返回大气层时的超高温度。现在等离子体炬广泛应用于金属焊接或用来破坏各种危险的材料。但是，直到上个世纪90年代该技术才被一些公司用于垃圾处理，像威尔顿的Startech环境公司和美国宾西法尼亚州麦迪逊城市的Westinghouse公司等。
等离子体炬的工作原理是在一个密闭空间里，通过强大的电弧，使空气电离产生等离子体，然后在另一个缺氧的密闭空间里，城市固体废料（MSW）就在这里面，此外还有焦碳、石灰石，产生的等离子体对它们进行超高温加热。在无氧化的条件下，垃圾混合物中的无机物迅速玻璃化，最后产生的无害熔渣可作为建筑材料。最为重要的是，高温可分解固体废料中的有机分子。在有氧条件下，分解能产生大量的二氧化碳；若在无氧的条件下，固体废料中的有机物就会转化为氢气和一氧化碳的混和物，这种混合物，可以像天燃气一样作为一般汽轮引擎的能源，其中的氢气进一步纯化分离，则可以作为单独的燃料。对这种气体混合物作进一步的处理，降低其中污染物质的含量，如氮化物和二氧(杂)芑等直接进入涡轮机或释放到大气层中。
日本在这项技术上已有一些成功的例子。Utashinai工厂每年输出约30亿瓦特的电能，完全解决了该工厂运行使用能量的需求。但由于该城市的人口稀少，它的垃圾供应量在逐渐减少。Utashinai城目前只有5500居民，被认为是日本最小的城市。它之所以被称为城市，只因50年前这里有45000名居民。当初建立这个工厂，是期望通过征收垃圾处理费（已经实现）和出售电能及无害熔渣（还未实现）来实现自身的运行，而完全没有料到会出现垃圾供应不足的问题。这个工厂处理的垃圾量平均只达到预期的60%。各种设备也经常出现问题，虽然不是核心技术等离子体炬的问题，但两条生产线中，常有一条是处于维修检修状态。当两条线都能够全力运作时，垃圾量又不够，有时候两条线都处于停产状态。从其它地区引进垃圾是一个解决方法，但是没有哪个城市愿意成为其他地区的垃圾倾卸场。“大家对垃圾的印象都很糟糕”，Shigehiro说。美国的一些州计划进口垃圾，但要收取高额的倾卸费用。纽约和多伦多这样的大城市的大部分垃圾都是出口处理。日本的垃圾交易很少，当地政府更倾向于自己处理垃圾，而不是装载到其他地方。
佛罗里达州St Lucie地区的垃圾掩埋场的垃圾量已达到43万吨的。清理完这些垃圾，不但可以开发出160英亩的土地，而且还能提高当地的物产价值。Geoplasma公司一旦建成，每天可以处理1800吨的新垃圾和900吨已掩埋的垃圾，不需20年就可以处理完这些垃圾，且能把4.25亿美元的投资成本收回来。该公司负责人Hillestad说，其80%的收入都将来自能源的出售上。该公司计划每天生产出1.6亿瓦的电量，其中四分之三都会用来出售。
Geoplasma公司和日本Utashinai工厂的一个不同点就在气体涡轮机的使用上。这种涡轮机能将氢气和一氧化碳混合气体转化为电能。Utashinai工厂使用的是一个较便宜的蒸汽涡轮机，转化率仅为15%，而Geoplamsa将使用价值4000万美元的气体涡轮机，转化率可达到40%。高效的转化率是获得更多的能源的保障。曾为Utashinai工厂安装设备的日本日立金属环境系统部门的领导Shinichi Osada认为：“这会冲击气体涡轮机的使用”。蒸汽涡轮机工作原理是通过气体加热水，用蒸汽推动涡轮机产生电能。气体涡轮机则直接用气体本身来推动涡轮机的转动，这明显是更高效的能量转换过程。但由于混合气体中含有少量的氢氯化物和硫氧化物，涡轮机不可避免地要接触这些腐蚀性气体，因而耗损比较厉害。事实上，Utashinai在以前的计划方案中也计划使用气体涡轮机，但考虑到机器磨损的情况，又换成了蒸汽涡轮机。Geoplamsa公司负责人Hillestad则说：“预处理混合气体能将腐蚀气体的含量降到能接受的水平范围内，St Lucie 垃圾处理场的规模，允许我们做更高的技术投资，从而避免这样的问题”。
每次投标当地政府有关垃圾处理的项目时，电弧等离子体技术都要面临其它处理垃圾方法的挑战，这些方法也保证说能把垃圾转为能源，或降低污染物的含量。“我们仔细研究过焚烧、厌氧消化、气化、电弧等离子体、生物反应和掩埋方式等方案”，St Lucie地区垃圾处理厂指导中心助手Ron Roberts说。通过一份6000页的研究报告得出的结论：结束对垃圾掩埋场的依赖，解决城市固体废料，电弧等离子体技术是唯一被证明行之有效的方式。彻底摆脱垃圾掩埋场是St Lucie 地区选择电弧等离子体的一个关键因素。 Geoplasma公司也需要有掩埋垃圾场来保证充足的垃圾供应。一旦垃圾掩埋场的“资源”用完了，而常规的垃圾供应又得不到足够的保障，那公司就不得不选择关闭工厂，但到那时它们的投资成本也肯定早回收了。缺少稳定的垃圾供应是Geoplasma公司在夏威夷建立工厂计划失败的原因之一，当地政府只能保证每天300吨的供应量，“这就是我们竞争不过那些现存的垃圾焚烧厂的原因”，Hillestad解释道。
尽管没人会反对对垃圾掩埋场的清理，但是，环境部门仍然警惕一氧化碳和氢气混合物中的污染物。在2006年的一份“城市固体垃圾废料的热量转化策略”报告中，加利福尼亚州健康与环保正义的绿色行动组织，宣称电弧等离子体技术和其他高温气化技术实质上是“伪装的焚烧炉”。Utashinai 工厂已经达标日本所有最苛刻的环保标准（尽管还没有通过当地政府的审查），但该公司的Shigehiro却仍怀疑这项技术的前景：许多外国人来我们工厂参观考察，却没有行动去建立这样的垃圾处理场。Geoplasma公司的Robert则相当乐观，他曾参观过Utashinai工厂，他说“我对这项技术的优势和前途毫不担心，我们已看到它取得的成果。付出那么多，我们当然也迫切希望自己的辛勤努力换来必要的经济回报”。那就让Geoplasma公司来证明电弧等离子体技术的优势和美好的前景吧！
（本文译自2006年出版的《自然》杂志，作者为亚洲记者David Cyranoski）
我国智能热处理装备技术发展探讨 篇12
热处理是指金属材料在严格控制的加热和冷却条件下进行处理, 通过改变材料内部的显微组织来达到人们所要求的使用性能或服役寿命。热处理是机械制造的重要工艺, 是保证和提高机器零件质量与使用寿命、充分发挥材料潜力的关键工序。热处理技术及装备被广泛应用于航空航天、军工、汽车、工程机械、轨道交通等行业。“智能高效、节能环保”是热处理行业的基本发展趋势。
智能热处理装备研究的总体目标以智能热处理装备关键共性技术的工程化与产业化为宗旨, 以热处理设备的“智能化、信息化、高效、节能减排”为目标, 主要从“智能可控气氛热处理设备”、“智能真空热处理设备”、“智能感应热处理设备”、“智能等离子表面改性设备”、“智能大型工业加热炉”等5个方向进行工程化研究开发[1], 重点解决智能热处理装备领域创新能力和技术支撑问题, 实现我国热处理由低端技术到高端技术的转变。
2 我国智能热处理装备简介
2.1 热处理装备技术现状
热处理装备按加热方式可分为电阻加热炉、感应加热炉、离子体/电子束/激光束加热炉、燃气加热炉、燃油加热炉和燃煤加热炉等。目前我国以电加热热处理装备为主体 (约占总量的90%) , 其他加热方式 (燃气、燃油和燃煤等) 不足10%。按炉内介质分为空气介质炉、盐浴炉、保护气氛炉、流态粒子炉、可控气氛炉、真空气氛炉和等离子炉等。近60年来, 我国热处理装备从空气介质炉和盐浴炉向保护气氛炉和流态粒子炉再向可控气氛/真空气氛炉和等离子炉等方向不断发展。
目前, 我国热处理技术与国外热处理技术差距很大[2], 美国等发达国家对热处理工艺过程的控制已向着自动化、智能化和柔性化发展, 而由于历史的原因, 我国的许多企业大而全、小而全, 热处理的社会化、产业化及规模生产尚未形成, 因而, 生产效率低下, 比美国差26倍, 设备利用率和负荷率不到30%, 而能耗却比美国高出40%以上。
2.2 我国热处理装备技术发展趋势
我国热处理装备行业在“十一五”期间取得了长足的进步, 得益于机械制造业的迅猛发展, 热处理装备更新速度加快。由于国外产业转移, 大型国有企业和大量民营企业的技术改造, 华东和华南沿海城市轻工、电气产品模具的大量需求, 航空、汽车等制造业零件加工协作的推动, 兴起了以真空热处理设备和密封多用炉生产线为主的设备更新浪潮[3]。在汽车、轨道交通、造船等行业的发动机、变速箱零件、基础零部件的热处理中, 也出现了以推杆炉、辊棒炉、网带炉、密封多用炉、感应淬火机床、等离子设备等为主的热处理设备更新, 设备市场一片繁荣, 骨干企业设备更新率达到70%以上。
为加快提高我国的热处理技术, 需要全面分析我国热处理技术现阶段水平, 针对现有技术的不足, 提出新的改进方案, 力争在热处理新技术、新材料和新设备等方面取得重要提升。
2.2.1 采用新的加热源
热处理加热源形式多种多样, 当今人们对高能率热源更为关注。高能率热处理相比其他方法在减小加工零部件形变、获取优良组织性能以及特殊零部件表面状态等方面具有无可比拟的优越性, 不但能够显著提高热处理部件表面的耐磨特性和耐腐蚀特性, 更能够延长其服役时间。因此, 高能率热处理在最近几年发展迅速, 成为改变金属材料表面特性的主要技术。国外大型企业已逐渐采用激光热处理和离子注入表面改性等技术, 但由于高能率热处理设备费用昂贵, 我国应用尚少, 但其极具发展前景, 今后将会是重要的热处理工艺。
2.2.2 采用新的加热方式
通常进行热处理时要实现少无氧化加热, 目的是降低金属氧化损耗、保证工件表面质量。在实际热处理工艺中实现少无氧化加热主要采用真空和可控气氛技术。在表面加热领域, 感应加热具有很多优势, 比如加热迅速、工件变形小、生产率高、工件表面氧化脱碳少、节能和易实现机械化等, 故其广泛应用在工件的表面加热淬火中。
2.2.3 采用新型淬火介质和新的淬火方法
淬火介质在淬火工艺过程中起着十分重要的作用, 直接影响着工件淬火质量。应用合理的淬火介质能够显著减小工件的变形, 提高淬火工件表面精度。在实际热处理生产过程中, 通常采用水、油、盐类等作为淬火介质[4]。今后, 要全面改进原有淬火介质性能, 并积极研究经济、安全、无污染的新型淬火介质。
2.2.4 多参数热处理和复合热处理工艺
传统热处理通常以温度和时间作为热处理的参数, 为单一的热处理, 效果十分单一化, 因此, 必须发展多参数热处理和复合热处理工艺。多参数热处理工艺形式主要为真空热处理、化学热处理和形变热处理。复合热处理能够将两种或多种热处理工艺复合, 或者将热处理与其他加工工艺复合, 从而得到各个工艺的综合效果, 工件性能更加优良, 并能节约能源、降低成本、提高生产效率[5]。
2.2.5 热处理生产的自动化和专业化
为了实现热处理生产的自动化, 当今热处理生产正逐步引入计算机, 其能够保证热处理工艺的稳定性和得到优质的产品质量, 从而使热处理装备朝着高效、低成本、柔性化和智能化方向发展。国外现代企业很多都在热处理中采用计算机, 国内研制生产的热处理设备也越来越多地引入了微机控制, 极大地提高了设备的自动化水平和生产效率。在热处理工艺过程的实时控制、计算机辅助设计、计算机模拟和数学模型的开发应用等方面, 也取得了一定的成绩。
3 智能热处理重点发展技术
3.1 热处理设备节能减排控制技术
热处理设备节能减排控制技术主要包括以下几个方面:
(1) 炉体构造、工装、夹具的最优化设计。即运用现代设计方法对炉体构造、工装、夹具进行最优化设计, 使得炉体构造符合节能减排的要求, 工装、夹具的最优化设计为热处理设备的智能化控制创造了条件。
(2) 节能电源及新型加热元器件的研发。感应加热就是发展最好的一种加热方法, 其技术先进性体现在:①高频电源通常采用半导体功率器件构成, 理论上输出功率越大, 频率越高, 则技术就越领先;②感应熔炼中频炉电源功率越大, 整流的脉波数越多, 配置的炉体容量越大, 技术越先进;③真空感应炉, 通常吨位越大技术越先进;④采用特种感应加热技术。
(3) 新型节能炉用材料的研究与应用。炉体密封, 主要是指炉内各部件和炉壳以及炉门等的密封, 如果炉体密封不够严格, 容易造成跑火、漏火, 导致能源浪费严重, 甚至损害设备, 因此炉体密封十分关键, 其直接决定着产品的品质和生产过程的能耗, 新型耐火纤维制品的出现, 为解决炉体密封创造了条件, 实现了软密封。在炉围内壁涂高温高辐射涂料, 强化炉内的辐射传热, 有助于热能的充分利用, 其节能效果为3%~5%, 是近期较先进的节能方法[6]。
(4) 电磁辐射控制设计。为了防止电磁辐射对周围环境的有害影响以及对人体健康的影响, 必须将电磁辐射的强度减小到允许的程度 (最小) , 或将有害影响限制在一定的空间范围, 屏蔽就是常用的有效技术。
3.2 冷却控制技术
3.2.1 淬火冷却工艺数值模拟
随着计算机技术的发展, 数值模拟方法为淬火过程中相互作用的各场量的计算提供了强有力的工具。数值模拟虽然不能直接给出诸如相态分布、应力分布与工艺参数的关系, 但它能对介质流场、工件内温度场、组织场、应力应变场进行耦合计算, 用计算机图形技术直观地给出任意时刻和任一点的温度、组织和应力应变情况。计算机模拟的应用将有望使热处理摆脱依赖于经验和操作者技能的落后状况, 向着能精确预测生产结果和实现可靠的质量控制方向发展。
3.2.2 淬火变形控制技术
由于淬火变形影响因素非常复杂, 导致变形控制十分棘手, 而采用校直方法纠正变形或加大磨削加工余量, 都会增加成本, 因此淬火变形控制技术是提高产品质量、延长零部件使用寿命、提高经济效益的重要手段。国内外热处理工作者在研究钢件热处理变形成因、规律及预防控制变形措施等方面取得了许多理论成果, 也积累了一定的实践经验。
3.2.3 强烈淬火技术
强烈淬火是在金属固态相变点以上加热保温, 通过极快速冷却方法对零件表面进行淬火。常规淬火冷却到淬火剂温度时, 钢件表层形成拉应力或低应力状态, 而强烈淬火则在工件心部尚处于热态时便停止冷却, 使其表层形成压应力, 消除淬火开裂现象, 减小淬火变形, 降低疲劳裂纹萌生和扩展以及应力腐蚀开裂的可能性, 延长构件的使用寿命, 取代或减少材料热处理过程中的渗碳、喷丸、喷砂过程。
4 我国智能热处理装备的研究布局
在无氧化热处理技术的发展趋势中, 首推可控气氛热处理。在目前少品种、大批量生产中, 尤其是碳素钢和一般合金结构钢件的光亮淬火、退火、渗碳淬火、碳氮共渗淬火、气体氮碳共渗中仍以可控气氛为主要手段, 所以可控气氛热处理仍是智能先进热处理技术的主要组成部分。其优点是防止工件氧化脱碳;进行渗碳等化学热处理;对已脱碳的工件, 可使表面复碳;可进行穿透渗碳;便于实现机械化、自动化。
真空热处理是在真空技术和热处理技术基础上发展起来的新型热处理技术, 其整个过程全部和部分在真空状态下进行, 热处理质量大大提高。与常规热处理相比, 其能够实现无氧化、无脱碳、无渗碳, 使工件表面更加光亮。
感应加热热处理设备, 是利用电磁感应产生涡流电发热现象, 对工件表面加热进行热处理。由于其生产效率高、能耗低、污染较少、安全性较好以及容易实现自动化生产等优点, 常用于表面淬火, 也可用于局部退火或回火。随着我国制造业的发展, 对高效、自动化、高重现性的感应淬火工艺装备的需求大增, 感应淬火机床正向成套化、紧凑化、在线化、柔性化、数控与自动化方向发展。
智能等离子体技术是对材料表面进行处理的技术, 涉及众多学科领域, 需要在以下几方面重点提高:①深入进行等离子体表面改性机理研究, 解决传统温度场测定精度差的问题;②从理论上对等离子表面处理工艺参数、材料性能以及表面状况等进行分析研究, 优化现有的工艺参数, 研发新型成熟可靠的工艺设备;③分析材料在远离平衡状态下微观组织结构的变化[7];④进一步发展等离子表面处理质量的在线监控技术。
5 总结
随着科技的不断进步, 对热处理装备的要求越来越高, 智能热处理装备在我国工业中将占据重要地位。因此, 加快发展智能热处理装备, 对促进我国科技进步、提升产品质量有着重要作用。
参考文献
[1]潘健生, 顾剑锋, 王婧.我国热处理发展战略的探讨[J].金属热处理, 2013 (1) :35-39.
[2]徐祖耀.材料热处理的进展和瞻望[J].金属热处理学报, 2003 (1) :66-67.
[3]朱祖昌.热处理技术发展和热处理行业市场的分析[J].热处理, 2009 (4) :28-33.
[4]王广生.航空热处理发展的思考[J].金属加工, 2012 (9) :41-44.
[5]巨东英.日本金属热处理未来发展路线概述[J].金属热处理, 2012 (1) :22-24.
[6]张先鸣.我国紧固件行业热处理技术现状及展望[J].金属制品, 2011 (9) :33-35.