机械制造热处理节能问题分析及对策研究

关键词：机械制造；热处理；节能

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。

4优化机械制造热处理节能的对策建议

从前面分析来看，在热处理过程中虽然不断提高节能效果，但是与国外先进国家比较还存在一定差距，虽然看似为技术水平所致。但是，笔者认为要提高热处理节能，不能只局限在提高技术水平上，还应该加强机械制造企业管理能力。

4.1加强热处理节能管理

事实上，任何操作程序都是由人来完成，自然管理也就成为发展的根本，成为技术革新基础。如果管理水平不高，即便引入世界上最先进的工艺和技术，都可能因人为因素影响而无法发挥先进技术的作用。因此加强热处理节能问题处理时，管理非常重要，应建立健全的考核体系，制定热处理制度、效益考核等各种制度，以制度为保障，有制度可依，有制度必依，通过制度严格控制各种参数，控制耗能的流向，而且采取奖惩制度来调动员工参与节能的积极性。同时，在日常管理中还应举办以气、电、水等为主题的技改活动，以节能为主旨，通过技改有效开展节能活动，对作出突出贡献员工给与物质和精神奖励，提高员工科技创新积极性。

4.2引入新技术，推动节能降耗

首先，尽可能使用新能源，以各种清洁能源为燃料，采用新能源替代污染较大的燃料，比如煤炭；如果条件允许，还可考虑采用天然气为燃料。如果技术条件成熟，热效率能够超过50%，比煤电的热效率超过近1倍。而热处理炉，直接燃烧能够得到30%以上的热效率，而且其烟道气废热还能够用来干预热燃烧，用回火炉加热、淬火油加热等各种用途，有效提高绝对热利用率，其利用率最终能够达到80%以上，具备节能环保的双重优势。其次，加强科研，推广节能新工艺和新设备；在热处理过程中，尽可能采用节能新技术。结合企业实际情况，估量采用新技术的成本和代价，总体而言应考虑如下几个方面因素：从整机和零件的实况入手，合理制定热处理工艺；应该采用高技术就必须要采用高技术，可用一般技术替代之处不能盲目追求，应将工艺与零件功能密切配合；还要结合具体零件与材料，尽可能选用先进的处理技术，以此获取节能、优质及高效率的效果，充分挖掘材料特征。最后，要以新技术改善生产环境；随着技术快速发展，目前新技术种类较多。比如真空加热处理技术，这种技术在低于或等于10-5负压空间中，加热预处理件的方法。感应加热处理技术，这种技术就是利用电磁感应原理，在工件表面发生涡流被加热。激光束、离子束表面技术，依靠高能束对处理件表面快速加热，从而实现热处理。这种方式与燃烧加热比较，没有烟尘等各种污染，属于一种环保清洁的技术。在机械制造业中，热处理属于重要工序，其处理效果好坏直接影响到最终产品质量。因此，必须要高度重视热处理的节能效果。应该从热处理节能现状中分析存在问题，结合企业实际情况有针对性进行改进和完善，引入高新工艺技术，不断开发高端热处理设备。尤其要转变观念，学习与借鉴国内外先进技术，树立可持续绿色发展理念，建立循环经济意识形态，不断提高节能减排的效果，优化企业机械制造，促进热处理达到清洁生产、节能减排及优质高效的整体要求。