11 إجراءً رئيسيًا لتوفير الطاقة لعمليات المعالجة الحرارية لأنابيب الصلب

إن إمكانات المعالجة الحرارية لتوفير الطاقة كبيرة جدًا. تعد كيفية اتخاذ التدابير اللازمة لتعزيز توفير الطاقة قضية مهمة تواجه كل عامل في مجال المعالجة الحرارية. وفيما يلي مناقشة موجزة حول توفير الطاقة في عمليات المعالجة الحرارية.

أولا، خفض درجة حرارة التدفئة.

بشكل عام، درجة حرارة تسخين التبريد للفولاذ الكربوني مفرط اليوتكتويد هي 30-50 درجة مئوية فوق Ac3، ودرجة حرارة تسخين التسقية للفولاذ الكربوني فائق اليوتكتويد هي 30-50 درجة مئوية فوق Ac1. ومع ذلك، فقد أكدت الدراسات الحديثة أن تسخين وتبريد الفولاذ مفرط اليوتكتويد في المنطقة ثنائية الطور α+γ أقل قليلاً من Ac3 (أي التبريد في درجة حرارة فرعية) يمكن أن يحسن قوة ومتانة الفولاذ، ويقلل من درجة حرارة التحول الهشة، و القضاء على هشاشة المزاج. يمكن تقليل درجة حرارة التسخين للتبريد بمقدار 40 درجة مئوية. إن استخدام التسخين والتبريد بدرجة حرارة منخفضة وسريعة وقصيرة الوقت للفولاذ عالي الكربون يمكن أن يقلل من محتوى الكربون في الأوستينيت، مما يفضي إلى الحصول على مارتنسيت اللوح مع مطابقة جيدة للقوة والمتانة، والتي لا يمكنها فقط تحسين صلابته ولكن أيضًا تقصير وقت التدفئة. بالنسبة لبعض تروس ناقل الحركة، يتم استخدام نيترة الكربون بدلاً من الكربنة، والتي يمكن أن تحسن مقاومة التآكل بنسبة 40% إلى 60%، وقوة الكلال بنسبة 50% إلى 80%، ووقت الانتشار المشترك مكافئ، ولكن درجة حرارة الانتشار المشترك (850 درجة مئوية) ) أقل بـ 70 درجة مئوية من درجة حرارة الكربنة (920 درجة مئوية)، ويمكن أيضًا تقليل تشوه المعالجة الحرارية.

ثانيا، تقصير وقت التدفئة.

توضح ممارسة الإنتاج أن وقت التسخين التقليدي المحدد بالسمك الفعال لقطعة العمل هو وقت محافظ، لذلك يجب تصحيح معامل التسخين α في معادلة وقت التسخين والعزل τ＝α·K·D. وفقاً لمعايير المعالجة التقليدية، عند التسخين إلى 800-900 درجة مئوية في فرن الهواء، يوصى بأن تكون قيمة α 1.0-1.8min/mm، وهي قيمة متحفظة. إذا كان من الممكن تقليل قيمة α، فيمكن تقصير وقت التسخين بشكل كبير. يجب تحديد وقت التسخين عن طريق التجربة وفقًا لنوع الفولاذ، وحجم قطعة العمل، وتحميل الفرن، وما إلى ذلك. بمجرد تحديد معلمات العملية الأمثل، يجب تنفيذها بعناية لتحقيق فوائد اقتصادية كبيرة.

ثالثًا، قم بإلغاء عملية التقسية أو تقليل عدد مرات المعالجة.

إلغاء تقسية الفولاذ المكربن. على سبيل المثال، يمكن زيادة حد الكلال لدبوس المكبس المكربن ​​مزدوج الجوانب للرافعات الفولاذية 20Cr بنسبة 16% مقارنةً بالتلطيف؛ إلغاء تقسية الفولاذ المارتنسيتي منخفض الكربون، وتبسيط غلاف دبوس الجرافة إلى 20 حالة تبريد فولاذية (المارتنسيت منخفض الكربون)، والصلابة مستقرة عند حوالي 45HRC، وتم تحسين قوة المنتج ومقاومة التآكل بشكل كبير، والجودة مستقرة ; تقليل عدد مرات التقسية للفولاذ عالي السرعة، مثل شفرة منشار آلة الفولاذ W18Cr4V التي تستخدم تقسية واحدة (560 درجة مئوية × 1 ساعة) بدلاً من التقسية التقليدية الثلاثة 560 درجة مئوية × 1 ساعة، ويتم زيادة عمر الخدمة بنسبة 40٪.

رابعا، استخدم درجة حرارة منخفضة متوسطة بدلا من درجة حرارة عالية

يستخدم الفولاذ الهيكلي ذو الكربون المتوسط ​​أو السبائك المتوسطة الكربون تقسية درجات الحرارة المتوسطة والمنخفضة بدلاً من التقسية ذات درجات الحرارة العالية للحصول على مقاومة أعلى للصدمات المتعددة. يتم إخضاع لقمة الحفر الفولاذية W6Mo5Cr4V2 بقطر Φ8 مم، بعد التبريد، إلى التقسية الثانوية عند 350 درجة مئوية × 1 ساعة + 560 درجة مئوية × 1 ساعة، مما يزيد من عمر القطع لقمة الحفر بنسبة 40٪ مقارنة مع لقمة الحفر التي تم تلطيفها ثلاث مرات عند 560 درجة مئوية × 1 ساعة .

خامسا، تقليل عمق طبقة التسلل بشكل معقول.

دورة المعالجة الحرارية الكيميائية طويلة وتستهلك الكثير من الطاقة. إذا كان من الممكن تقليل عمق طبقة التسلل لتقصير الوقت، فهي وسيلة مهمة لتوفير الطاقة. يتم الحصول على عمق طبقة التصلب اللازم عن طريق قياس الضغط، مما يدل على أن طبقة التصلب الحالية عميقة جدًا، وأن 70٪ فقط من عمق طبقة التصلب التقليدية يكفي. أظهرت الدراسات أن نيترة الكربون يمكن أن تقلل من عمق الطبقة بنسبة 30% إلى 40% مقارنة بالكربنة. في الوقت نفسه، إذا تم التحكم في عمق طبقة التسلل عند الحد الأدنى لمتطلباتها الفنية في الإنتاج الفعلي، فيمكن أيضًا توفير 20٪ من الطاقة، وفي نفس الوقت تقصير الوقت وتقليل التشوه.

سادسا، استخدام المعالجة الحرارية الكيميائية ذات درجة الحرارة العالية والفراغ

المعالجة الحرارية الكيميائية ذات درجة الحرارة العالية هي زيادة درجة حرارة المعالجة الحرارية الكيميائية عندما تسمح درجة حرارة تشغيل المعدات ولا تنمو حبيبات الأوستينيت من الفولاذ المتسلل، وبالتالي تسريع سرعة الكربنة بشكل كبير. زيادة درجة حرارة الكربنة من 930 درجة مئوية إلى 1000 درجة مئوية يمكن أن تزيد من سرعة الكربنة بأكثر من مرتين. ومع ذلك، بسبب العديد من المشاكل، فإن التطوير المستقبلي محدود. تتم المعالجة الحرارية الكيميائية الفراغية في وسط طور غازي ذو ضغط سلبي. نظرًا لأن سطح قطعة العمل يتم تنقيته تحت الفراغ واستخدام درجة حرارة أعلى، فإن معدل الاختراق يزداد بشكل كبير. على سبيل المثال، يمكن أن تؤدي الكربنة الفراغية إلى زيادة الإنتاجية بمقدار 1 إلى 2 مرة؛ يمكن زيادة معدل اختراق الألومنيوم والكروم بأكثر من 10 مرات عند 133.3×(10-1～10-2)Pa.

سابعا، المعالجة الحرارية الكيميائية الأيونية

هي عملية معالجة حرارية كيميائية تستخدم تفريغ التوهج بين قطعة الشغل (الكاثود) والأنود لتسلل العناصر المراد تسللها في وسط طور غازي يحتوي على العناصر المراد تسللها عند ضغط أقل من جو واحد. مثل نيترة الأيونات، الكربنة الأيونية، الكبريت الأيوني، وما إلى ذلك، مع مزايا معدل الاختراق السريع، الجودة الجيدة، وتوفير الطاقة.

ثامناً، استخدم التحريض الذاتي

استخدم التقسية الذاتية بالحث بدلاً من التقسية بالفرن. نظرًا لاستخدام التسخين الحثي لنقل الحرارة خارج طبقة التبريد، فإن الحرارة المتبقية لا يتم التخلص منها بالكامل أثناء تبريد التبريد، ويتم تحقيق التقسية في وقت قصير. لذلك، فهي تتمتع بالكفاءة العالية وتوفير الطاقة، وفي كثير من الحالات (مثل الفولاذ عالي الكربون والفولاذ عالي الكربون وسبائك الفولاذ عالي الكربون) يمكنها تجنب التشققات التبريدية. في الوقت نفسه، بمجرد تحديد معايير العملية، يمكن إنتاجها بكميات كبيرة، وتكون الفوائد الاقتصادية كبيرة.

تاسعا، استخدم التبريد بعد التسخين المسبق.

التبريد بعد التسخين المسبق لا يمكن أن يقلل فقط من استهلاك الطاقة للمعالجة الحرارية، ويبسط عملية الإنتاج، ولكن أيضًا يحسن أداء المنتج. إن استخدام التبريد الحراري المتبقي بعد التشكيل + التقسية بدرجة الحرارة العالية كمعالجة مسبقة يمكن أن يزيل عيوب الحبوب الخشنة وضعف صلابة التأثير عند استخدام التبريد الحراري المتبقي بعد التشكيل كمعالجة حرارية نهائية. إنه أقصر من التلدين الكروي أو التلدين العام وله إنتاجية عالية. بالإضافة إلى ذلك، فإن درجة حرارة التقسية بدرجات الحرارة العالية أقل من التلدين والنشاط السياسي، لذلك يمكن أن تقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة، والمعدات بسيطة وسهلة التشغيل. بالمقارنة مع التطبيع العام، فإن تطبيع الحرارة المتبقية بعد التطريق لا يمكن أن يحسن قوة الفولاذ فحسب، بل يحسن أيضًا صلابة البلاستيك، ويقلل من درجة حرارة التحول الهشة الباردة وحساسية الشق. على سبيل المثال، تم تبريد الفولاذ 20CrMnTi عند 730-630°C بمعدل تبريد 20°C/h بعد التشكيل وحقق نتائج جيدة.

عاشرا، استبدال التبريد الكربنة بالتبريد السطحي.

أظهرت دراسة منهجية لخصائص الفولاذ متوسط ​​الكربون عالي المحتوى من الكربون من 0.6% إلى 0.8% بعد التبريد عالي التردد (مثل القوة الساكنة، وقوة الكلال، ومقاومة الصدمات المتعددة، والإجهاد الداخلي المتبقي) أنه متماسك تمامًا. من الممكن استبدال التبريد الكربنة جزئيًا بالتبريد التعريفي. لقد نجحنا في استخدام التبريد عالي التردد للفولاذ 40Cr لتصنيع تروس علبة التروس، لتحل محل تروس التبريد بالكربنة الفولاذية 20CrMnTi الأصلية.

العاشر. استبدل التدفئة الشاملة بالتدفئة المحلية.

بالنسبة لبعض الأجزاء ذات المتطلبات الفنية المحلية (مثل قطر عمود التروس المقاوم للتآكل، وقطر الأسطوانة، وما إلى ذلك)، يمكن استخدام طرق التسخين المحلية مثل تسخين فرن الحمام، والتسخين التعريفي، والتسخين النبضي، وتسخين اللهب، وما إلى ذلك بدلاً من التسخين الشامل التسخين مثل الفرن الصندوقي، وما إلى ذلك، والذي يمكن أن يحقق التنسيق المناسب بين أجزاء الاحتكاك والعض لكل جزء، ويحسن عمر خدمة الأجزاء، ولأنه تسخين محلي، فإنه يمكن أن يقلل بشكل كبير من تشوه التبريد ويقلل من استهلاك الطاقة.