格特拉克（江西）傳動系統(tǒng)有限公司 （南昌 330013） 王陸軍

1. 熱處理連續(xù)爐

熱處理連續(xù)爐一般是兩端開門的貫通式爐，利用機械推料或機械化爐底輸料，主要用于工件成批量連續(xù)熱處理生產(chǎn)。對于連續(xù)的熱處理流程，需配備合適的連續(xù)熱處理爐；對于周期工作的熱處理工藝，要采用強制循環(huán)的控制氣氛，并使爐子的操作機械化和自動化。熱處理爐一般是非標設(shè)備，制造商根據(jù)客戶需求量身定制，熱處理連續(xù)爐與工件的輸送機構(gòu)及冷卻設(shè)備、清洗設(shè)備組成熱處理生產(chǎn)線。按工件的運送方式，有以下幾種：推桿式、輸送帶式、振底式、輥底式、轉(zhuǎn)底式、步進式及牽引式等。

熱處理滲碳淬火爐主要由預(yù)熱區(qū)、加熱區(qū)、滲碳區(qū)、擴散區(qū)、淬火區(qū)、回火爐（可選項）構(gòu)成。整條生產(chǎn)線布局環(huán)形回路結(jié)構(gòu)，主爐區(qū)有單排、雙排兩種結(jié)構(gòu)，分別適用于不同產(chǎn)能的生產(chǎn)。

2. 熱處理雙排連續(xù)爐

為充分挖掘熱處理連續(xù)爐產(chǎn)能，提高淬火區(qū)利用率，主爐配置空間很長，占地面積很大，熱處理爐生產(chǎn)廠家設(shè)計出一種雙排連續(xù)爐（見下圖），即主爐加熱區(qū)、強滲區(qū)、高溫擴散區(qū)，采取雙軌道，以節(jié)省占地面積，達到充分利用爐子的能力。

雙排連續(xù)爐布置示意

3. 熱處理雙排連續(xù)爐雙軌相同生產(chǎn)周期運行模式

傳統(tǒng)工藝基本上都遵循這樣一種生產(chǎn)模式，即相同材料相同有效硬化層的同一種工藝的產(chǎn)品同時走雙軌運行。以我公司產(chǎn)品為例，材料20MnCrS5，齒輪類有效硬化層要求0.6～0.9mm，軸類有效硬化層要求0.8～1.2mm，生產(chǎn)齒輪類產(chǎn)品時用2#工藝，一軌二軌齒輪零件輪流依次交替進爐，生產(chǎn)完齒輪類產(chǎn)品再切換軸類產(chǎn)品采用3#工藝生產(chǎn)，一軌二軌全部是軸零件依次交替進爐，反之亦然（見表1）。

表1 雙排連續(xù)爐雙軌相同生產(chǎn)周期運行模式

按此生產(chǎn)模式，齒輪類及軸類工藝分別進行了六輪工藝調(diào)試及工藝驗證，試驗結(jié)果可行。由于生產(chǎn)的均衡性，每日的生產(chǎn)供應(yīng)量相對固定，另外考慮降低在線庫存積壓，生產(chǎn)切換很頻繁，且相當浪費時間、消耗能源，或一條熱處理生產(chǎn)線只能生產(chǎn)一種工藝的產(chǎn)品。

4. 熱處理雙排連續(xù)爐雙軌不同生產(chǎn)周期運行模式

為減少頻繁生產(chǎn)切換的時間能源浪費，有必要推進工藝革新和技術(shù)進步。在整合兩種工藝同時運行之前，筆者注意到兩種工藝同時運行的一些條件并在之前工藝調(diào)試階段考慮到這個問題，在相關(guān)參數(shù)設(shè)置上注意滿足這些條件。

（1）兩種工藝同步運行，各對應(yīng)區(qū)溫度，碳勢應(yīng)該相同。

（2）由于推桿爐的原因，兩軌生產(chǎn)周期不同，雙軌同時運行時主軌道設(shè)定時間卻是相同 。

（3）兩者的淬火工藝時間都不能影響到主軌道設(shè)定時間的運行。

整條熱處理生產(chǎn)線按照動作控制劃分為4個功能區(qū)，即SS1區(qū)控制后清洗室及回火爐的動作，SS2區(qū)控制淬火油槽區(qū)的動作，SS3區(qū)控制主爐各區(qū)動作，SS4區(qū)控制前清洗室及預(yù)氧化爐的動作。淬火區(qū)的動作包括降溫區(qū)至淬火室開門，降溫區(qū)推料到淬火室，料盤下落油槽，料盤在油槽下方雙室轉(zhuǎn)移，料盤淬火停留，料盤上升，料盤停留瀝油，料盤推至倒油裝置，倒油裝置傾斜，料盤傾斜停留倒油，倒油裝置復(fù)位，所有這些動作必須在一個主軌道設(shè)定時間內(nèi)完成（見表2）。

雙軌以不同生產(chǎn)周期運行時，程序會根據(jù)兩種工藝的生產(chǎn)周期計算出最小公倍數(shù)作為一個總循環(huán)，計算出兩種工藝的生產(chǎn)周期乘積除以兩種工藝的生產(chǎn)周期之和為主軌道的設(shè)定時間，主軌道按此設(shè)定時間分別提示上料，程序根據(jù)計算結(jié)果分別讓料盤進入各自的軌道（一軌或二軌）。

運行此種模式，同步進行了三輪齒輪類及軸類工藝試驗及驗證，結(jié)果都達到了各自的有效硬化層、硬度、金相組織、非馬氏體組織等方面的工藝技術(shù)要求。

5. 兩種不同運行模式的聯(lián)系與區(qū)別

采用兩種運行模式雖然都生產(chǎn)出符合工藝技術(shù)要求的合格產(chǎn)品，但兩者之間各有優(yōu)劣。

（1）工藝參數(shù)、相對應(yīng)區(qū)的溫度、碳勢相同，時間上略有不同，但比較接近。如表1所示齒輪類采用雙軌相同生產(chǎn)周期工藝（2#工藝，一軌道二軌道）在主爐內(nèi)總時間是420min，回火時間204min（回火爐內(nèi)總時間含升溫、保溫時間，下同），采用雙軌不同生產(chǎn)周期工藝（4#工藝，第二軌道）在主爐內(nèi)總時間是441.2min，回火時間241.9min。軸類采用雙軌相同生產(chǎn)周期工藝（3#工藝，一軌道二軌道）在主爐內(nèi)總時間是574min，回火時間297.5min，采用雙軌不同生產(chǎn)周期工藝（4#工藝，第一軌道）在主爐內(nèi)總時間是597.8min，回火時間241.9min。采用雙軌不同生產(chǎn)周期工藝在主爐內(nèi)總時間都比相同生產(chǎn)周期長20min左右，回火時間都能夠超過2h。

（2）采用雙軌相同生產(chǎn)周期工藝零件進入主爐依次交替，輪流分別進入一軌道、二軌道，采用雙軌不同生產(chǎn)周期工藝不再是依次輪流，也是有規(guī)律地循環(huán)有序進入。初步研究結(jié)果表明：當兩種工藝生產(chǎn)周期接近時，也是依次輪流交替進入；當一個生產(chǎn)周期是另一個生產(chǎn)周期的約1.5倍時，長周期的進1個料盤后，短周期進2個，再長周期的進1個，短周期也進1個，如此循環(huán)；當一個生產(chǎn)周期是另一個生產(chǎn)周期的約2倍時，長周期的進1個料盤后，短周期的進2個，如此循環(huán)。

（3）采用雙軌相同生產(chǎn)周期工藝只能生產(chǎn)同一種產(chǎn)品，生產(chǎn)另外一種產(chǎn)品時必須切換工藝，切換時至少主爐內(nèi)產(chǎn)品必須走完，浪費時間及能源。另外，要注意兩種淬火工藝切換時是否與主軌道周期干涉。

（4）采用雙軌不同生產(chǎn)周期工藝可以同時生產(chǎn)兩種工藝的產(chǎn)品，要使這種生產(chǎn)模式持續(xù)穩(wěn)定進行，兩種工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量負荷匹配關(guān)系基本上是兩種零件裝料的料盤數(shù)與兩者生產(chǎn)周期成反比。

6. 試驗結(jié)果比較與驗證

統(tǒng)計兩種不同運行模式各20輪生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比，采用雙軌不同生產(chǎn)周期工藝較之采用雙軌相同生產(chǎn)周期工藝，結(jié)果齒輪類有效硬化層平均值淺0.01mm，軸類有效硬化層平均值深0.01mm，其他指標表面硬度（80.5～83HRA），心部硬度（最低300HV10），金相組織（QC/T262－1999，馬氏體3～4級，奧氏體3～4級），非馬氏體組織（≤0.03mm）基本一致，都在合格范圍內(nèi)，見表3、表4。

表3 齒輪零件用兩種工藝生產(chǎn)結(jié)果統(tǒng)計

表4 軸零件用兩種工藝生產(chǎn)結(jié)果統(tǒng)計