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        熱處理車間的節(jié)能管理

        2020-02-20 01:24:28吳昊劉麗敏馬戰(zhàn)勛
        金屬加工(熱加工) 2020年5期
        關(guān)鍵詞:電阻爐滲氮淬火

        吳昊,劉麗敏,馬戰(zhàn)勛

        1.海軍裝備部駐西安地區(qū)軍事代表局 陜西西安 710000

        2.內(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團(tuán)有限公司 內(nèi)蒙古包頭 014033

        1 熱處理車間加強節(jié)能管理的背景

        熱處理車間作為我公司事業(yè)部的用能大戶,占事業(yè)部總耗能的22.36%,年耗電量可達(dá)55萬kW·h。熱處理車間現(xiàn)有電阻加熱爐15臺,其中大型爐窯4臺,均在550kW左右,感應(yīng)淬火設(shè)備5臺,是車間主要生產(chǎn)設(shè)備,承擔(dān)著公司中小件的毛坯零件調(diào)質(zhì),以及半成品及成品零件的淬火、滲碳、滲氮、中高頻表面淬火等工藝,是公司唯一一條中小件熱處理種類齊全的生產(chǎn)線,車間在用爐窯多為III級爐窯,使用年限均在10年以上,都存在不同程度的能耗增加、熱衰減增大的問題,車間協(xié)同設(shè)備部經(jīng)過多次的維修改造,但在能耗的有效提高方面還存在著一定的差距。

        2 熱處理車間加強節(jié)能管理的主要做法

        2.1 采用多項管理措施,提高能源管理水平

        1)推行使用集中熱處理生產(chǎn)方式,將精益生產(chǎn)理念貫穿在整個生產(chǎn)組織中。車間對滲碳件、滲氮件、座圈等特殊熱處理的零件,與上道工序建立有效溝通渠道,達(dá)到及時有效的溝通,做到每月定時開爐,進(jìn)行集中熱處理;同時在毛坯零件投產(chǎn)過程中,積極與投料車間及機(jī)加工車間溝通,結(jié)合生產(chǎn)計劃安排,在有限的條件下進(jìn)行集中熱處理,對于裝爐量低于65%的零件不得安排熱處理,年節(jié)約用電量約5萬kW·h,節(jié)約能源費用近3萬余元。

        2)建立有效的能源管理辦法及考核制度。車間按照公司、事業(yè)部能源管理制度要求,結(jié)合車間實際情況制定了“能源管理辦法”,同時將事業(yè)部下達(dá)的相關(guān)指標(biāo)分解到各個班組,并嚴(yán)格考核,對班組實行打分制度,與班組績效工資掛鉤,推動各班組節(jié)能工作的有效開展。

        3)按照公司能源管理要求,建立單臺考核設(shè)備辦法。車間對低壓配電柜進(jìn)行改造升級后,通過改造實現(xiàn)電能表配備率90%以上,根據(jù)設(shè)備的生產(chǎn)情況,推行單臺設(shè)備的用電考核,這不僅提升了車間單臺設(shè)備的能源管理,而且為車間今后在設(shè)備選型、能耗定額管理等各方面都提供了可靠的依據(jù)。

        4)加強日?!芭苊暗温闭喂ぷ?。在車間的日常管理中,要求車間節(jié)能員不定時對辦公區(qū)域和生產(chǎn)現(xiàn)場的“跑冒滴漏”現(xiàn)象進(jìn)行檢查,并組織班組圍繞檢查出的問題開展整治工作,提高了車間的能源現(xiàn)場管理水平。

        5)組織開展節(jié)能專項合理化建議活動。車間積極鼓勵員工圍繞節(jié)能工作提合理化建議,自2017—2019年,車間在節(jié)能管理上共提出合理化建議330余條,全部組織實施。

        2.2 通過提高產(chǎn)品一次交驗合格率,提高能源利用率

        由于熱處理生產(chǎn)的特殊性,提高一次交驗合格率對于節(jié)能工作是非常重要的。車間不斷加強質(zhì)量管理,多項措施并舉,例如某些碳素鋼材料的一次交驗合格率一直不太高,平均在93%左右,通過開展工藝攻關(guān)項目,加強過程控制,對淬火溫度、淬火液溫度控制,回火溫度及時間控制,將一次合格率提升到95%以上,能源利用率得到了有效提升。

        2.3 改進(jìn)工裝料盤,提高熱處理效果,提高能源利用率

        車間原使用的熱處理料筐比較笨重,平均重達(dá)1.5t左右,且長期使用后易出現(xiàn)開裂、變形,不僅不能保證零件的產(chǎn)品質(zhì)量,同時還存在著較大的安全隱患和能源浪費。車間積極組織技術(shù)人員,通過不斷摸索,重新制作了料筐,料筐采用低碳鋼鑄造,剛度和強度較以前的焊接料筐高很多,壁厚較原來少了10mm,整體重量較原來的料筐輕了10%,同時將原來的大料筐改為中小形料筐,在滿足生產(chǎn)需要的同時,能源有效利用率得到了較大提高,生產(chǎn)相同重量的工件,電能可節(jié)約10%。

        2.4 通過實施設(shè)備改造,加強設(shè)備管理,提高能源有效利用率

        (1)兩臺臺車電阻爐的改造 車間在用的兩臺臺車電阻爐原來均為保溫磚質(zhì)結(jié)構(gòu),功率為600kW,是車間較大的用能設(shè)備。車間于2014年對兩臺電阻爐進(jìn)行改造,將原來的磚質(zhì)結(jié)構(gòu)改為纖維棉結(jié)構(gòu),對加熱元件進(jìn)行重新布置;2019年,對兩臺臺車電阻爐的爐門加裝密封夾緊裝置,使?fàn)t體密封性進(jìn)一步提高。通過兩次改造,兩臺臺車爐爐溫均勻性較以前提高了2~3℃,尤其是爐門處,較原來提高了5℃,滿足了工藝需要,同時降低了爐門處能源的無效損失,提高了能源的有效利用率。

        (2)兩臺井式電阻爐的改造 車間在用的兩臺井式電阻爐是2001年投入使用的設(shè)備,一臺承擔(dān)毛坯零件淬火工序,另一臺承擔(dān)淬火后的回火工序。淬火爐一般使用溫度為800~930℃,長期高溫使用,使加熱元件損壞頻次增多,爐蓋密封性也受到損壞,加之原來的爐蓋升降機(jī)構(gòu)存在缺陷,在使用過程中噪聲大、傳動不平穩(wěn),車間針對這些情況,對兩臺設(shè)備進(jìn)行了改造,重新更換了保溫元件、加熱元件,對爐蓋的起升機(jī)構(gòu)進(jìn)行了改造。通過改造不僅降低了安全隱患,還增加了爐子的密封性,降低了能源消耗。

        (3)箱式多用爐的改造 箱式多用爐是2003年投入使用的設(shè)備,承擔(dān)著各種零件的淬火及滲碳淬火工序,是車間重要的生產(chǎn)設(shè)備。該設(shè)備曾于2010年進(jìn)行重砌,經(jīng)過長期使用后,仍然存在保溫效果不良的情況,車間聯(lián)系專業(yè)廠家,對該設(shè)備進(jìn)行改造升級,保溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行重砌,使用優(yōu)質(zhì)的高鋁磚,內(nèi)部的各類損耗元件進(jìn)行加固、重做。經(jīng)過改造后,設(shè)備保溫效果明顯提升,能源有效利用率有了明顯改善。

        (4)底裝料多用爐的改造 底裝料多用爐為2010年投入使用的設(shè)備,是制造廠家第一臺國內(nèi)自制的設(shè)備,在使用過程中存在著一定的缺陷,例如該設(shè)備為底部尾氣燃燒,導(dǎo)致主爐內(nèi)的馬弗罐極易變形,該設(shè)備的主爐隨工件進(jìn)行轉(zhuǎn)移,在轉(zhuǎn)移過程中極易造成加熱元件損壞,主爐設(shè)備已出現(xiàn)松散的現(xiàn)象,保溫結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了損壞,導(dǎo)致爐頂及表面溫升超出標(biāo)準(zhǔn)的要求,嚴(yán)重影響著車間的生產(chǎn)及節(jié)能。通過調(diào)研,2016年經(jīng)專業(yè)廠家對該設(shè)備進(jìn)行改造,將易變形的馬弗罐更換為由一塊鋼板卷焊而成,將爐頂?shù)谋亟Y(jié)構(gòu)進(jìn)行加固,主爐整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固,對尾氣燃燒部位進(jìn)行調(diào)整,既滿足工藝需要,又可很好地節(jié)能。通過改造,該設(shè)備的均勻性較改造前有了明顯提高,升溫效率較原來提高了10%,不僅為車間增加了產(chǎn)量,做到連續(xù)生產(chǎn),而且也降低了設(shè)備的能源消耗。

        (5)小回火爐控制方式的改造 車間在用的小回火爐,功率為36kW,原來的控溫方式為電子電位差計控制,使用時操作者調(diào)整參數(shù)易造成誤操作,且故障率高,控溫效果不佳,給生產(chǎn)和設(shè)備的使用帶來了很大影響。車間經(jīng)過論證,將該設(shè)備改造為PID儀表控制,操作者除調(diào)整溫度外,其余參數(shù)均不能進(jìn)行設(shè)置,采用無紙記錄儀進(jìn)行過程數(shù)據(jù)記錄,減少了人為因素的影響。改造后,儀表故障率降低,操作簡單,提高了生產(chǎn)進(jìn)度,減少了返工零件,提升了能源有效利用率。

        2.5 應(yīng)用新技術(shù)、新工藝,提高能源利用率

        (1)基于線性降價自抗擾控制技術(shù)的熱處理電阻爐控制方法的應(yīng)用 基于線性降價自抗擾控制技術(shù)是針對整體系統(tǒng)的,減少系統(tǒng)中不確定性和各種外部干擾統(tǒng)一估計并補償,使被控對象簡化為積分串聯(lián)型,輔以簡單的PD控制可實現(xiàn)誤碼差控制的控制方式,不但在精度方面而且在節(jié)能方面較傳統(tǒng)的PID控制方式,都有很大的改善[1]。該項目由中國兵器工業(yè)新技術(shù)推廣研究所和南開大學(xué)共同研究,于2012—2013年期間,結(jié)合車間臺車電阻爐進(jìn)行試驗,通過系統(tǒng)改造及試驗數(shù)據(jù)分析,在長達(dá)三個月的試驗期間,平均節(jié)能在12%左右。通過新技術(shù)的應(yīng)用,不僅使電阻爐在節(jié)能和精度方面取得較好的控制效果,而且使其工業(yè)智能化水平有了進(jìn)一步的提高。

        (2)稀土滲氮催滲劑的應(yīng)用 稀土催滲劑是一種提高滲氮工藝效果的固態(tài)物,隨零件一同放入氮化爐中,通過某些反應(yīng),提高滲氮效果及滲氮時間[2]。原來滲氮時長為60h左右,通過稀土滲氮催滲劑的使用,滲氮時間減少至30h,耗電量降低了50%,其他原料用量降低30%左右,有效地提高了能源利用率。

        3 熱處理車間加強節(jié)能管理取得的成效

        近年來,車間通過加強節(jié)能管理、提高一次交驗合格率、改進(jìn)熱處理料筐料盤、組織實施設(shè)備升級改造以及應(yīng)用新技術(shù)等措施,使車間的年能耗下降了25.1%,節(jié)約電費10.8萬元,有效降低了車間的生產(chǎn)成本,車間的能源管理水平得到了很大的提升,營造了濃厚的節(jié)能氛圍。

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