金屬鍛造節(jié)能技術(shù)研究的論文
1金屬鍛造能耗及污染現(xiàn)狀
1.1能源消耗高
在金屬鍛造行業(yè)中,能源的使用效率受到從業(yè)人員工作經(jīng)驗(yàn)、材料本身熱效率、設(shè)施水平等限制,能源浪費(fèi)的現(xiàn)象比較嚴(yán)重。鍛造的流程主要包括下料、裝爐加熱、鍛造、加工、熱處理等環(huán)節(jié),其中加熱環(huán)節(jié)是能耗最大的環(huán)節(jié),據(jù)統(tǒng)計(jì),加熱環(huán)節(jié)的燃料消耗量占全流程的75%左右。當(dāng)前,我國(guó)的金屬鍛造加熱爐的技術(shù)相對(duì)比較落后,每千克鍛件的平均能耗約為20000千焦,平均熱效率不足5%。
1.2鍛造污染嚴(yán)重
鍛造過(guò)程中產(chǎn)生的污染主要包括污染性氣體排放、工業(yè)廢棄物排放和噪音污染三個(gè)方面。鍛造過(guò)程中,材料的燃燒會(huì)產(chǎn)生大量污染性氣體,部分氣體未經(jīng)過(guò)處理就排放到了大氣之中,其中一氧化碳和硫化物的污染最為嚴(yán)重。同時(shí),二氧化碳的排放也會(huì)加劇溫室效應(yīng)。金屬鍛造中排放的.廢棄物主要包括廢油、廢液和廢渣,其中既有燃燒后的煤炭殘?jiān)、燃油廢料,也有金屬邊角料和使用后的機(jī)器潤(rùn)滑油,部分廢棄物可降解性差、污染性大,如不經(jīng)過(guò)充分處理,對(duì)自然環(huán)境將造成惡劣的影響。金屬鍛造中需要使用許多大型機(jī)械,機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大的噪音,給周邊居民生活帶來(lái)影響。
2金屬鍛造中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用
目前,在金屬鍛造中節(jié)能技術(shù)和節(jié)能工藝的應(yīng)用主要包括以下三個(gè)方面。
2.1節(jié)能工藝與設(shè)備
。1)冷擠壓和冷鍛:在傳統(tǒng)金屬鍛造流程中,加熱及熱處理工藝所消耗的能源超過(guò)整個(gè)工藝流程的75%以上,為有效節(jié)約能源消耗,冷鍛工藝應(yīng)運(yùn)而生。冷鍛工藝是在物料再結(jié)晶溫度下的成型加工,并在回復(fù)溫度以下進(jìn)行鍛造。目前,在許多行業(yè)如汽車零件和部分電子設(shè)備生產(chǎn)中,冷鍛工藝已經(jīng)得到了推廣應(yīng)用,在鍛件質(zhì)量進(jìn)一步提高的基礎(chǔ)上,節(jié)能效果非常顯著。見下圖:圖1冷鍛制造的燈殼散熱器
。2)等溫鍛造:等溫鍛造是將模具和坯料加熱到鍛造溫度后,在此溫度下進(jìn)行低應(yīng)變速率變形的塑性加工工藝。等溫鍛件在最終成型階段的形變變化比較緩慢,有利于把握其形變程度,從而獲得接近無(wú)余量的鍛件精度,明顯減少了金屬材料的消耗。
(3)改造電液錘:隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,經(jīng)過(guò)改造的電液錘能效大幅度提升,其能源利用率提高到了15%-20%,同時(shí),其驅(qū)動(dòng)動(dòng)力由鍋爐蒸汽改為電力驅(qū)動(dòng),鍋爐燃煤帶來(lái)的粉塵污染有所減少,環(huán)境效益有所提升。
(4)改造冷卻水循環(huán)系統(tǒng):鍛造設(shè)備時(shí),為了維系系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)需要使用大量的冷卻水,尤其是中頻爐和熱處理爐的消耗最大。通過(guò)對(duì)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行改造,設(shè)置調(diào)節(jié)水池和潛水泵,將鍛造過(guò)程中的冷卻水循環(huán)、反復(fù)使用,可以顯著減少水資源的浪費(fèi)。
2.2工藝流程的節(jié)能
。1)生產(chǎn)線節(jié)能:生產(chǎn)線節(jié)能主要包括以下三個(gè)方面的內(nèi)容:一是循環(huán)使用高溫廢氣,按照溫度梯度,多級(jí)利用加熱爐廢氣中的熱量,如等溫鍛造時(shí)加熱模具和保溫設(shè)備都可以使用加熱爐廢氣來(lái)實(shí)現(xiàn);二是采用連鑄連鍛工藝,在同一套模具內(nèi),先進(jìn)行鑄造,鑄造完成后立刻鍛打,從而避免在鑄件冷卻后對(duì)其重新加熱所造成的能源浪費(fèi);三是利用熱處理工藝余熱,把加熱爐置于鍛打工藝之后,通過(guò)余熱淬火、余熱等溫、余熱正火等手段,充分利用鍛件保存的熱量。
(2)鍛打過(guò)程節(jié)能:對(duì)鍛打力度和鍛打順序進(jìn)行科學(xué)調(diào)控,可以有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能。在具體操作過(guò)程中,可在計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)中插入節(jié)能型工藝數(shù)據(jù),并通過(guò)系統(tǒng)評(píng)估,找到能耗和成本相對(duì)最低的工藝流程,以實(shí)現(xiàn)節(jié)能生產(chǎn)。
2.3生產(chǎn)調(diào)度節(jié)能
生產(chǎn)調(diào)度是對(duì)等待加工的工件以及生產(chǎn)線和機(jī)器進(jìn)行合理調(diào)配,安排工件被機(jī)器生產(chǎn)的先后順序的過(guò)程。合理分配生產(chǎn)系統(tǒng)的資源,可以優(yōu)化生產(chǎn)指標(biāo)、提高工作效率、減少資源浪費(fèi)。在金屬鍛造中,主要可以從三個(gè)方面對(duì)生產(chǎn)調(diào)度進(jìn)行優(yōu)化。一是鍛件裝爐。主要是通過(guò)合理分配鍛件材料,提高加熱爐的使用率;二是鍛件出爐。主要是通過(guò)降低保溫時(shí)間、減少開爐次數(shù)等方法,做好鍛件出爐與鍛件鍛打之間的銜接;三是鍛件鍛打。充分考慮鍛打的步驟和每一階段需要的材料和時(shí)間,盡可能縮短鍛打設(shè)備等待時(shí)間。
3結(jié)語(yǔ)
金屬鍛造是重工業(yè)發(fā)展的基石,而當(dāng)前金屬鍛造行業(yè)仍然有著很多提升的空間。本文對(duì)金屬鍛造的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析,并針對(duì)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用作了重點(diǎn)分析希望有助于促進(jìn)各類工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)中節(jié)能優(yōu)化技術(shù)的普及。
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