佟曉輝

(中國熱處理行業(yè)協(xié)會，北京 100101)

中國熱協(xié)代表團赴意大利CIEFFE公司考察訪問報告

佟曉輝

(中國熱處理行業(yè)協(xié)會，北京 100101)

近幾年來，隨著我國機械工業(yè)轉(zhuǎn)型升級步伐的推進(jìn)，熱處理行業(yè)在節(jié)能減排取得顯著成果的基礎(chǔ)上，兩化融合也有了深入的進(jìn)展。為了深入了解國際先進(jìn)的熱處理裝備信息化技術(shù)，中國熱處理行業(yè)協(xié)會于2014年5月，組織熱處理骨干企業(yè)技術(shù)主管和專家，赴意大利考察訪問了CIEFFE公司的信息化熱處理裝備及其建設(shè)的數(shù)字化熱處理車間。訪問期間，CIEFFE公司高層技術(shù)主管詳細(xì)介紹了該公司熱處理裝備的最新技術(shù)進(jìn)展，并就代表團所提出的問題進(jìn)行了技術(shù)交流。這是中國熱處理行業(yè)協(xié)會第三次訪問CIEFFE公司，不僅加深了CIEFFE公司與我國熱處理界同仁的感情，也增強了我國熱處理界對歐洲先進(jìn)熱處理技術(shù)的感性認(rèn)識。具體情況向行業(yè)同仁匯報如下。

1 CIEFFE公司簡況

CIEFFE公司成立于1985年，是意大利一家著名的熱處理及工業(yè)加熱設(shè)備制造企業(yè)，從事各類熱處理設(shè)備設(shè)計和制造，是目前歐洲熱處理爐行業(yè)最具規(guī)模、技術(shù)最先進(jìn)、最具競爭力的專業(yè)公司之一，制造的主要熱處理設(shè)備有:多用爐(油淬、水淬、鹽浴等溫淬火)生產(chǎn)線、網(wǎng)帶爐生產(chǎn)線、真空爐、滲氮爐、井式爐、輥底爐、推桿爐、氣氛發(fā)生器等。其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于:汽車工業(yè)、機械制造、航空、航天、兵器、標(biāo)準(zhǔn)件、紡織機械、電子、家電和專業(yè)熱處理企業(yè)。近年來該公司的熱處理爐憑借其先進(jìn)的技術(shù)成功地進(jìn)入多家德國知名企業(yè)，如SHU、克虜伯、Stihl等。

2 CIEFFE公司主要產(chǎn)品

CIEFFE公司主要產(chǎn)品如下:

1)LLF型可控氣氛多用爐熱處理生產(chǎn)線。冷卻方式在油冷、保護(hù)氣氛氣冷的基礎(chǔ)上，擴展為水溶介質(zhì)和鹽浴等溫冷卻，擴大了多用爐的應(yīng)用領(lǐng)域?？煽貧夥斩嘤脿t可以與回火爐(高溫、低溫)、清洗機、料車及料庫柔性地組成不同類型的多用爐生產(chǎn)線，配備自動控制系統(tǒng)，成為先進(jìn)的全自動多用爐生產(chǎn)線。目前，CIEFFE工業(yè)爐有限公司已生產(chǎn)了300多條這種全自動多用爐生產(chǎn)線，在歐洲廣泛應(yīng)用。

2)低壓真空滲碳生產(chǎn)線。CIEFFE公司將先進(jìn)的航空空中加油技術(shù)用于低壓真空滲碳爐設(shè)計，實現(xiàn)了將常規(guī)的雙室低壓真空滲碳爐設(shè)計為固定式真空滲碳模塊和移動式真空冷卻模塊，完成了兩個模塊真空對接以及冷卻模塊與高壓氣路、冷卻水路的對接。此設(shè)計可以實現(xiàn)一個移動式真空冷卻模塊對應(yīng)多個固定式真空滲碳模塊或固定式真空加熱模塊，具有柔性強、自動化程度高，對于多個模塊，可以大大減少投資等優(yōu)點。

3)FNC-TT型生產(chǎn)線。網(wǎng)帶加熱主爐獨特的設(shè)計，采用導(dǎo)流馬弗，直軸大功率風(fēng)扇，增加了氣氛和溫度均勻性。根據(jù)用戶要求，將裝料系統(tǒng)、清洗機、網(wǎng)帶加熱主爐、網(wǎng)帶回火爐、冷卻系統(tǒng)組成各類網(wǎng)帶爐生產(chǎn)線。

4)NVC爐型。NVC是最新的爐型，可用于滲氮、氮碳共滲、保護(hù)氣氛回火、退火以及真空/保護(hù)氣氛復(fù)合熱處理，可方便地與自動裝卸料系統(tǒng)組合?？梢圆捎秒娂訜峄蛉?xì)饧訜?，可以集成到包括料庫、裝卸料車、清洗機的全自動生產(chǎn)線中，并可實現(xiàn)計算機管理監(jiān)控。

5)其它特殊爐型。全自動帶式爐生產(chǎn)線、全自動輥底爐生產(chǎn)線、全自動輥底爐貝氏體等溫淬火生產(chǎn)線、全自動鋁合金熱處理生產(chǎn)線、全自動高產(chǎn)貴金屬材料退火生產(chǎn)線等。

6)清洗機。近年來開發(fā)的高性能清洗機產(chǎn)品包括:WCF系列箱式清洗機(有1～4個槽)、PCF系列井式清洗機(可以有一或多個槽)、NCF系列帶式清洗機和CCF系列滾筒式清洗機，在此基礎(chǔ)上，可以升級超聲波清洗，帶有真空干燥功能。CCF系列滾筒式清洗機可連接網(wǎng)帶爐，用于螺栓、螺母熱處理的輸送帶式生產(chǎn)線。

7)爐子的自動控制軟件。主要有兩種:一是Demig的PROSYS 2套裝軟件，可實現(xiàn)區(qū)域自動化管理和滲碳或滲氮工藝控制;二是FORNI WIN軟件，可用于不包括滲碳的連續(xù)爐，簡單而先進(jìn)。另外，根據(jù)用戶的選擇，也可增加和集成設(shè)備，確保迅速、及時解決用戶的任何現(xiàn)場問題。

3 CIEFFE公司產(chǎn)品的技術(shù)特點

3.1 自動化的生產(chǎn)方式

隨著計算機控制技術(shù)的發(fā)展，歐洲發(fā)達(dá)國家近幾年來的新增可控氣氛多用爐生產(chǎn)線已廣泛采用自動運行方式，傳統(tǒng)的操作者站在料車上通過控制按鈕操作的半自動方式已被淘汰。采用自動生產(chǎn)方式，操作者只需要將產(chǎn)品的信息和工藝號輸入控制計算機中，并且將裝好的料筐放在備料臺上，按下啟動程序按鈕即可。計算機系統(tǒng)將自動地控制全部過程，如:將工件送入清洗機進(jìn)行前清洗→送入可控氣氛多用爐中加熱、滲碳、淬火→送入清洗機中進(jìn)行后清洗→送入回火爐中回火→送至卸料臺上。上述過程無人在爐前操作。

為確保安全，通常用圍欄將上述區(qū)域封閉，只有需要檢修、維護(hù)時，才有人進(jìn)入。當(dāng)然，全自動生產(chǎn)線不僅僅是計算機控制技術(shù)，還需要提高設(shè)備本身的機械制造精度、機械強度以及傳動部件的可靠性;并且采用先進(jìn)的激光定位系統(tǒng)，以確保料車可以準(zhǔn)確地停靠在指定的設(shè)備前。

3.2 多功能組合系統(tǒng)和爐料柔性排產(chǎn)系統(tǒng)

圖1 SHU多用爐生產(chǎn)現(xiàn)場Fig.1 Production locale of SHU multi-purpose furnace

圖2 PASELLO多用爐、氮化爐組合生產(chǎn)線Fig.2 Combination production line of PASELLO multi-purpose furnace and nitriding furnace

在一條生產(chǎn)線上組合多用爐、氮化爐、清洗機、回火爐等各種熱處理設(shè)備，使生產(chǎn)線的功能更多樣化，提高設(shè)備的綜合利用率。采用一臺服務(wù)器對生產(chǎn)線全部設(shè)備實行柔性排產(chǎn)，所有的工作如:工藝編制、備料、卸料、檢驗、設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)全部在早班完成。中、夜班設(shè)備自動運行，無人操作。這樣極大地解放了生產(chǎn)力、提高了生產(chǎn)效率、徹底改善了熱處理操作人員的工作條件，改變了傳統(tǒng)的熱處理操作人員三班運轉(zhuǎn)的工作方式。例如:CIEFFE公司在SHU公司采用10臺多用爐組成生產(chǎn)線，配置多達(dá)120個備料臺。操作者在周五將工件裝入工裝，送入生產(chǎn)線。周六、周日僅有少量人員值班。周一上班時對已完成的工件卸料。上述系統(tǒng)還可設(shè)置優(yōu)先等級，確保需要的產(chǎn)品優(yōu)先完成。

3.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控、操作及故障診斷

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和無線通訊技術(shù)的發(fā)展使遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷和遠(yuǎn)程操作成為可能，從而極大地方便了設(shè)備的使用、維修和管理。近幾年歐洲新增的可控氣氛多用爐生產(chǎn)線普遍配有遠(yuǎn)程系統(tǒng)。其優(yōu)勢如下:

1)管理人員無論晚上在家里或出差在外均可隨時通過互聯(lián)網(wǎng)了解設(shè)備的運行情況，如溫度、碳勢、時間等工藝執(zhí)行情況，每臺設(shè)備正在加工的零件信息等。

2)將設(shè)備與主管人員的手機設(shè)置在通訊狀態(tài)，設(shè)備發(fā)生故障時，手機會自動獲得報警信號。即使在中、夜班時間或休息日設(shè)備自動運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，主管人員也可及時得到設(shè)備故障報警，從而及時趕到現(xiàn)場解決突發(fā)問題。

3)設(shè)備發(fā)生故障時，設(shè)備廠家的技術(shù)支持人員可以通過互聯(lián)網(wǎng)檢查、診斷故障原因，從而幫助用戶解決問題。

3.4 爐溫均勻性可調(diào)

傳統(tǒng)的多用爐主要通過爐膛的砌筑結(jié)構(gòu)、加熱元件的位置分配以及氣氛循環(huán)的能力來實現(xiàn)工作區(qū)內(nèi)的爐溫均勻性，一般要求達(dá)到±5℃。實踐證明，新的爐子一般能夠達(dá)到或接近該精度。但是使用一定時間后，爐溫均勻性均會下降。一旦出現(xiàn)均勻性不能達(dá)到要求，則沒有有效的方法解決，只能縮小有效加熱區(qū)。

CIEFFE公司提出了一種新的解決方案，即在爐子的懸空底板下面安裝兩組導(dǎo)流旋板。在某個區(qū)域出現(xiàn)溫度偏高或偏低時，通過調(diào)整所對應(yīng)部位的導(dǎo)流旋板的角度，增加或減少該區(qū)域熱爐氣的流量，從而調(diào)整該區(qū)域的溫度。實踐證明，該方法非常有效。

3.5 加熱室快速降溫

目前廣泛采用的滲碳工藝包括升溫、強滲、擴散、降溫、均溫、淬火等幾個部分。當(dāng)裝載量較大時，若將爐溫從930℃降至860℃或更低的淬火溫度，則需要較長的時間。

為提高生產(chǎn)效率，CIEFFE公司的先進(jìn)辦法是將前室中溫度較低的爐氣通過一臺風(fēng)機抽至加熱室中，如此循環(huán)，可迅速降低加熱室中的溫度至淬火溫度，從而顯著提高生產(chǎn)率。

3.6 高效清洗新技術(shù)

近年來人們發(fā)現(xiàn)較好的清洗效果可以顯著提高產(chǎn)品的熱處理質(zhì)量。因此，開發(fā)更好的清洗機已成為提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效手段。新型的清洗機可采用單槽、雙槽、三槽、四槽或更多的清洗液槽結(jié)構(gòu)，清洗室和水槽分開。清洗室采用更好的的密封結(jié)構(gòu)。室內(nèi)裝有噴淋系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和循環(huán)風(fēng)扇。以雙槽清洗機為例，清洗過程如下:1)工件進(jìn)入清洗室后由第一液槽中的泵將第一液槽中的濃清洗液泵入清洗室，對工件進(jìn)行浸泡、工件上下運動、溢出表面浮油等臟物、清洗液回流液槽、噴淋(同時工件上下運動);2)然后系統(tǒng)自動切換至第二種介質(zhì)，重復(fù)上述過程;3)兩種介質(zhì)清洗完成后，清洗室內(nèi)的加熱器將工件加熱至120℃，從而使水全部汽化，并且通過風(fēng)機排除。風(fēng)機后接有冷凝系統(tǒng)，可將水分冷凝后送回水槽。4)風(fēng)機工作完成后，真空泵啟動，使清洗室內(nèi)形成負(fù)壓，從而進(jìn)一步排空殘存的水分。

3.7 高溫回火技術(shù)

高溫回火爐普遍采用保護(hù)氣氛加熱方式，實現(xiàn)少無氧化加熱。例如:回火爐采用密封結(jié)構(gòu)，配有氮-甲醇?xì)夥障到y(tǒng)，配有火簾、廢氣燃燒系統(tǒng)等。另外，為使工件完成回火時間后及時出爐，提高生產(chǎn)效率，爐頂還裝有水/爐氣換熱器，可迅速將爐溫降至200℃以下。

3.8 低溫回火技術(shù)

低溫回火爐在傳統(tǒng)的爐磚和保溫材料的內(nèi)部增加不銹鋼內(nèi)膽。傳動滾道、隔熱屏、導(dǎo)流板、風(fēng)扇和加熱器均裝在內(nèi)膽里，從而確保低溫加熱時產(chǎn)生油煙不會滲透到保溫材料里。這樣可有效地防止升高溫時的著火、爆炸。內(nèi)膽里的油污可用布擦干凈或升至450℃燒掉，應(yīng)而工件回火后更干凈。

3.9 控制元件的選擇

由于自動生產(chǎn)線對設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性提出了更高的要求，選用優(yōu)質(zhì)可靠的元器件、采用堅固穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)設(shè)計和先進(jìn)的控制方式極為重要。例如:料車行走采用激光定位，定位精度可以達(dá)到每百米±1 mm;料車裝卸料定位采用編碼器定位，便于實現(xiàn)與控制系統(tǒng)通訊;料車與控制系統(tǒng)之間采用無線通訊等。

圖3 意大利PASELLO熱處理公司的數(shù)字化車間Fig.3 Digital workshop of Italy PASELLO heat treatment company

4 用CIEFFE公司技術(shù)建設(shè)的數(shù)字化熱處理車間

意大利的PASELLO公司是一家專業(yè)熱處理廠，90%選用吉埃斐工業(yè)爐有限公司的設(shè)備，擁有兩條全自動熱處理生產(chǎn)線。其中一條全自動熱處理生產(chǎn)線包括三臺可控氣氛多用爐、兩臺清洗機、四臺回火爐和三臺臥式預(yù)抽真空氮化爐，將常規(guī)的多用爐生產(chǎn)線與真空氮化爐組成了功能更強大的全自動熱處理生產(chǎn)線。另一條全自動熱處理生產(chǎn)線包括1臺固定式真空滲碳模塊、1臺固定式真空滲氮模塊、1臺移動式真空冷卻模塊、1臺真空回火爐和1臺清洗機。

Proterm公司擁有吉埃斐工業(yè)爐有限公司一條全自動熱處理調(diào)質(zhì)生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線配有自動裝/卸料系統(tǒng)和立體倉庫。該生產(chǎn)線采用天然氣加熱，每小時可處理5 t鍛件的退回、正火或調(diào)質(zhì)處理。

PASELLO熱處理公司和Proterm公司均有完善的煙氣(塵)排放均有處理設(shè)施，保證排放符合歐洲環(huán)保要求，圖4是代表團在熱處理車間外拍攝的藍(lán)天白云。

5 幾點認(rèn)識及體會

1)隨著計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)的新發(fā)展，當(dāng)今歐洲的可控氣氛多用爐生產(chǎn)線技術(shù)較上個世紀(jì)八、九十年代又有了長足的發(fā)展。自動化生產(chǎn)已成為可控氣氛多用爐生產(chǎn)線的標(biāo)準(zhǔn)配置。智能自動化控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展極大地解放了生產(chǎn)力，顯著降低員工的勞動強度;減少中、夜班和周末工作人員;降低員工操作的危險性，顯著降低人工成本;減少人工操作造成的誤操作，提高產(chǎn)品合格率。隨著我國工業(yè)轉(zhuǎn)型的快速推進(jìn)，歐洲這種先進(jìn)的可控氣氛多用爐和智能自動化控制遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)將成為熱處理行業(yè)實現(xiàn)兩化深度融合的基礎(chǔ)，達(dá)到更高水平的清潔生產(chǎn)和節(jié)能減排。

2)歐洲熱處理車間信息化管理非常完善，意大利的PASELLO公司只有員工15人，但每年可完成產(chǎn)值450萬歐元。PASELLO公司規(guī)模與我國大多數(shù)熱處理企業(yè)相當(dāng)，該公司依靠信息化管理保證產(chǎn)品質(zhì)量和清潔生產(chǎn)。這個公司的狀況，促動我們應(yīng)加快在推進(jìn)清潔生產(chǎn)工作中加大“兩化融合”工作力度。

圖4 意大利PASELLO熱處理公司的煙氣處理系統(tǒng)Fig.4 Flue gas processing system of Italy PASELLO heat treatment company

3)此次考察的熱處理公司，煙氣(塵)排放均有處理設(shè)施。尤其值得重視的是SHU公司的EHT工廠，2004年后安裝的新熱處理設(shè)備，采用了完全燃燒的新技術(shù)，不僅排放氣體達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，熱處理車間空氣環(huán)境也煥然不同，沒有了傳統(tǒng)熱處理車間的那種氣味。我國熱處理行業(yè)目前正在推廣熱處理煙氣(塵)排放前處理技術(shù)和裝備，如果完全燃燒技術(shù)是更加先進(jìn)的方法，我國熱處理行業(yè)應(yīng)考慮迎頭趕上。

4)滲氮車間氨氣味道刺鼻，甚至睜不開眼睛，這是我國熱處理車間的一個突出特點，而在歐洲幾家企業(yè)的真空滲氮技術(shù)應(yīng)用效果極佳，車間里沒有一絲氨氣味道。我國真空滲氮技術(shù)剛剛起步，尚不十分成熟，應(yīng)加大開發(fā)和推廣力度。

6 致謝

CIEFFE公司和其兩個用戶均給代表團留下了深刻的印象。其先進(jìn)的全自動熱處理生產(chǎn)線充分體現(xiàn)了當(dāng)前歐洲先進(jìn)的熱處理技術(shù)水平，這也將是我國熱處理行業(yè)發(fā)展的方向。作為CIEFFE集團公司的子公司吉埃斐工業(yè)爐(上海)有限公司也將為我國熱處理行業(yè)的兩化深度融合提供全面的技術(shù)服務(wù)。中國熱協(xié)代表團全體成員感謝CIEFFE公司Marco Boscolo先生和Francesco Pieropan先生的熱情接待，感謝吉埃斐工業(yè)爐(上海)有限公司范寒晉總經(jīng)理、張眾慶副總經(jīng)理和郭春華經(jīng)理的大力協(xié)助及細(xì)致安排。

Report on Delegation of China Heat Treatment Association to Visit Italy CIEFFE Company

TONG Xiao-hui
(China Heat Treatment Association，Beijing 100101，China)

TG154.4

A

1673-4971(2014)05-0007-05

2014-08-12

佟曉輝(1956-)，男，工學(xué)碩士，研究員級高工，主要從事金屬材料熱處理及耐磨、減摩技術(shù)研究。

聯(lián)系電話:13501062859;E-mail:txh@chta.org.cn