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為了進(jìn)一步提高軸承鍛件球化退火質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。我公司采用了杭州金舟科技股份有限公司研發(fā)生產(chǎn)Z新型GKT2-15周期式生產(chǎn)換熱雙層U型球化退火爐作為新的軸承鍛件球化退火設(shè)備。自2016年3月投入使用至今。經(jīng)近一年生產(chǎn)實(shí)踐表明，該設(shè)備性能穩(wěn)定，退火質(zhì)量可靠。由于采用了保護(hù)氣氛，沒(méi)有氧化皮，改善了車加工環(huán)境。節(jié)省了原材料，降低了生產(chǎn)成本。

1.設(shè)備組成

GKT2-15周期式生產(chǎn)換熱雙層U型球化退火爐由雙層（上進(jìn)下出）料臺(tái)、雙層（上進(jìn)下出）真空室、退火爐爐體、預(yù)抽真空系統(tǒng)、電控、溫控及自動(dòng)控制系統(tǒng)、氮?dú)饪刂葡到y(tǒng)、丙烷氣體控制系統(tǒng)、碳勢(shì)控制系統(tǒng)等組成，如圖1所示。

2.工藝流程

具體制定的工藝流程為：進(jìn)料→上層真空換氣室→上層冷熱交換室（余熱利用）→升溫→保溫→快冷→等溫→緩冷→下層冷熱交換室（余熱利用）→下層真空換氣室→出料。

3.生產(chǎn)線的主要特點(diǎn)

（1）傳動(dòng)方式

GKT2-15周期式生產(chǎn)換熱雙層U型球化退火爐傳動(dòng)采用變頻調(diào)速電機(jī)，根據(jù)工藝要求可以調(diào)整輥棒速度。通過(guò)PLC控制自動(dòng)進(jìn)出料，自動(dòng)進(jìn)料：工件擺放好后，按進(jìn)料傳動(dòng)按鈕，減速機(jī)通過(guò)鏈傳動(dòng)帶動(dòng)上料臺(tái)托輥，帶動(dòng)料架上的料筐前進(jìn)觸及進(jìn)料臺(tái)的光電開關(guān)，傳動(dòng)停止，排料完成。自動(dòng)出料：減速機(jī)通過(guò)鏈傳動(dòng)帶動(dòng)下料臺(tái)托輥，帶動(dòng)料架上工件前進(jìn)觸及出料臺(tái)開關(guān)，傳動(dòng)停止，出料完成，人工卸料。

除了料筐的排料、卸料、吊裝由人工完成外，料筐進(jìn)入真空室抽氣和充入氮?dú)狻⑼嘶痤A(yù)熱、升溫加熱、保溫、快冷、等溫、緩冷和快速冷卻等過(guò)程全部按工藝程序自動(dòng)完成。

（2）加熱方式

退火爐采用電輻射管加熱，輻射管水平均布與傳動(dòng)輥的上下層面上。輻射管結(jié)構(gòu)先進(jìn)合理，電控、溫控采用移項(xiàng)觸發(fā)技術(shù)，能有效的保護(hù)功率調(diào)功器的使用壽命，完全滿足球化退火工藝要求。加熱采用上下輻射管，有利于爐溫均勻，輻射管從側(cè)面插入，維修方便，在不停爐時(shí)就可實(shí)現(xiàn)維修。加熱區(qū)根據(jù)生產(chǎn)和工藝要求，設(shè)計(jì)合理的長(zhǎng)度。由于整條生產(chǎn)線控溫系統(tǒng)采用模塊化，無(wú)觸點(diǎn)浪涌控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)加熱。

（3）控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)包括電控、溫控、氣氛控制、過(guò)程控制系統(tǒng)，集中安裝在控制柜中，并采用計(jì)算機(jī)控制，具備工藝設(shè)定、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)顯示和記錄、歷史數(shù)據(jù)查詢、生產(chǎn)管理等功能，如圖2所示。控制系統(tǒng)可控制爐子按給定的工藝自動(dòng)完成退火過(guò)程，并在計(jì)算機(jī)顯示屏顯示各區(qū)設(shè)定溫度、實(shí)際溫度，顯示設(shè)定及實(shí)際輥速，顯示過(guò)程重要工藝參數(shù)、故障、報(bào)警信息，并有物料的相對(duì)位置的模擬顯示。

電控、溫控系統(tǒng)采用具備人工智能儀表，單偶雙芯雙表，一點(diǎn)控溫，一點(diǎn)檢測(cè)，保證爐溫準(zhǔn)確、可靠�？刂葡到y(tǒng)、較多采用了先進(jìn)、可靠的傳感技術(shù)。爐門的升降、料箱的進(jìn)出，這一過(guò)程均按設(shè)定的程序自動(dòng)完成。加熱爐內(nèi)設(shè)有氧探頭，提供氧勢(shì)信號(hào)給碳勢(shì)儀表，并對(duì)爐內(nèi)的氧勢(shì)（碳勢(shì)）進(jìn)行自動(dòng)控制。

（4）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)具有工藝設(shè)定編程、在線控制、在線記錄、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理功能及追溯功能，可儲(chǔ)存20余條工藝曲線，便于現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)調(diào)用。保留生產(chǎn)過(guò)程中的主要參數(shù)、進(jìn)出料數(shù)據(jù)及工藝曲線，并可查詢、顯示及打印。可實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)（如加熱溫度、時(shí)間等）的輸入與更改。

（5）安全裝置

用于實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)安全措施，設(shè)有安全切斷電源及聲光報(bào)警，具有故障報(bào)警顯示及自診斷功能。其中包括各動(dòng)力介質(zhì)管網(wǎng)的壓力、流量監(jiān)測(cè)、冷卻水溫，爐壓及保護(hù)氣氧含量檢測(cè)。如出現(xiàn)異常情況時(shí)，將發(fā)出聲光報(bào)警并采取自動(dòng)控制、保護(hù)措施。

4.球化退火生產(chǎn)應(yīng)用

球化退火工藝曲線如圖3所示，接下來(lái)逐一進(jìn)行退火后的質(zhì)量檢測(cè)。

（1）球化退火硬度

鍛件退火后的硬度88～92 HRB，同一批退火后硬度差不大于2HRB。

（2）金相顯微組織

碳化物顆粒圓整度好，顆粒大小分布均勻。退火后金相顯微組織，按JB/T1255—2014標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定為2～3級(jí)。圖4為使用該爐進(jìn)行球化退火后的HM518410軸承套圈金相顯微組織圖片，按JB/T1255—2014標(biāo)準(zhǔn)第一級(jí)別圖評(píng)定為2級(jí)。

（3）脫碳層

在通入氮?dú)夂捅�烷氣，保證爐內(nèi)氧勢(shì)時(shí)，脫碳層深度為0.10～0.15mm。

5.能耗

退火后的每噸鍛件耗電在180～200kW·h，與目前國(guó)內(nèi)軸承行業(yè)退火爐，每噸耗電250kW·h左右相比耗電減少20%～30%。節(jié)能效果十分理想，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)、節(jié)能環(huán)保、自動(dòng)化退火的理想效果。

6.結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)近一年生產(chǎn)實(shí)踐表明，退火爐球化退火質(zhì)量完全符合JB/T1255—2014標(biāo)準(zhǔn)，球化退火質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

（2）GKT2-15周期式生產(chǎn)換熱雙層U型球化退火爐型結(jié)構(gòu)緊湊，控溫精確操作簡(jiǎn)便運(yùn)行可靠。同時(shí)由于對(duì)退火過(guò)程中的余熱進(jìn)行了有效利用。熱效率明顯提高，能耗明顯降低。經(jīng)濟(jì)效益顯著。

（3）GKT2-15周期式生產(chǎn)換熱雙層U型球化退火爐的設(shè)備參數(shù)都通過(guò)數(shù)字顯示，全部電氣循環(huán)控制，采用可編程序控制器控制。整線實(shí)行計(jì)算機(jī)控制，具備工藝設(shè)定、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)顯示和記錄、歷史數(shù)據(jù)查詢，生產(chǎn)能力管理等功能�？刂坪驮O(shè)定過(guò)程一目了然，使輸出的技術(shù)參數(shù)精確可控。

（4）在加熱過(guò)程中，爐內(nèi)在抽真空的基礎(chǔ)上再通入氮?dú)饧氨�烷氣體。并通過(guò)氣氛控制系統(tǒng)對(duì)爐內(nèi)碳勢(shì)進(jìn)行有效控制，實(shí)現(xiàn)保護(hù)氣氛加熱。球化退火后的工件光潔整潔，沒(méi)有氧化皮產(chǎn)生，脫碳層也大大的減少。給車加工帶來(lái)較大方便。改善了車加工環(huán)境。同時(shí)，由于沒(méi)有氧化皮和較少的脫碳層，鍛件留量可以適當(dāng)減少。在一定程度上減少了材料消耗。

（5）球化退火實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)、高效、低耗及連續(xù)生產(chǎn)目標(biāo)。符合目前我們國(guó)家倡導(dǎo)的務(wù)實(shí)高效、節(jié)能減排、持續(xù)改進(jìn)的產(chǎn)業(yè)政策。

（6）由于退火爐屬自動(dòng)化控制，人機(jī)協(xié)調(diào)，勞動(dòng)強(qiáng)度大為減輕。該裝備已實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)，只需要一個(gè)人協(xié)同看護(hù)生產(chǎn)。