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    熱處理車間或工廠設(shè)計


    1 工廠設(shè)計一般程序


    1. 1 設(shè)計階段

    1. 設(shè)計前期工作
    (1) 制定行業(yè)規(guī)劃。根據(jù)國家和地區(qū)中長期發(fā)展規(guī)劃及產(chǎn)業(yè)政策,結(jié)合行業(yè)自身特點和發(fā)展規(guī)律,由政府主管部門或行業(yè)協(xié)會牽頭制定行業(yè)規(guī)劃。
    (2) 編制項目建議書。提出項目的輪廓設(shè)想,重點論證項目建設(shè)的必要性、目標(biāo)、主要技術(shù)原則、建設(shè)條件和經(jīng)濟效益等,為項目的決策提供初步的依據(jù),也是報主管部門批準(zhǔn)立項和列入計劃的依據(jù)。
    (3) 撰寫可行性研究報告。根據(jù)國家和地區(qū)行業(yè)發(fā)展規(guī)劃及產(chǎn)業(yè)政策,論證該項目的市場需求、關(guān)鍵技術(shù)、主要配套措施及投資效益和社會效益,以呈報主管部門核準(zhǔn)或備案。
    2 設(shè)計工作
    (1) 初步設(shè)計。對工程項目分車間和部門進行初步設(shè)計。
    (2) 施工設(shè)計。提供建筑工程施工圖。
    1.2 初步設(shè)計
    初步設(shè)計階段的任務(wù)是:根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和總體設(shè)計的要求,對車間的生產(chǎn)工藝、設(shè)備、人員、部門設(shè)置、物料需求和流動、設(shè)備布置等進行設(shè)計,計算工藝投資,并對車間建筑、結(jié)構(gòu)、供電、供水、動力、采暖通風(fēng)和環(huán)境治理等提出設(shè)計要求,保證設(shè)計的完整和協(xié)調(diào)。工藝部分初步設(shè)計的內(nèi)容如下:
    (1) 車間生產(chǎn)綱領(lǐng)、車間任務(wù)、生產(chǎn)協(xié)作關(guān)系。
    (2) 生產(chǎn)類型、生產(chǎn)組織方式。
    (3) 車間組成。
    (4) 工藝分析及設(shè)備選型。
    (5) 計算設(shè)備、人員、面積和公用動力需要量。
    (6) 輔助部門。
    (7) 車間運輸。
    (8) 繪制工藝設(shè)備平面布置圖、剖面圖,編制設(shè)備明細表、計算工藝投資。
    (9) 計算確定工作人員。
    (10) 向土建、公用、總圖、環(huán)保、節(jié)能、技經(jīng)等專業(yè)提出設(shè)計任務(wù)資料。
    (11) 編寫車間工藝設(shè)計說明書。
    (12) 提出非標(biāo)設(shè)計任務(wù)書。

    1.3 施工設(shè)計

    施工設(shè)計是將初步設(shè)計進一步深化和具體化,以滿足施工、安裝、調(diào)試和驗收的要求。施工設(shè)計的內(nèi)容如下:
    (1) 確定設(shè)備型號、規(guī)格、數(shù)量及其在車間的布置和詳細的安裝尺寸。
    (2) 完成工藝設(shè)備和起重運輸設(shè)備的安裝設(shè)計。
    (3) 提出廠房、構(gòu)筑物和公用專業(yè)(采暖、通風(fēng)、給排、動力、電氣、安全環(huán)保等)施工設(shè)計的工藝要求、圖樣和說明。
    (4) 確定車間設(shè)備的基礎(chǔ)和地下構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)、尺寸等。
    (5) 繪車間管線匯總圖。
    (6) 確定車間工藝投資。



    2 熱處理車間分類和特殊性


    2.1 熱處理車間分類

    1. 按工件分類
    (1) 原材料及毛坯熱處理車間(或稱第一熱處理車間):承擔(dān)鍛件、鑄件毛坯熱處理任務(wù),主要實施退火、正火、調(diào)質(zhì)等預(yù)備熱處理工藝。這類車間也可附設(shè)在鍛造、鑄造等車間內(nèi)。
    (2) 半成品及成品熱處理車間(或稱第二熱處理車間):承擔(dān)產(chǎn)品最終的熱處理任務(wù),主要實施淬火、回火、滲碳、感應(yīng)加熱淬火等熱處理,以達到產(chǎn)品最終技術(shù)要求。這類車間常獨立設(shè)置,與機加工車間相鄰或設(shè)在機加工車間內(nèi)。
    (3) 工具及機修件熱處理車間:一般承擔(dān)自制工具及機修件的毛坯熱處理和最終熱處理。
    2. 按工藝及設(shè)備分類
    (1) 可控氣氛熱處理車間。
    (2) 感應(yīng)加熱熱處理車間。
    (3) 真空熱處理車間。
    3. 按生產(chǎn)規(guī)模分類
    (1) 小型熱處理車間:熱處理件年生產(chǎn)綱領(lǐng)≤1000t;
    (2) 中型熱處理車間:熱處理件年生產(chǎn)綱領(lǐng)為1000~3000t;
    (3) 大型熱處理車間:熱處理件年生產(chǎn)綱領(lǐng)>3000t;
    (4) 重型熱處理車間:重型、礦山機器廠等重型工廠熱處理車間。

    2.2 熱處理車間生產(chǎn)的特殊性

    1. 操作環(huán)境特殊性
    (1) 高溫操作。
    (2) 有多種易燃易爆介質(zhì)(液體或氣體)。
    (3) 存在廢氣、廢液、粉塵和電磁污染物。
    (4) 工作地有較多水油槽和地坑。
    (5) 工件堆放量較大。
    2. 設(shè)備裝置的特殊性
    (1) 多數(shù)設(shè)備較笨重,位置固定,不易移動。
    (2) 有較多的檢測、記錄、控制設(shè)備。
    (3) 有較多的電、氣、水管路。
    3. 工件的特殊性
    (1) 熱處理件的品種多和技術(shù)要求變化大,需檢測的項目多,如金相組織、硬度、滲層深度等。
    (2) 較易產(chǎn)生次品和返修品。
    (3) 熱處理件常有生銹、粘油、粘鹽等現(xiàn)象。
    (4) 工件的材質(zhì)和熱處理工藝常變更。


    3  熱處理車間生產(chǎn)任務(wù)和生產(chǎn)綱領(lǐng)


    3.1 生產(chǎn)任務(wù)
    根據(jù)項目設(shè)計規(guī)定的產(chǎn)品產(chǎn)量和分工,確定熱處理車間承擔(dān)的生產(chǎn)任務(wù)。

    3.2 生產(chǎn)綱領(lǐng) 

    生產(chǎn)綱領(lǐng)是指車間承擔(dān)的熱處理件的年生產(chǎn)量,是根據(jù)項目產(chǎn)品產(chǎn)量以及單臺

    產(chǎn)品熱處理件數(shù)量、重量和零件熱處理工藝要求,同時結(jié)合產(chǎn)品特點、企業(yè)生產(chǎn)工藝水平確定的備(廢)品率計算出產(chǎn)品熱處理綱領(lǐng),然后加上輔助專業(yè)提出的工具機修件數(shù)量(有協(xié)入件的熱處理車間還要加上協(xié)入件數(shù)量)綜合編制而成的。它決定了車間的規(guī)模,是確定工藝和選擇設(shè)備的依據(jù)。熱處理車間綱領(lǐng)以年生產(chǎn)重量(t/a即噸/年)表示,個別工藝如高、中頻感應(yīng)加熱表面淬火件以年生產(chǎn)件數(shù)(件/a即件/年) 表示。在編制綱領(lǐng)表時,應(yīng)將零件及工具、機修件等熱處理綱領(lǐng)分別列出,見表1 。

    ▼表1 熱處理生產(chǎn)綱領(lǐng)表


    3.3 工序綱領(lǐng) 

    根據(jù)產(chǎn)品零件的熱處理工藝要求,按工序分類統(tǒng)計計算。

    3.4 輔助生產(chǎn)綱領(lǐng) 

    自制工具、機修件的熱處理生產(chǎn)綱領(lǐng),應(yīng)由工具和機修車間的規(guī)模確定。



    4 車間工作制度及年時基數(shù)


    4.1 工作制度

    熱處理車間的工作制度,應(yīng)根據(jù)車間的規(guī)模、生產(chǎn)特點、工藝水平和類型區(qū)別對待,合理確定,以達到充分利用設(shè)備、節(jié)約能源、便于組織生產(chǎn)的目的。
    一般中小件的綜合熱處理車間或工段,高、中頻感應(yīng)加熱熱處理工段,采用二班制;部分生產(chǎn)周期長的,如滲碳淬火、碳氮共滲、滲氮等設(shè)備及連續(xù)生產(chǎn)線宜采用二班制或三班制。大型零件熱處理車間及大量生產(chǎn)的熱處理車間采用三班工作制。有的車間或設(shè)備雙休日不停產(chǎn),采用連續(xù)工作制。在加工流水線上的熱處理設(shè)備所采用的工作制度,應(yīng)與整個流水線的生產(chǎn)班次相適應(yīng)。小型熱處理工段,由于任務(wù)量小,負荷低,且無就近協(xié)作可能的,可采用一班制。個別設(shè)備采用二班或三班制。

    4.2 年時基數(shù)

    1. 設(shè)備設(shè)計年時基數(shù) 
    設(shè)備設(shè)計年時基數(shù)為設(shè)備在全年內(nèi)的總工時數(shù),等于在全年工作日內(nèi)應(yīng)工作的時數(shù)減去各種時間損失,見表2。

    ▼表2 熱處理車間設(shè)備設(shè)計年時基數(shù)


    2. 工人設(shè)計年時基數(shù) 
    熱處理車間工人年時基數(shù)見表3。

    ▼表3 熱處理車間工人設(shè)計年時基數(shù)



    5 工藝設(shè)計


    5.1 工藝設(shè)計的基本原則

    熱處理工藝設(shè)計是熱處理車間設(shè)計的中心環(huán)節(jié),是設(shè)備選擇的主要依據(jù)。熱處理車間工藝設(shè)計的基本原則如下:
    (1) 符合國家和項目所在地的行業(yè)發(fā)展規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)政策要求。
    (2) 在滿足產(chǎn)品技術(shù)要求的前提下,選擇的工藝設(shè)備技術(shù)先進、安全可靠、經(jīng)濟合理。
    (3) 積極推廣應(yīng)用少、無氧化熱處理工藝,如可控氣氛熱處理、真空熱處理及感應(yīng)熱處理工藝。
    (4) 積極穩(wěn)妥地應(yīng)用新工藝、新設(shè)備、新材料、新結(jié)構(gòu)及復(fù)合表面處理工藝。
    (5) 應(yīng)用清潔或少污染熱處理技術(shù),減少和防止環(huán)境污染,改善操作環(huán)境。
    (6) 應(yīng)用新型節(jié)能工藝和設(shè)備,節(jié)約能源。
    (7) 提高機械化、自動化程度,充分提高設(shè)備利用率,提高勞動生產(chǎn)率,減輕工人勞動強度。
    (8) 在滿足正常使用和安全間距的前提下,設(shè)備布置盡量緊湊,以縮短物流距離,節(jié)約廠房用地。
    (9) 應(yīng)用計算機控制技術(shù),實現(xiàn)工藝參數(shù)、 工藝過程及產(chǎn)品的自動檢測、控制與管理。

    5.2 工藝設(shè)計的內(nèi)容

    熱處理工藝設(shè)計的主要內(nèi)容有:
    (1) 分析產(chǎn)品零件的工作條件、失效形態(tài)和技術(shù)條件。
    (2) 制定熱處理零件在工廠生產(chǎn)過程中的加工路線,確定熱處理工序在其中的位置。
    (3) 制定熱處理工藝方案。
    (4) 編制熱處理工藝規(guī)程及工藝卡片。
    (5) 計算熱處理各工序的生產(chǎn)綱領(lǐng)。

    5.3 零件技術(shù)要求的分析

    零件技術(shù)要求是產(chǎn)品零件設(shè)計者通過對產(chǎn)品零件的服役條件和失效分析而制定的。從原則上講,熱處理工作者只需以技術(shù)要求作為依據(jù)來選擇和制定熱處理工藝,但經(jīng)常由于設(shè)計圖樣標(biāo)明的技術(shù)要求過于籠統(tǒng),使熱處理工藝制定發(fā)生失誤。例如,產(chǎn)品圖樣上標(biāo)注硬度要求,但有不同的熱處理方法可產(chǎn)生相同的硬度值和抗拉強度,而其沖擊韌度卻差別很大。有時不正確的熱處理雖可產(chǎn)生要求的性能指標(biāo),但可能產(chǎn)生不適應(yīng)使用條件要求的組織。因此,在工藝設(shè)計時,應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品零件的工作條件和主要的失效形態(tài),優(yōu)化熱處理工藝,以滿足零件實際使用要求。

    5.4 零件加工路線和熱處理工序的設(shè)置

    零件加工路線是零件從毛坯生產(chǎn)、加工處理到裝配成產(chǎn)品所經(jīng)過的整個加工過程。零件的加工路線是工廠生產(chǎn)組織的基礎(chǔ)。它涉及零件加工制造的總體方案、工序的組合和工序間的配合。常規(guī)零件加工路線中熱處理工序的設(shè)置如下:
    (1) 鑄鐵、鑄鋼、非鐵金屬鑄件,要求毛坯熱處理。其工藝包括正火、均勻化退火、等溫退火、球化退化、可鍛化退火,再結(jié)晶退火、消除內(nèi)應(yīng)力退火及人工時效(穩(wěn)定化處理)等,可于鑄造后在鑄造車間進行。
    (2)硬度要求在285HBW (30HRC) 以下的一般鍛件,可在機械加工前熱處理到要求的硬度。但是,當(dāng)機加工量較大有可能因加工而去掉較多的熱處理硬化層時,為保證足夠的硬化層,應(yīng)在粗加工后進行熱處理
    (3) 表面硬化和化學(xué)熱處理工序,一般應(yīng)在機加工后進行,熱處理后盡可能不再加工,或僅進行精加工,以保留硬化層和滲層壓應(yīng)力狀態(tài)。一些精度要求高,可使用特殊刀具加工的零件,也可在加工前熱處理。
    (4) 局部化學(xué)熱處理零件,當(dāng)生產(chǎn)量大時,非處理的部分應(yīng)用鍍層或涂層保護;當(dāng)批量小時,可采用機械保護或加工去除滲層等方法。
    (5) 零件冷拔、冷鐓、冷擠前后應(yīng)進行去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火、正火等熱處理工序。
    (6) 彈簧鋼絲冷繞制后應(yīng)進行回火處理。熱繞制的彈簧應(yīng)進行淬火和回火。
    (7) 表面淬火件一般要求進行預(yù)備熱處理。
    (8) 模具和刀具在毛坯鍛造后應(yīng)進行球化退火處理。

    5.5 熱處理工藝方案的制訂

    通常應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)要求,提出幾種可靠的熱處理工藝方案進行對比性論證,選擇出最佳的工藝方案來。一般論證的主要內(nèi)容如下:
    (1) 對產(chǎn)品零件技術(shù)要求的適應(yīng)性、工藝的先進性和可靠性、熱處理質(zhì)量的穩(wěn)定性。
    (2) 物料供應(yīng)及能源需求。
    (3) 設(shè)備、廠房的投資及折舊。
    (4) 生產(chǎn)運行成本和維護費用。
    (5) 對環(huán)境及勞動安全衛(wèi)生的影響。

    5.6 熱處理工序生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算

    熱處理工序生產(chǎn)綱領(lǐng)(退火、正火、滲碳等)是根據(jù)車間生產(chǎn)任務(wù)和熱處理工藝過程統(tǒng)計出來的。它是計算熱處理設(shè)備數(shù)量的依據(jù)。零件熱處理工序生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算見表4。
    ▼表4 零件熱處理工序生產(chǎn)綱領(lǐng)計算表



    6 熱處理設(shè)備的選型與計算

    設(shè)備選擇的基本原則是質(zhì)量安全可靠,能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品,高的生產(chǎn)效率,低的生產(chǎn)成本和良好的作業(yè)環(huán)境。

    6.1 熱處理設(shè)備選型的依據(jù)

    (1) 零件熱處理工藝要求、技術(shù)條件。
    (2) 零件的形狀、尺寸、重量和材質(zhì)。
    (3) 零件生產(chǎn)量和勞動量。
    (4) 熱處理所需的輔料及能源供應(yīng)。
    (5) 車間勞動安全衛(wèi)生和環(huán)保要求。
    (6) 設(shè)備投資和運行成本。
    (7) 與前后工序的關(guān)系和銜接。
    (8) 企業(yè)及車間的自動化、機械化、現(xiàn)代物流和現(xiàn)代管理要求。
    (9) 項目所在地及企業(yè)的特殊要求和條件。

    6.2 熱處理設(shè)備選型的原則

    1. 少品種大批量生產(chǎn)的熱處理設(shè)備的選型對于少品種批量熱處理件的生產(chǎn),應(yīng)根據(jù)工藝要求,優(yōu)先考慮組建各類全自動熱處理生產(chǎn)線,選用安全可靠、生產(chǎn)率高、運行成本低的連續(xù)式熱處理設(shè)備。
    2. 批量生產(chǎn)的熱處理設(shè)備的選型 對于批量熱處理件的生產(chǎn),原則上應(yīng)以連續(xù)式熱處理生產(chǎn)線為主;但由于熱處理件的品種規(guī)格較多,工藝和生產(chǎn)量常需調(diào)整,因此所選設(shè)備應(yīng)便于工藝和生產(chǎn)調(diào)整。
    3. 多品種單件生產(chǎn)的熱處理設(shè)備的選型對于多品種單件熱處理件的生產(chǎn),宜采用周期式熱處理設(shè)備,或以周期式熱處理設(shè)備組建局部機械化、自動化聯(lián)動線的方式。

    6.3 熱處理設(shè)備的選型

    1. 熱處理爐型的選擇 
    選擇熱處理爐型時,應(yīng)根據(jù)熱處理件特點、工藝要求和批量,合理選擇爐型。以下是幾種常用的爐型選擇:
    (1) 汽車齒輪類滲碳零件,大批量生產(chǎn)時,一般選用推桿式連續(xù)滲碳淬火自動線;中批量生產(chǎn)時,選用密封箱式爐組成聯(lián)動線;小批量生產(chǎn)時,應(yīng)優(yōu)先選用密封箱式爐完成滲碳淬火,盡量避免使用井式滲碳爐,以避免工件在空氣介質(zhì)中入油淬火帶來的表面氧化脫碳。
    (2) 軸承類零件,根據(jù)零件大小,一般選用輥底式爐、鑄鏈?zhǔn)綘t、推桿式爐或網(wǎng)帶式爐組。成自動生產(chǎn)線;而滾珠多選用鼓形爐組成的自動生產(chǎn)線。
    (3) 長軸件,大批量時,選用輥底式爐生產(chǎn)線(也可選用感應(yīng)加熱淬火回火自動生產(chǎn)線);小批量時,選用井式爐或臺車爐。
    (4) 大件及長板件,選用步進式爐或臺車式爐。
    (5) 中小標(biāo)準(zhǔn)件,選用鑄鏈爐、網(wǎng)帶式爐、振底爐。
    (6) 工具、模具、刃具,優(yōu)先選用真空爐,也可選用流態(tài)粒子爐、鹽浴爐。
    (7) 鋼帶等退火件,推廣應(yīng)用保護氣氛罩式爐、井式爐和箱式爐。
    2. 熱處理爐生產(chǎn)率 
    熱處理爐生產(chǎn)率是指某熱處理爐在1h 內(nèi)可完成某熱處理工序零件的重量,即kg/h。它與爐型、功率、爐膛尺寸、工藝類型、零件裝夾方式等因素有關(guān)。幾種爐型單位爐底面積的平均生產(chǎn)率見表5。

    ▼表5 單位爐底面積的平均生產(chǎn)率
    參考指標(biāo)[單位:kg/ (m2·h) ]

    平均生產(chǎn)率是指熱處理爐在一般正常生產(chǎn)條件下所達到的生產(chǎn)率。熱處理爐產(chǎn)品樣本所標(biāo)出的生產(chǎn)率數(shù)值,通常是指該設(shè)備可能完成的最大生產(chǎn)率。車間設(shè)計時,應(yīng)根據(jù)零件或代表產(chǎn)品實際排料計算設(shè)備的平均生產(chǎn)率。幾種典型設(shè)備的平均生產(chǎn)率按如下方法計算:
    (1)周期作業(yè)爐的平均生產(chǎn)率P:

    (2)推桿式爐的平均生產(chǎn)率P:

    (3)傳傳送帶式爐的平均生產(chǎn)率P:

    3. 感應(yīng)加熱設(shè)備的選擇
    (1) 頻率選擇。感應(yīng)加熱所需電流頻率,取決于產(chǎn)品零件對淬硬層深度的要求。表6為感應(yīng)加熱電流透深度與淬硬層深度的合理頻率范圍。

    ▼表6 感應(yīng)加熱電流投入深度與淬硬深度的范圍


    (2) 功率確定
    1) 同時加熱淬火時,設(shè)備功率的計算公式為:
    式中  P -設(shè)備的功率(kW) ;

            P0-單位功率(kW/cm2) 。

             S-加熱表面積(c㎡) ;

             η-設(shè)備效率,η=η1×η21為感應(yīng)器效率,η2淬火變壓器效率)

    通常涉及所指單位功率為額定功率,表7 為單位功率的檢驗數(shù)值。常用感應(yīng)淬火設(shè)備的效率見表8。

    ▼表7 單位功率的經(jīng)驗數(shù)值(kw/cm2


    ▼表8 常用感應(yīng)淬火設(shè)備的效率

    連續(xù)加熱時,設(shè)備功率的計算公式為:
    式中 D-零件直徑(cm)
            h-感應(yīng)器有效寬度(cm)
            η-設(shè)備效率(見表8)

    根據(jù)表7 所列數(shù)據(jù),對某些功率的感應(yīng)加熱設(shè)備同時加熱的面積如表9和表10所示。

    ▼表9 中頻電源設(shè)備同時加熱面積參考指標(biāo)


    ▼表10 高頻電源科同時加熱面積參考指標(biāo)


    (3) 設(shè)備生產(chǎn)率,感應(yīng)加熱設(shè)備生產(chǎn)率差異很大,根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計資料,感應(yīng)加熱設(shè)備生產(chǎn)率參考指標(biāo)如表11 所示。

    ▼表11 感應(yīng)加熱設(shè)備生產(chǎn)率參考指標(biāo)(件/h)


    感應(yīng)加熱技術(shù)近年來的發(fā)展主要表現(xiàn)在加熱電源方面。
    過去采用的效率較低的中頻發(fā)電機多被淘汰,代之以頻率達 1kHz的晶體管電源;目前,又有IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)電源大量出現(xiàn),已部分取代前者用于工業(yè)生產(chǎn)。最大的IGBT 電源已達600kW、100kHz的電源商品生產(chǎn)。

    4. 輔助設(shè)備的選擇

    (1) 可控氣氛發(fā)生裝置。應(yīng)根據(jù)熱處理工藝及項目所在地供應(yīng)條件選擇。隨著現(xiàn)代可控氣氛檢測和控制技術(shù)的發(fā)展,應(yīng)盡量采用爐內(nèi)直生式氣氛。
    (2) 冷卻系統(tǒng)的計算
    1) 淬火槽容積的計算公式為


    淬火槽容積指標(biāo)表12。

    ▼表12 淬火槽容積指標(biāo)(m3/t)


    實際為便于制造和操作方便,一般淬火水槽與淬火油槽尺寸相同。以上計算的容積還需考慮淬火液溫度升高的體積膨脹及淬火工件的體積。
    2) 油冷卻系統(tǒng)的計算如下:
    油冷卻器面積A按下式計算:

    循環(huán)油量容積按下式計算:

    集油槽的容積(m3) : V2= (V1 +全車間循環(huán)淬火油槽總?cè)莘e)×1.2 
    (3) 清洗設(shè)備。清洗設(shè)備有連續(xù)式、室式、槽式等清洗機和清洗槽。多數(shù)清洗機是與加熱淬火設(shè)備配套使用的,作前清洗或后清洗用。應(yīng)根據(jù)多數(shù)熱處理件的批量和加熱淬火爐的操作方式選擇。
    (4) 清理及強化設(shè)備。清理及強化設(shè)備主要用于清理零件熱處理后表面的氧化皮或進行表面強化用。該設(shè)備(如噴丸機、酸洗槽、清理滾筒)多有粉塵、酸氣、噪聲等污染環(huán)境物,因此,多數(shù)獨立設(shè)置。可按處理量計算所需的設(shè)備量。
    (5) 校直設(shè)備。熱處理后的彎曲工件需要用手動或機械校直。小型零件用手動螺旋壓床或齒條壓床,中型、大型零件用液壓機。一般零件所需校直機的參數(shù)見表13。
    ▼表13 校直機的參數(shù)


    (6) 起重運輸設(shè)備。起重運輸設(shè)備應(yīng)根據(jù)設(shè)備安裝、修理、工藝所需起吊運輸最大重量以及工藝平面布置確定,起重運輸設(shè)備的適用范圍及選擇原則見表14。
    ▼表14 起重運輸設(shè)備的使用范圍及喧雜原則


    考慮到空中布置管線便于工藝設(shè)備調(diào)整和降低廠房造價,熱處理車間總的發(fā)展趨勢是盡量取消行車。


    6.4 設(shè)備需要量的計算

    設(shè)備需要量可根據(jù)熱處理工序生產(chǎn)綱領(lǐng)和設(shè)備生產(chǎn)能力計算出設(shè)備年負荷時數(shù),再計算出設(shè)備需要量。
    1. 設(shè)備年負荷時數(shù) 
    對某一生產(chǎn)產(chǎn)品,設(shè)備年負荷時數(shù)G為
    G=Q/P 

    式中 Q-該設(shè)備年需完成的生產(chǎn)量(kg/年);

            p-該設(shè)備的生產(chǎn)率(kg/h) .

    2. 設(shè)備數(shù)量計算 
    設(shè)備需要量(C)為:
    C=G/F

    式中 F--每臺設(shè)備設(shè)計年時基數(shù)(h) 。計算的C值,一般不是整數(shù),取整數(shù)為C′。

    3. 設(shè)備負荷率 
    設(shè)備負荷率(K) 為
    K=C/C'×%

    熱處理車間設(shè)備的計算見表15。


    ▼表15 退出了車間設(shè)備計算表


    合理的設(shè)備負荷率一般規(guī)定為,三班制為75%~80%, 二班制為80%~90%。由于我國熱處理設(shè)備的可靠性普遍提高,為充分利用設(shè)備,設(shè)備負荷率可提高到80%以上。



    7 車間位置與設(shè)備平面布置

    7.1 總平面布置

    1. 熱處理車間的位置 
    熱處理車間產(chǎn)生有害氣體,如蒸汽、油煙、粉塵等,應(yīng)位于機加工、裝配等車間的下風(fēng)向(按項目建設(shè)地主導(dǎo)風(fēng)向)。
    2. 廠房間的安全衛(wèi)生間距 
    一般車間考慮采光、自然通風(fēng)要求的間距要滿足消防、環(huán)保等現(xiàn)行規(guī)范的要求,同時應(yīng)≥10m。近年隨著鋼結(jié)構(gòu)廠房的推廣應(yīng)用,對少、無污染的熱處理車間也可與機加工、裝配車間組建成聯(lián)合廠房。
    3. 防振間距 
    熱處理車間應(yīng)與鍛造車間、鐵路等保持一定的防振間距,或采取相應(yīng)的隔振措施。防振間距見表16。

    表16 防震間距(m)


    4. 熱處理車間為獨立廠房時在總圖中的位置
    (1) 考慮日曬的影響,熱處理車間盡可能采用南北向。
    (2) 考慮通風(fēng)良好,最好與當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向垂直。
    (3) 應(yīng)在鍋爐房,鑄、鍛、電鍍車間及大量產(chǎn)生灰塵和廢氣場所的上風(fēng)向。
    (4) 應(yīng)與鍛錘等振源保持足夠的距離。
    (5) 應(yīng)盡量靠近聯(lián)系密切的車間布置,以縮短零件運輸距離。
    (6) 應(yīng)根據(jù)企業(yè)規(guī)模和發(fā)展需要,考慮適當(dāng)?shù)陌l(fā)展余地。
    5. 熱處理車間在聯(lián)合廠房內(nèi)的位置
    (1) 應(yīng)盡量靠近聯(lián)系密切的車間,確保物流便捷。
    (2) 熱處理車間至少有一面靠外墻,車間縱向、天窗與主導(dǎo)風(fēng)向垂直,以利通風(fēng)。
    (3) 應(yīng)有單獨通向外部的門和通道。
    (4) 外部有布置室外設(shè)施(如循環(huán)水池、油池等)的場地和空間。

    7.2 車間平面布置

    1. 車間設(shè)備平面布置的原則
    (1) 車間內(nèi)的設(shè)備布置、工藝流程、車間進出口及通道位置等,應(yīng)根據(jù)企業(yè)運輸路線及與鄰近車間的關(guān)系來設(shè)計。
    (2) 大型連續(xù)式設(shè)備及機組的布置,一般應(yīng)盡量布置在同一跨度內(nèi),有利于使用起重運輸設(shè)備。
    (3) 如車間只有一面靠外墻時,大型設(shè)備應(yīng)盡量靠內(nèi)墻布置,以利采光和通風(fēng)。
    (4) 設(shè)備布置應(yīng)符合工藝流程的需要,零件的流向應(yīng)盡可能由入料端流向出料端,避免交叉和往返運輸。
    (5) 在工藝流程基本順暢的情況下,可按設(shè)備類型分區(qū)布置。
    (6) 設(shè)備應(yīng)盡量排列整齊,箱式爐以爐口取齊,井式爐以中心線取齊。
    (7) 應(yīng)考慮半成品、成品存放地和滲碳件、回火件存放地,以及夾具、吊筐等堆放面積。
    (8) 車間內(nèi)隔間應(yīng)盡量集中布置,噴砂應(yīng)盡量靠外墻。
    (9) 有地坑和基礎(chǔ)的設(shè)備要注意柱子的影響。
    (10) 需要起重運輸工具的設(shè)備,應(yīng)布置于起重機的有效范圍內(nèi)。
    (11) 需局部通風(fēng)的設(shè)備應(yīng)靠外或靠近柱子布置,以利風(fēng)管的引出。
    (12) 車間應(yīng)留出必要的通道,通道的寬度一般為2~3m,
    2. 設(shè)備的間距
    (1) 爐子后端距墻或柱的距離如下:
    一般箱式爐:1~1.2m。后端有燒嘴的燃氣爐和燃油爐:1.2~1.5m。

    可控氣氛爐應(yīng)留出輻射管取出的距離。

    (2) 爐子之間的距離(一般是爐子外殼間的距離,燃氣爐和燃油爐應(yīng)為兩爐外側(cè)管道間的距離)如下:
    小型爐:0.8~1.2m。
    中型爐:1.2~1.5m。
    大型爐:1.5~2.0m。
    連續(xù)式爐:2.0-3.0m。
    (3) 井式爐間的距離如下:
    小型爐:0.8~1.2m。
    中型爐:1.2~1. 5m。
    大型爐:2.5~4.0m。
    井式爐地坑坑壁離車間內(nèi)墻:1.2~1.5m;
    (4) 連續(xù)式爐的爐前、爐后通道及零件堆地的距離如下:鍛件熱處理連續(xù)爐:爐前6~8m, 爐后8~12m。
    連續(xù)氣體滲碳爐:爐前4~6m, 爐后2~3m。
    一般連續(xù)式爐:前后4~6m。
    (5) 爐子與淬火槽的距離如下:一般爐子:1.5~2.0m。
    大型鍛模熱處理爐:2.0~3.0m。
    3. 主要設(shè)備操作高度
    (1) 井式爐爐口高度:0.4~0.6m。
    (2) 箱式爐爐口高度:0.8~0.9m。


    4. 設(shè)備平面布置常用圖例 
    車間平面布置圖中所用的圖樣、圖例可參考表17所示樣式。

    ▼表17 熱處理車間布置圖常用圖例



    5. 熱處理車間工藝平面布置實例
    (1) 齒輪熱處理車間工藝平面布置如圖1所示。
    (2) 拖拉機零件熱處理車間工藝平面布置如圖2所示。
    (3) 重型柴油機廠部件熱處理車間工藝平面布置如圖3所示。
    (4) 重型柴油機廠大件熱處理車間工藝平面布置如圖4所示。
    (5) 工程機械可控氣氛熱處理車間工藝平面布置如圖5所示。
    (6) 曲軸熱處理車間工藝平面布置如圖6所示。

    ▲圖1 齒輪熱處理車間工藝平面布置圖

    1一連續(xù)式氣體滲碳淬火回火自動線  2一井式回火電阻爐 3-井式滲碳爐 4一密封箱式爐 5-一箱式同火爐 6-轉(zhuǎn)底式光亮淬火爐 7一芯軸淬火裝置  8一鋅火壓床 9-循環(huán)油植 10一檢驗平臺 11一校直機 12一淬火油槽 13一堿洗槽 14一清洗槽 15一吸熱式氣氛發(fā)生器16一備料臺 17一清洗機 18一橋式起重機 19一平衡吊 20一推拉料小車 21-手動單軌吊車


    ▲圖2 施拉機零件熱處理車間工藝平面布置
    1一箱式電爐 2一停火機床 3一井式回火電阻爐 4一中額摔火回火自動線 5一臺車式電阻爐 6-實驗電阻爐 7一描丸機 8-清淀機 9一校直機10一摩擦壓力機 11一水檀 12-癢火池糖 13一循環(huán)水槽 14一中頓感應(yīng)加熱裝置15-體火水槽 16一冷卻水槽 17一工具模床 18一砂輪機19-電焊機 20-油槽 21一橋式起重機 22一旅拉料小車 23一播臂吊架 24一平衡吊 25一平板車 26-硬度計

    ▲圖3 重型柴油機廠部件熱處理車間工藝平面布置
    1-上下料臺 2一多用爐 3一箱式間火爐 4一清洗機 5一運料小車 6一火機床 7一高加熱裝置 8一低溫冰箱 9一真空粹火爐 10一干燥箱11一輝光離子濾氨爐 12一機床 13一橋式起重機 14一校直機 15一井式回火電爐 16一冷卻水槽 17一拋丸機 18一懸骨起重機19-磁粉探傷機 20一鹽浴爐 21-確鹽爐 22一淋火精 23一箱式電照爐 24一臺車式電肌爐



    ▲圖4 重型柴油機廠大件熱處理車間工藝平面布置

    1一井式萍火爐 2一井式粹火椿 3一井式回火爐 4一井式去應(yīng)力爐 5一井式滲氮爐 6一轉(zhuǎn)架 7一橋式起重機8一校直機 9-空壓機 10一制氨機 11-砂輪機 12-津火楠


    ▲圖5 工程機械可控氣氛熱處理車間工藝平面布置
    1一轉(zhuǎn)底式加熱爐 2一淬火壓床 3一火油槽 4一液壓機 5一上下料臺 6一運料小車 7-箱式回火爐 8一清洗機 9一多用爐 10一行車

    ▲圖6 曲軸熱處理車間工藝平面布置

    1-井式氣體滲碳爐  2-臺車式電阻爐  3-CO2氣瓶  4-檢驗平臺  5-行車



    7.3 熱處理車間面積

    1. 車間面積

    車間面積包括生產(chǎn)面積和輔助面積。
    (1) 生產(chǎn)面積指各主要工序、輔助工序及與生產(chǎn)、輔助工序有關(guān)的操作所占的面積。如加熱爐、加熱裝置、淬火槽等本身所占用的面積,操作所需的面積及工人在操作時所需的通道面積均屬于生產(chǎn)面積。、檢驗所占用面積也算在生產(chǎn)面積內(nèi)。生產(chǎn)面積約占車間總面積的70%~80%。
    (2) 輔助面積指服務(wù)于生產(chǎn)而不參與主要工作和輔助工作的機構(gòu)。包括車間配電室、變頻間、電容器間、檢驗室、車間試驗室、保護氣氛制備間、機修間、儀表間、通風(fēng)機室、油循環(huán)冷室、輔料庫、主要通道、地下室及車間辦公室、生活間等所占用的面積。輔助面積約占車間總面積的20%~30%。
    2. 車間面積概算指標(biāo)
    (1) 各類熱處理車間面積指標(biāo)。各類熱處理車間每平方米總面積生產(chǎn)指標(biāo),如表18所示。

    ▼表18 熱處理車間每平方米總面積生產(chǎn)指標(biāo)


    (2) 熱處理設(shè)備面積指標(biāo)。各類熱處理設(shè)所占車間面積指標(biāo)如表19所示。


    ▼表14-19 各類熱處理設(shè)備所占車間面積指標(biāo)


    (3) 車間通道面積約占車間總面積10%。
    (4) 成品倉庫面積。成品倉庫面積可根據(jù)

    生產(chǎn)任務(wù)依下式計算:



    8 熱處理車間建筑物與構(gòu)筑物


    8.1 對建筑物的要求

    (1) 防火要求。根據(jù) GB 50016-2006《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的規(guī)定,熱處理生產(chǎn)在火災(zāi)危險分類中屬“丁”類,廠房的耐火等級通常為二級。要求建筑物的墻、隔墻、地面、頂棚等必須耐火,通常為鋼筋混凝土或鋼結(jié)構(gòu)。
    (2) 防爆要求。對于用液體、氣體作為燃料或可控氣氛原料的熱處理車間,需采取必要的防爆措施和泄壓面積,且泄壓面積的設(shè)置應(yīng)避開人員集中的場所和主要通道。
    (3) 通風(fēng)要求。熱處理車間存在油煙、蒸汽、熱氣、有害健康的氣體及粉塵等,因此要求采光充足,自然通風(fēng)良好。廠房最好是獨立建筑,至少有一長邊靠外墻,每跨廠房最好有天窗(氣樓)。

    8.2 廠房建筑參數(shù)

    1. 建筑模數(shù) 
    它是一種選定作為統(tǒng)一與協(xié)調(diào)各種建筑尺寸的基本標(biāo)準(zhǔn)尺度單位。我國規(guī)定

    建筑的基本模數(shù)為100mm, 以M0表示。

    2. 柱網(wǎng)、柱距、跨度
    (1) 廠房平面柱網(wǎng)和柱距。廠房平面柱網(wǎng)是廠房縱橫坐標(biāo)的定位軸線。廠房柱距一般采用6m或6m的倍數(shù)。鋼結(jié)構(gòu)廠房可適當(dāng)加大,一般為6~9m, 在起重機起重量不大時,鋼結(jié)構(gòu)廠房的柱距在7.5m較經(jīng)濟。
    (2) 跨度。廠房跨度≤18m時,應(yīng)采用3m (30M0) 的倍數(shù);廠房跨度≥18m時,應(yīng)采用6m (60M0) 的倍數(shù)。
    (3) 熱處理車間柱距與跨度選擇。廠房的跨度和柱距取決于生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)備類型和平面布置。當(dāng)采用鋼結(jié)構(gòu)廠房時,其跨度和柱距可根據(jù)工藝需要,由結(jié)構(gòu)專業(yè)人員做出技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。
    3. 廠房高度 
    廠房高度是指屋架下弦(或屋蓋結(jié)構(gòu)件的最低點)以及起重機軌頂距車間

    室內(nèi)地面的高度,分別以屋架下弦底面標(biāo)高和軌頂標(biāo)高表示(室內(nèi)地面標(biāo)高為±0. 000) 。自地面至柱頂和自地面至支承起重機梁的牛腿面的高度均應(yīng)為300mm的倍數(shù),自地面至起重機軌頂高應(yīng)為600mm的倍數(shù)。工藝設(shè)計通常只提出起重機軌頂?shù)母叨纫螅烁叨瓤捎孟率奖硎荆?/span>

    H0=h1 +h2+h3+h4+h5

    式中H1 -起重機軌頂面的高度(mm) ;

           h1-車間內(nèi)設(shè)備,隔墻或檢修工件的高度(以多數(shù)設(shè)備高度為基準(zhǔn))(mm) ;

           h2-一運行時吊運件距生產(chǎn)設(shè)備的安全操 作距離,一般≥500mm;

           h3 -最大加工件或設(shè)備檢修時最大件高度(mm) ;

           h4-吊鉤與吊運件之間的繩索距離(mm) ;

           h5 -吊鉤與起重機軌頂面的最小距離(mm) 。

    屋架下弦高度按下式計算:
    H=H1+h6+h7

    式中 H-屋架下弦的高度(mm) ;

            H1-起重機軌頂面的高度(mm) ;

            h6-軌面至起重機頂面尺寸(mm) , 由起重機規(guī)格表中查得;

            h7 -屋架下弦至起重機頂面間安全間隙(mm) ,h7≥220mm。

    熱處理車間廠房的高度取決于產(chǎn)品的工藝需要和設(shè)備類型。井式爐應(yīng)盡可能置于地坑內(nèi),以降低廠房高度。在通常情況下,廠房高度的確定,可參考表20。

    ▼表20 廠房高度的確定

    4. 門洞 
    門洞設(shè)計要滿足生產(chǎn)、消防安全、人流疏散及建筑模數(shù)等要求。門按制作材料分類,有木門、鋼門;按開啟形式分類,有平開門、推拉門、折疊門、升降門、卷簾門、翻轉(zhuǎn)門等。對要求高的企業(yè),還可采用感應(yīng)遙控門。
    門洞的凈寬應(yīng)大于運輸工具、產(chǎn)品、設(shè)備等寬度600mm 以上,洞口凈高應(yīng)大于運輸工具、產(chǎn)品、設(shè)備等高度300mm以上。對一些特大型設(shè)備的出入,可以預(yù)留門洞,待設(shè)備進人后再封墻。各種大門一律向外開。廠房較長時,需在車間兩端或中部開門。常用車輛與門洞尺寸的關(guān)系,如表21 所示。

    ▼表21 常用門洞尺寸(mm)


    5. 窗 
    窗的尺寸一般為300mm 的倍數(shù),也可設(shè)計成帶形窗,具體由建筑專業(yè)人員確

    定。

    6. 隔斷及封頂 
    熱處理車間內(nèi)除一般生產(chǎn)區(qū)外,有時還設(shè)有高頻間、中頻間、噴砂間、噴丸間、檢驗室、儀表間、辦公及輔料庫等。為隔斷粉塵、有害氣體的侵人和降低噪聲危害,必須隔斷及封頂。
    隔斷面積的大小按工藝需要決定,最好以柱距為基準(zhǔn)。一般采用磚墻隔斷。

    封頂高度主要視設(shè)備及起重設(shè)備的高度決定。噴砂間等通常采用4.5m, 檢驗室、儀表間、辦公室通常采用3.6m。

    7. 高頻間及中頻間
    (1) 位置:高頻間及中頻間應(yīng)單獨設(shè)置,其位置應(yīng)放在車間的上風(fēng)向和非發(fā)展方向的一端,遠離油煙、灰塵和振動較大的設(shè)備。
    (2) 地面:一般采用水磨石或壓光水泥。
    (3) 封頂及隔斷:高頻間的封頂高度不低于4.5m, 中頻發(fā)電機室的封頂高度一般為5.5~6.0m, 具體視設(shè)備大小和單軌軌頂高確定。
    (4) 門窗:應(yīng)設(shè)置足夠的窗戶,以利采光及自然通風(fēng)。高頻間及中頻發(fā)電機室門的尺寸一般為:2.1mx2.7m。
    (5) 高頻間屏蔽:高頻間一般采用Φ1mm鋼絲制成5mmx5mm 的鋼絲網(wǎng),或用0.5~0.6mm厚的鋼板進行屏蔽;門、窗用雙層鋼絲網(wǎng)屏蔽;金屬屏蔽層必須接地,以保安全。凡引入屏蔽間的管道,其四周應(yīng)與屏蔽層焊牢,并采取措施切斷屏蔽層與管道系統(tǒng)的導(dǎo)電連接。電源必須經(jīng)過濾波器,然后引人屏蔽間,以抑制通過導(dǎo)線傳播干擾。
    8. 地面載荷及地面材料 
    熱處理車間地面載荷取決于生產(chǎn)設(shè)備,可參照表22設(shè)計。

    ▼表22 地面載荷


    熱處理廠房的地面材料要求耐熱、耐蝕、耐沖擊,應(yīng)根據(jù)車間生產(chǎn)工藝選擇,見表23。

    ▼表23 熱處理廠房的地面材料


    9. 地下構(gòu)筑物 
    某些熱處理設(shè)備需安裝在地坑或地下室內(nèi),較深的地坑應(yīng)不影響廠房柱子

    基礎(chǔ)。若地下構(gòu)筑物深度超過地下水位時,要作防水處理。



    9 車間公用動力和輔助材

    料消耗量熱處理車間需消耗各種動力和輔助材料,包括電力、燃料、壓縮空氣、蒸汽、水、油類、鹽類、化學(xué)熱處理滲劑及保護加熱氣體等。這些物料的供應(yīng)、儲存、輸送等設(shè)施,多數(shù)由工廠動力部門統(tǒng)一設(shè)置和管理,有些需在車間內(nèi)設(shè)中間儲存地(或庫)。車間設(shè)計時,必須計算其消耗量,提供給有關(guān)部門進行設(shè)計。根據(jù)工廠公用專業(yè)設(shè)計的需要,車間動力及輔助材料消耗量計算,需提供如下計算項目:
    (1) 各類設(shè)備所需動力的小時最大消耗量,此數(shù)據(jù)主要作計算該設(shè)備支管路、線路之用。
    (2) 各類設(shè)備所需動力的小時平均消耗量,此數(shù)據(jù)主要作計算該設(shè)備全年動力消耗。
    (3) 單臺設(shè)備各類動力年消耗。
    (4) 匯總的各類動力的車間小時平均消耗量,此數(shù)據(jù)作計算車間各類動力年消耗量。
    (6) 匯總的各類動力的車間年消耗量,作為車間各類動力消耗數(shù)據(jù),經(jīng)全廠匯總后作為計算全廠能量消耗的依據(jù)。


    9.1 電氣

    熱處理車間電氣資料包括設(shè)備明細表和工藝平面布置圖,以及車間工藝設(shè)備年耗電量。
    1. 用電設(shè)備的接線 
    固定的用電設(shè)備,應(yīng)在平面布置圖上標(biāo)出電源進線的位置;當(dāng)接線點

    在地面1m 以上或地面以下時,應(yīng)注明標(biāo)高。

    移動式用電設(shè)備,應(yīng)注明其工作區(qū)域及供電方式(如滑觸線或電纜)。電動葫蘆、梁式和門式起機及電動平板車,應(yīng)在工藝平面布置圖上,標(biāo)出滑觸線起止位置和電纜供電點位置。
    2. 安裝容量 
    用電設(shè)備的安裝容量是指其額定功率或額定容量。
    一般用電設(shè)備或只帶一般降壓用變壓器的設(shè)備,如以電動機為動力的設(shè)備及電阻爐等,安裝以kW為單位;帶專用變壓器的設(shè)備,如高頻電源、磁粉探傷機等,安裝容量以kVA為單位。
    3. 電源種類、電壓、相數(shù)和頻率 
    當(dāng)設(shè)備需要的電源不是一般常用的交流、380V、50Hz時,應(yīng)在設(shè)備明細表的技術(shù)規(guī)格欄中注明。
    4. 防火、防爆、屏蔽、接地 
    存放易燃、可燃或易爆物質(zhì)的場所及存在易燃易爆的氣體或大量粉塵的場地,應(yīng)注明儲存物品的名稱、數(shù)量或氣體(粉塵)的成分和含量。當(dāng)工作場地存在腐蝕性氣體、蒸汽或特別潮濕時,以及存在高溫、強烈振動或輻射時,應(yīng)予注明。
    5. 照明 
    熱處理車間工藝設(shè)計人員僅需提出車間的照明要求和照明區(qū)域等資料,由電氣專業(yè)設(shè)計人員依據(jù)車間特性和照明面積進行計算和設(shè)計,統(tǒng)籌考慮工作地的照明、局部照明和事故照明等。
    6. 車間電能耗量計算 
    熱處理車間用電設(shè)備電能耗量的計算方法有:按設(shè)備負荷時數(shù)計算和按產(chǎn)量計算。由于按設(shè)備負荷時數(shù)法計算耗電量困難較多,且誤差較大,一般按單位產(chǎn)品產(chǎn)量的耗電指標(biāo)計算。粗略計算時,可依單位質(zhì)量工件耗電量指標(biāo)和車間生產(chǎn)量計算。表24為各熱處理工序加熱1kg金屬所需電能、煤氣、重油概略指標(biāo)。

    ▼表24 各種熱處理工序加熱1kg金屬所需能源消耗指標(biāo)


    9.2 燃料消耗量計算

    熱處理車間燃料消耗量,粗略計算時,可依單位重量工件消耗燃料指標(biāo)和燃料爐生產(chǎn)量計算(參見6)。詳細計算時,應(yīng)依據(jù)各燃料爐的燃料消耗量進行計算和統(tǒng)計。

    19.3 壓縮空氣消耗量計算

    熱處理車間壓縮空氣消耗量是以溫度為20℃, 絕對壓力為101.3kPa時的自由空氣占有的體積為標(biāo)準(zhǔn)計算的。
    1. 連續(xù)穩(wěn)定用氣設(shè)備耗氣量計算
    (1) 設(shè)備小時最大耗氣量。連續(xù)穩(wěn)定用氣設(shè)備小時最大耗氣量系指設(shè)備開動時的單位時間耗氣量,相當(dāng)于設(shè)備連續(xù)開動1h的耗氣量。一般設(shè)備每次用氣時間是較短的,可將設(shè)備開動時的耗氣量除以開動時作為設(shè)備小時最大耗氣量(m3/h) , 即


    qmax=q/t

    式中 q-設(shè)備開動時間內(nèi)的耗氣量(m3) ;

            t-設(shè)備開動時間(h) 。

    (2) 設(shè)備小時平均耗氣量。連續(xù)穩(wěn)定用氣設(shè)備小時平均耗氣量系指設(shè)備以小時平均生產(chǎn)率運行時每小時的耗氣量,其數(shù)值等于班耗氣量的小時平均值。設(shè)備小時平均耗氣量qp (m3/h)可按下式計算:
    qp =K1qmax
    式中 K1-用氣設(shè)備的利用系數(shù)見表25。

    ▼表25 用氣設(shè)備的利用系數(shù)


    2. 不均衡用氣設(shè)備耗氣量計算
    (1) 設(shè)備小時最大耗氣量。不均衡用氣設(shè)備小時最大耗氣量,等于設(shè)備在單位時間耗氣量最大的操作過程的耗氣量除以該過程的時間。
    (2) 設(shè)備小時平均耗氣量。不均衡用氣設(shè)備的小時平均耗氣量q等于設(shè)備以小時平均生產(chǎn)率工作時的小時耗氣量,即:
    qp=nq0

    式中 q0- 每一工作循環(huán)的耗氣量(m3) ;

             n-在設(shè)備平均生產(chǎn)率時的每小時工作循環(huán)次數(shù)。

    3. 爐門升降氣缸壓縮空氣耗量 
    氣缸工作用壓縮空氣消耗量,可以依據(jù)氣缸的容積、單位時間內(nèi)起動次數(shù)和所用的壓力進行計算。爐門升降氣缸壓縮空氣消耗量可按表 26 提供的數(shù)據(jù)計算,其

    他氣缸推動機械也可參考此表數(shù)據(jù)估算。


    ▼表26 爐門升降氣缸壓縮空氣消耗量


    4. 各類用途噴嘴壓縮空氣消耗量
    用于噴丸、吹干等用途的壓縮空氣消耗量可參考表 27 進行計算。

    表27 不同用途噴嘴壓縮空氣消耗量

    各設(shè)備壓縮空氣年消耗量=小時平均消耗量×設(shè)備負荷率x設(shè)備設(shè)計年時基數(shù)。
    車間壓縮空氣年消耗量=各設(shè)備年消耗量之和×不正常損耗系數(shù)(一般取1.3~1.4) 。

    9.4 生產(chǎn)用水量計算

    1. 熱處理車間設(shè)備用水要求 
    熱處理車間除高、中頻設(shè)備冷卻用水外,其余設(shè)備對水質(zhì)無特殊要求,一般生活用水則可滿足要求。熱處理設(shè)備用水要求見表28。


    ▼表28 熱處理設(shè)備的用水需求


    根據(jù)目前各地自來水水質(zhì)情況,除個別地區(qū)外,均可滿足感應(yīng)加熱設(shè)備的用水要求,如達不到標(biāo)準(zhǔn)要求的,可采用蒸餾水,或采用離子交換樹脂軟化水。
    2. 熱處理車間工藝用水量 
    熱處理工藝操作的耗水量的計算,通常按工序每噸工件水消耗量指標(biāo)作概略計算,如表29所示。車間用水應(yīng)盡可能循環(huán)使用。

    ▼表29 按工序每噸工件水消耗量指標(biāo)


    3. 感應(yīng)加熱設(shè)備耗水量

    (1) 感應(yīng)加熱設(shè)備冷卻用水量。按設(shè)備產(chǎn)品樣本的規(guī)定,其耗水量如表30所示。


    ▼表30 感應(yīng)加熱設(shè)備冷卻用水


    (2) 感應(yīng)淬火用水量。感應(yīng)淬火用水的常用壓力為200~300kPa, 單位淬火面積單位時間所需淬火冷卻水量指標(biāo)如表 31所示。

    ▼表14-31 感應(yīng)淬火冷卻水需要量


    9.5 可控氣氛原料消耗量計算

    各種可控氣氛單位體積氣氛的原料消耗量見表32。

    ▼表32 可控氣氛單位體積氣氛的原料消耗量


    9.6 蒸汽消耗量計算

    熱處理車間使用蒸汽為飽和蒸汽,常用壓力為200~400kPa.蒸汽的比熱容,一般取較低數(shù)值,即2100kJ/kg。表33為各類液槽蒸汽消耗量的概略計算指標(biāo)。

    ▼表33 各類液槽加熱溫度與蒸汽消耗量的概算指標(biāo)


    蒸汽小時平均消耗量可按最大消耗量的30%~50%計算。車間蒸汽最大小時消耗量為各設(shè)備小時最大消耗量之和乘以同時使用系數(shù)。

    9.7 輔助材料消耗量計算

    熱處理車間輔助材料很多,主要是各種工藝材料,如化學(xué)熱處理滲劑、加熱介質(zhì)等。它們的消耗量常按生產(chǎn)經(jīng)驗數(shù)作概略的估算。當(dāng)消耗量較大時由公用設(shè)計部門設(shè)計相應(yīng)的輸送管道和倉庫等;當(dāng)消耗量較少時,則在車間內(nèi)設(shè)置堆放地。



    10 熱處理車間的職業(yè)安全衛(wèi)生與環(huán)境保護


    10.1 職業(yè)安全衛(wèi)生

    熱處理車間是一個潛在觸電、爆炸、灼傷、火災(zāi)和毒害危險的工作場所。因此,在車間設(shè)計過程中,應(yīng)嚴(yán)格按照職業(yè)安全衛(wèi)生和環(huán)境影響報告書的要求進行設(shè)計和配置。
    (1) 車間設(shè)計中有關(guān)勞動安全所采取的主要防范措施和設(shè)施(如防火、防爆、防震、防塵、防毒、防腐蝕、設(shè)備的安全間距及防機械傷害、降暑降溫、防噪聲、防振動、防輻射、防電氣傷害等)。
    (2) 車間設(shè)計中有關(guān)職業(yè)衛(wèi)生所采取的主要措施和配置的設(shè)施,包括工作場所辦公室、生產(chǎn)衛(wèi)生室(浴室、存放室、盥洗室、洗衣房等)、生活室(休息室、食堂、廁所)、婦女衛(wèi)生室等,具體按 GBZ1-2002《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中之第6條執(zhí)行。
    (3) 匯總由工藝本身自行處理所需的主要設(shè)備及投資(同一治理項目在環(huán)保投資中已計列的在職業(yè)安全衛(wèi)生投資中不再重復(fù)計算)。

    10.2 環(huán)境保護

    熱處理車間存在著對人身和環(huán)境有害的物質(zhì),主要有廢氣(如二氧化硫、硫化氫、氧化氮、一氧化碳)、廢水(含堿、油、鹽廢水)、粉塵、放射性物質(zhì)以及噪聲等環(huán)境污染源。車間。設(shè)計時,必須根據(jù)建設(shè)項目環(huán)境影響報告書的要求,采取可靠的治理措施。
    (1) 首先說明工藝及所選用工藝設(shè)備本身所具有的環(huán)保設(shè)施,如廢水廢氣治理、吸塵、隔噪等,說明所選屬綠色環(huán)保型產(chǎn)品的工藝設(shè)備,對環(huán)境少、無污染。

    (2) 說明對車間環(huán)境造成污染的污染源、污染物名稱、濃度及排放量、排放方式(連續(xù)排放、間歇排放或定期排放)。

    (3) 簡述對產(chǎn)生的廢水、廢氣、粉塵、噪聲、振動、廢棄物的治理措施,達到效果及綜合利用情況,具體治理措施由環(huán)境保護專篇論述。

    (4) 匯總由工藝本身自行治理部分所需的主要設(shè)備及環(huán)境保護投資,必要時亦可列表說明。



    11 節(jié)能與合理用能


    11.1節(jié)能與合理用能的考慮 

    在進行熱處理車間設(shè)計時,要充分慮采用合理用能的新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備,在能源選用、余熱回收及綜合利用等方面所采取的具體措施,以及在能源管理和監(jiān)測等方面所采取的措施及效果。

    11.2能耗 

    熱處理車間所需各種能源的消耗量列入能耗量表,見表 34。

    ▼表34 能量消耗表



    12 熱處理車間人員定額

    熱處理車間工作人員包括生產(chǎn)工人、輔助工人、工程技術(shù)人員、管理人員和服務(wù)人員。

    12.1人員分類

    (1) 生產(chǎn)工人是指直接從事熱處理工藝及設(shè)備操作的工人。
    (2) 輔助工人是指生產(chǎn)工人以外,直接為熱處理生產(chǎn)服務(wù)的工人,如熱處理件準(zhǔn)備工、電工、鉗工、儀表工、起重運輸工等。
    (3) 工程技術(shù)人員是指從事技術(shù)工作的人員。
    (4) 管理人員是指從事車間企業(yè)管理人員。
    (5) 服務(wù)人員是指服務(wù)于生產(chǎn)和職工生活福利的人員,如清潔工等。

    12.2 生產(chǎn)工人數(shù)量 

    每類設(shè)備所需生產(chǎn)工人數(shù)量計算如下:基本生產(chǎn)工人數(shù)=設(shè)備年負荷時數(shù)x每臺設(shè)備所需工人數(shù)/工人設(shè)計年時基數(shù)車間基本生產(chǎn)工人計算指標(biāo)見表35。

    ▼表35車間基本生產(chǎn)工人計算指標(biāo)


    12.3 車間其他人員計算 

    車間其他人員的計算通常以基本生產(chǎn)工人為基數(shù),按指標(biāo)作概略計

    算。表36為車間其他人員計算的指標(biāo)。


    ▼表36 車間其他人員的計算指標(biāo)




    13 熱處理車間工藝投資及主要數(shù)據(jù)和技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)


    13.1 工藝投資概(估)算 

    熱處理車間工藝投資概(估)算表見表37。

    ▼表37 熱處理車間工藝投資概算表

    13.2 主要數(shù)據(jù)及技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo) 

    車間主要數(shù)據(jù)及技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)見表38。

    ▼表38 主要數(shù)據(jù)及技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)


    14 需要說明的主要問題及建議

    最后需說明,在熱處理車間設(shè)計中,由于客觀條件種種限制(如資金來源、車間面積、產(chǎn)品條件等)而尚未解決的問題,并提出解決遺留問題的方法及建議。


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