热处理手册

热处理手册 为新建、扩建或改建的热处理车间进行规划、论证和编制成套设计文件，是工厂设计的范畴。工厂设计一般分可行性研究、初步设计和施工图设计三个阶段。其大致内容如下: 14.1 工厂设计一般设计程序 14.1.1 设计阶段 1 设计前期工作阶段 ? 行业规划:根据国家和地区中长期发展规划及产业政策，结合行业自身特点和发展规律，由政府主管部门或行业协会牵头制订的某一行业的发展规划。 ? 项目建议书:提出项目的轮廓设想，重点论证项目建设的必要性、目标、主要技术原则、建设条件和经济效益等是否可行进行初步分析和论证，为项目的决策提供初步的依据，也是报主管部门批准立项和列入 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 的依据。 可行性研究 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 :根据国家和地区行业发展规划及产业政策，论证该项目的市? 场需求、关键技术、主要配套措施及投资效益和社会效益，以呈报主管部门核准或备案。 2 设计工作阶段 ? 初步设计，对工程项目分车间和部门进行初步设计。 ? 施工设计，提供工程施工图。 14.1.2 初步设计 初步设计阶段工艺专业的任务是:根据生产纲领和总体设计的要求，对车间的生产工艺、设备、人员、部门设置、物料需求和流动、设备布置等进行设计，计算工艺投资，并对车间建筑、结构、供电、供水、动力、采暖通风和环境治理等提出设计要求，保证设计的完整和协调。 工艺部分初步设‎‎计的内容如下: ? 车间生产纲领、车间任务、生产协作关 系; ? 生产类型、生产组织方式; ? 车间组成; ? 工艺分析及设备选型; ? 计算设备、人员、面积和公用动力需要 量; ? 辅助部门; ? 车间运输; ? 绘制工艺设备平面布置图、剖面图，编 制设备明细表、计算工艺投资; ? 计算工作人员; ? 向土建、公用、总图、环保、节能、技 经等专业提出设计任务资料; ? 编写车间工艺设计说明书; ? 提出非标设计任务书; 14.1.3 施工设计 施工设计是将初‎‎步设计进一步深化和具体化，以满足施工、安装、调试和验收的要求。施工设计的内容如下: ? 确定设备型号、规格、数量及其在车间的布置和详细的安装尽寸; ? 完成工艺设备和起重运输设备的安装设计; ? 提出厂房、构筑物和公用专业(采暖、通风、给排水、动力、电气、安全环保等)施工设计的工艺要求、图样和说明; ? 确定车间设备的基础和地下构筑物的结构、尺寸等; ? 绘制车间管线汇总图; 确定车间工艺投资。 ? 14.2 热处理车间分类和特性 14.2.1 热处理车间分类 ? 按工件分类 ? 原材料及毛坯热处理车间(或称第一热处理车间):承担锻件、铸件毛坯热处理任务，主要实施退火、正火、调质等预先热处理工艺。这类车间也可附设在锻造、铸造等车间内。 ? 半成品及成品热处理车间(或称第二热处理车间):承担产品最终的热处理任务，主要实施淬火回火、渗碳、感应加热淬火等热处理，以达到产品最终技术要求。这类车间常独立设置，与机加工车间相邻或设在机加工车间内。 ? 工具及机修件热处理车间:一般承担自制工具及机修件的毛坯热处理和最终热处理。 ? 按工艺及设备分类 ? 可控气氛热处理车间; ? 感应加热热处理车间; ? 真空热处理车间。 ? 按生产规模分类 ? 小型热处理车间:热处理件年生产纲领?1000t; ? 中型热处理车间:热处理件年生产纲领为1000-3000t; ? 大型热处理车间:热处理件年生产纲领>3000t; ? 重型热处理车间:重型、矿山机器厂等重型工厂热处理车间。 14.2.2 热处理车间生产的特殊性 ? 高温操作; ? 有易燃易爆介质(液体或气体); ? 通过间接控制方式保证工件内在质量; ? 有废气、废液、粉尘和电磁污染物。 14.3 热处理车间生产任务和生产纲领 14.3.1生产任务 根据项目设计要则规定的产品产量和车间分工表，确定热处理车间承担的生产任务。 14.3.2生产纲领 生产纲领是指车间承担的热处理件年生产量，是根据项目产品产量以及单台产品热处理件数量、重量和零件热处理工艺要求，同时结合产品特点、企业生产工艺水平确定的备(废)品率计算出产品热处理纲领，然后加上辅助专业提出的工具机修件数量(有反协作件的热处理车间还要加上反协作件数量)综合编制而成的。它决定了车间的规模，是确定工艺和选择设备的依据。热处理车间纲领以重量(吨/年)表示，个别工艺如高、中频表面淬火件以件数(件/年)表示。在编制纲领表时，应将零件及工具机修件等热处理 纲领分别列出，如表14-1。 表14-1 热处理生产纲领表 序 号 产品名称及型号规格 年产量 热处理件重(t) 备注 (台) 每台 全年 备(废)品 合计 一、产品 1 2 3 合计 二、自制件 1 工具 2 机修 合计 三、协入件 1 2 合计 总计 14.3.3工序纲领 根据产品零件的热处理工艺要求按工序分类统计计算。 14.3.4辅助生产纲领 自制工具、机修件的热处理生产纲领，应由工具和机修车间的规模确定。 14.4 车间工作 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 及年时基数 14.4.1 工作制度 热处理车间的工作制度，应根据车间的规模、生产特点、工艺水平和类型区别对待，合理确定，以达到充分利用设备、节约能源、便于组织生产的目的。 一般中小件的综合热处理车间或工段，高、中频热处理工段，采用二班制;部分生产周期长的，如渗碳、回火、碳氮共渗、氮化等设备及连续生产线宜采用二班制或三班制。 大型零件热处理车间及大量生产的热处理车间采用三班工作制，有的车间或设备双休日不停产，采用连续工作制。 在加工流水线上的热处理设备所采用的工作制度应与整个流水线的生产班次相适应。 小型热处理工段，由于任务量小，负荷低，且无就近协作可能的，可采用一班制，个别设备采用二班或三班制。 14.4.2 年时基数 1. 设备年时基数 设备年时基数为‎‎设备在全年内的总工时数，等于在全年工作日内应工作的时数减去各种时间损失，见表14-2。 . 表14-2热处理车间设备年时基数 序号 项目 生产性质 工作班制 全年工作日 每班工作时数 年时基数 一班 二班 三班 一班 二班 三班 一 设备 1 一般设备 阶段工作制 1、2、3 251 8 8 6.5 1970 3820 5250 2 重要设备(高、中、工频等) 阶段工作制 1、2、3 251 8 8 6.5 1930 3700 5030 3 小型及简单热处理炉 阶段工作制 1、2、3 251 8 8 6.5 1970 3820 5250 4 大型及复杂热处理炉 阶段工作制 2、3 251 8 8 8 —— 3700 5030 5 大型及复杂热处理炉 连续工作制 3 355 8 8 8 7240 2. 工人年时基数 热处理车间工人年时基数见表14-3。 表14-3 热处理车间工人年时基数 序号 项目 全年工作日 每班工作时数 年时基数 一班 二班 三班 一班 二班 三班 间断性生产 连续性生产 间断性生产 连续性生产 一 工人(女工占25%以下) 1 一般工作条件 251 8 8 6.5 8 1790 1790 1450 1790 14.5 工艺设计 14.5.1 工艺设计的基本原则 热处理工艺设计‎‎是热处理车间设计的中心环节，是设备选择的主要依据。热处理车间工艺设计的基本原则如下: ? 符合国家和项目所在地的行业发展规划和产业政策要求; ? 在满足产品技术要求的前提下，选择的工艺设备技术先进、安全可靠、经济合理; ? 积极推广应用少、无氧化热处理工艺，如可控气氛热处理，真空热处理及感应加热热处理工艺; ? 积极稳妥地应用新工艺、新设备、新材料、新结构及复合表面处理工艺; ? 应用清洁或少污染热处理技术，减少和防止环境污染，改善操作环境; ? 应用新型节能工艺和设备，节约能源; ? 提高机械化、自动化程度，充分提高设备利用率，提高劳动生产率，减轻工人劳动强度; ? 在满足正常使用和安全间距的前提下，设备布置尽量紧凑，以缩短物流距离，节约厂房用地; ? 应用计算机控制技术，实现工艺参数、工艺过程及产品的自动检测、控制与管理; 14.5.2 工艺设计的内容 热处理工艺设计的主要内容有: ? 分析产品零件的工作条件、失效形态和技术条件; ? 制定热处理零件的加工路线，确定热处理工序; ? 制定热处理工艺 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ; ? 计算热处理各工序的生产纲领。 14.5.3 零件技术要求的分析 零件技术要求是产品零件设计者通过对产品零件的服役条件和失效分析而制定的。因此在工艺设计时，应根据产品零件的工作条件和主要的失效形态，优化热处理工艺，以满足零件实际使用要求。 14.5.4 零件加工路线和热处理工序的设置 零件加工路线是零件从毛坯生产，加工处理到装配成产品所经过的整个加工过程。零件的加工路线是工厂生产组织的基础。它涉及零件加工制造的总体方案，工序的组合和工序间的配合。常规零件加工路线中热处理工序的设置: ? 铸铁、铸钢、有色金属铸件，要求毛坯热处理。其工艺包括正火、扩散退火、等温退火、球化退化、可锻化退火、再结晶退火、消除内应力退火及人工时效(稳定化处理)等，可于铸造后在铸造车间进行; ? 硬度要求在285HB (30HRC)以下的一般锻件，可在机械加工前热处理到要求的硬度。当机加工量较大有可能因加工而去掉较多的热处理硬化层时，为保证足够的硬化层，应在粗加工后进行热处理; ? 表面硬化和化学热处理零件，一般应在机加工后进行，热处理后尽可能不再加工，或仅进行精加工，以保留硬化层和渗层压应力状态。一些精度要求高，可使用特殊刀具加工的零件，也可在加工前热处理; ? 局部化学热处理零件，当生产量大时，非处理的部分应用镀层保护;当批量小时，可采用机械保护、涂防渗剂防渗，或加工去除渗层等方法; ? 零件冷拔、冷镦、冷挤前后应进行去应力退火、再结晶退火、正火等热处理工序; ? 弹簧钢丝冷绕制后应进行回火处理。热绕制的弹簧应进行淬火和回火; ? 表面淬火件一般要求进行预先热处理; ? 模具和刀具在毛坯锻造后应进行球化退火处理。 14.5.5 热处理工艺方案的制定 通常应根据产品的技术要求，提出几种可靠的热处理工艺方案进行对比性论证，选择出最佳的工艺方案来。一般论证的主要内容有: ? 对产品零件技术要求的适应性、工艺的先进性和可靠性、热处理质量的稳定性; ? 物料供应及能源需求; ? 设备、厂房的投资及折旧; ? 生产运行成本和维护费用; ? 对环境及劳动安全卫生的影响。 14.5.6 热处理工序生产纲领的计算 热处理工序生产纲领(退火、正火、渗碳等)是根据车间生产任务和热处理工艺过程统计出来的。它是计算热处理设备数量的依据。零件热处理工序生产任务的计算见表14,4。 表14-4 零件热处理工序生产任务计算表 序号 产品 名称 年热处理件重量(t) 加热 倍数 热处理车间工序纲领(t) 退火 正火 渗碳 渗氮 碳氮共渗 渗金属 淬 火 回 火 表面淬火 时效 冷处理 强化 发蓝 油 水 空气 高温 中温 低温 1 2 3 14.6 热处理设备的选型与计算 设备选择的基本原则是质量安全可靠、能生产出优质的产品、高的生产效率、低的生产成本和良好的作业环境。 14.6.1 热处理设备选型的依据 ? 零件热处理工艺要求、技术条件; ? 零件的形状、尺寸、质量和材质; ? 零件生产量和劳动量; ? 热处理所需的辅料及能源供应; ? 车间劳动安全卫生和环保要求; ? 设备投资和运行成本; ? 与前后工序的关系和衔接; ? 企业及车间的自动化、机械化、现代物流和现代管理要求; ? 项目所在地及企业的特殊要求和条件。 14.6.2 热处理设备选型的原则 ? 少品种大批量生产的热处理设备的选型 对于少品种大批量热处理件的生产，应根据工艺要求优先考虑组建各类全自动热处理生产线，选用安全可靠、生产率高、运行成本低的连续式热处理设备。 ? 批量生产的热处理设备的选型 对于批量热处理件的生产，原则上应以连续式热处理生产线为主，但由于处理件的品种规格较多，工艺和生产量常需调整，因此所选设备应便于工艺和生产调整。 ? 多品种单件生产的热处理设备的选型 用周期式热处理设备，或以周期式热处理设对于多品种单件热处理件的生产，宜采 备组建局部机械化、自动化联动线的方式。 14.6.3 热处理设备的选型 1 热处理炉型的选择 选择热处理炉型时，应根据热处理件特点、工艺要求和批量，合理选择炉型。以下是几种常用的炉型选择: ? 汽车齿轮类渗碳零件，大批量生产时，一般选用推杆式连续渗碳淬火自动线;中批量生产时，选用密封箱式炉组成联动线;小批量生产时，应优先选用密封箱式炉完成渗碳淬火，尽量避免井式渗碳炉在空氧介质中入油淬火带来的表面氧化脱碳。 ? 轴承类零件，根据零件大小，一般选用辊底式炉、铸链式炉、推杆式炉或网带式炉组成自动生产线;而滚珠多选用鼓形炉组成的自动生产线。 ? 长轴件，大批量时选用辊底式炉生产线(也可选用感应加热淬火回火自动生产线);小批量时选用井式炉或台车炉。 ? 大件及长板件，选用步进式炉或台车式炉。 ? 中小标准件，选用铸链炉、网带式炉、振底炉。 ? 工、模具及刃具，优选选用真空炉，也可选用流态炉、盐浴炉。 ? 钢带等退火件，推广应用保护气氛罩式炉、井式炉和箱式炉。 2 热处理炉生产率 热处理炉生产率是指某热处理炉在一个小时内可完成某热处理工序零件的重量， 即kg/h。它与炉型、炉膛尺寸、工艺类型、零件装夹方式等因素有关。表14-5几 种炉型单位炉底面积的平均生产率见表14-5。 表14-5 单位炉底面积的平均生产率参考指标(kg/m2?h) 炉子类型 退火 正火淬火 回火 气体渗碳 箱(室式)炉 40,60 100,120 80,100 推杆式炉 60,70 120,160 100,125 35,45 输送带式炉 120,160 100,125 立式旋转炉 100,120 80,100 台车式炉 35,50 60,80 50,70 双台车式炉 60,80 120,140 100,120 振底式炉 140,180 100,120 平均生产率是指热处理炉在一般正常生产条件下所达到的生产率。热处理炉产品样 本所标出的生产率数值、通常是指该设备可能完成的最大生产率。车间设计时，应 根据零件或代表产品实际排料计算设备的平均生产率。几种典型设备的平均生产率 按如下方法计算: ? 周期式作业炉的平均生产率P (kg/h) m —— 炉子一次工件装载量(kg) 式中: T —— 工件在炉内停留时间(h) A —— 该设备的附加系数(一般A取1.02 —1.2) ? 推杆式炉的平均生产率P (kg/h) 式中:M —— 一个料盘装载的工件重量(kg) N —— 一次推入的料盘数量(个) t —— 推料周期(min) A ——该设备的附加系数(一般A取1.1) (3)传送带式炉的平均生产率P (kg/h) 式中:L —— 传送带在炉内的长度(m) M —— 每1m传送带工件装载量(kg) T —— 工件入炉到出炉的总时间(h) A —— 该设备附加系数(一般A取1.1) 3 感应加热设备的选择 ? 频率选择 < f < 式中:f —— 电流频率(Hz) XK2 —— 淬硬层深度(mm) 感应加热所需电流频率，取决于产品零件对淬硬层深度的要求。表14-6为感应加 热电流透入深度与淬硬层深度的合理频率范围。 表14-6 根据不同的淬硬层深度推荐的感应加热淬火的频率与设备 推荐的频率与设备 淬 硬 层 深 度 (mm) 1 1.5 2 4 6 10 20 最 高 频 率 (kHz) 250 100 60 15 7 2.5 0.625 最 低 频 率 (kHz) 15 7 4 1 0.42 0.1.5 0.035 最 佳 频 率(kHz) 600 250 30,40 8 2..5 1 工 频 ? 功率确定 ?同时加热淬火时，设备功率的计算方法 式中:P——设备的功率 P0——单位功率 S——加热表面积 η——设备效率 η=η1(感应器效率) η2(淬火变压器效率) 常用感应淬火设备的效率见表14-7。 表14-7 常用感应淬火设备的效率 序 号 项 目 η η1 η2 1 中频设备淬园柱形零件 0.64 0.8 0.8 2 中频设备淬平板形零件(1) 0.64 0.8 0.8 3 高频设备淬园柱形零件 0.64 0.8 0.8 4 高频设备淬平板形零件(2) 0.44 0.5 0.8 注 (1)指带有导磁体的感应器;(2)指不带导磁体的感应器;(3)η值根据不同产品进行调整。 ? 连续加热 式中:D —— 零件直径(cm) h —— 感应器有效宽度(cm) η —— 设备效率 单位功率是选择设备功率的主要计算指标。单位功率有有效功率、加热功率和额定功率之分，通常设计工作所指单位功率为额定功率。表14-8为单位功率的经验数值。 表14-8 单位功率的经验数值 (kw/cm2) 频率/kHz 1.0 2.5 8.0 30,40 200,300 连续加热 4.0,6.0 3.0,5.0 2.0,3.5 1.6,3.0 1.3,2.6 同时加热 2.0,4.0 1.4,2.8 0.9,1.8 0.7,1.5 0.5,2.0 根据表14-8中所列数据，对某些功率的感应加热设备可同时加热的面积如表14-9和表14-10所示。 表14-9 中频电源设备可同时加热面积参考指标 发电机频率(kHz) 与功率(kW) 2.5 8.0 100 160 250 100 160 250 最大加热面积(cm2) 轴类 140 230 350 250 400 600 空心轴类 180 300 500 320 500 750 合适加热面积(cm2) 轴类 70 110 170 120 200 300 空心轴类 90 150 250 160 250 370 表14-10 高频电源设备可同时加热面积参考指标 振荡功率(kW) 30 60 100 200 同时最大加热面积(cm2) 90 180 300 600 合适的加热面积(cm2) 30 60 100 200 ?设备生产率，感应加热设备生产率差异很大，根据生产统计资料，如表14-11所示。 表14-11 感应加热设备生产率参考指标(件/时) 零件重量(kg) ?0.3 0.3,1.0 1,2 2,5 5,10 10,20 ?20 高频设备 400,600 200,300 100,200 中频设备 100,200 60,100 40,60 20,40 10,30 感应加热技术近年来的发展主要表现在加热电源方面。 过去采用的效率较低的中频发电机多被淘汰，代之以频率达1kHz的晶体管电源;目前，又有IGBT(绝缘栅双极型晶体管)电源大量出现，已部分取代前者用于工业生产。国内最大的IGBT电源已达250kW、50kHz，国外已有600kW、100kHz的电源商品生产。 原有的电子管高频振荡电源正由MOSFET(场效应晶体管)电源及SIT(静电感应晶体管)电源所替代，国产电源可达300kW、200-300kHz，发达国家已有500kW、300kHz的产品问世。MOSFET(场效应晶体管)电源及SIT(静电感应晶体管)与电子管高频振荡电源相比，具有体积小、效率高、控制方便、使用寿命长、安全性高等突出特点。 4 辅助设备的选择 ? 可控气氛发生装置，应根据热处理工艺及项目所在地供应条件选择。随着现代可控气氛检测和控制技术的发展，应尽量采用炉内直生式气氛。 ?冷却系统的计算 ? 淬火槽容积的计算 (m3) 式中:V——淬火液的容积(m3) P——同时淬入零件质量(kg) t—t0 ——淬入零件的温度差，一般工件850-100=750(oC);重型零件和锻模850-200=650(oC) ——淬火液在淬火前后的温度差,油80-40=40(?),水38-18=20(?) γ——淬火液密度，油为0.9，水为1 C1——淬火液的热容量 KJ/(kg??)水为1，油为0.45 C——淬火钢件平均热容量 采用0.628 KJ/(kg??) 淬火油槽:一般零件V?0.007P，锻模淬火V?0.006P;淬火水槽:V?0.006P 淬火槽容积指标见表14-12。 表14-12 淬火槽容积指标 淬火 单位 淬火油槽 淬火水槽 一般工件 m3/t工件 7 6 锻模 m3/t工件 6 5 实际为便于制造和操作方便，一般淬火水槽与淬火油槽相同尺寸，以上计算的容积还需考虑淬火液温度升高的体积膨胀及淬火工件的体积。 ?油冷却系统的计算 油冷却器面积的计算 式中:Q——油冷系统中淬火油槽同时吸收热量的总和(KJ) O.9——考虑10%的热量由液面及管道散失 K——油冷却器传热总系统[(KJ/m2?h??)] 管式冷却器的K 铁管160，铜200 Δt——油水算术平均温度差(oC) 对于一般地区 (?) 对于夏季水温较高地区 (?) T——淬火油冷却间隔时间，成批大量生 产及中小型车间为1,2h。单件小批生产的重型热处理车间为4、6、8h。 循环油量计算 (m3/h) 集油槽的容积:V2=( V1+全车间循环淬火油槽总容积)×1.2(m3) ?清洗设备，清洗设备有连续式、室式、槽式等清洗机和清洗槽。多数清洗机是与加热淬火设备配套使用的，作前清洗或后清洗用。应根据多数热处理件的批量和加热淬火炉的操作方式选择。 ?清理及强化设备，清理及强化设备主要作为清理零件热处理后表面的氧化皮或进行表面强化用。这类设备主要技术规格见热处理设备手册。 (5)校直设备，热处理后的弯曲工件需要用手动或机械校直。小型零件用手动螺旋压床或齿条压床，中型、大型零件用液压机。一般零件所需校直机的压力见表14-13。 表14-13 校正设备的规格及平均生产率 零件直径(mm) 校直机压力 (t) 校直机 型式 平均生产率 (件/h) 零件状态 5,10 1,5 手动 70,90 调质 10,20 5,25 液压 60,80 调质 20,30 10,30 液压 50,70 调质 30,60 15,50 液压 30,40 调质 50,70 25,63 液压 15,20 调质 80,200 50,100 液压 10,15 Φ200正火 5 起重运输设备 起重运输设备应根据设备安装、修理、工艺所需起吊运输最大重量以及工艺平面布置确定，起重运输设备的适用范围及选择原则见表14-14。 表14-14 起重运输设备的适用范围及选择原则 设备名称 常用规格 主要适用范围 选用意见 桥式起重机 5,10t 大型设备维修，大型零件运输，装卸 一般厂房长50m选用一台 梁式起重机 1,5t 中小型设备维修，中小型零件运输，装卸 每一跨可选用一台 电动葫芦 0.25,1t 井式炉组，小型热处理车间表面淬火组、酸洗、发蓝生产线的起重运输，工序衔接 根据工作量，每条生产线可选用一台 旋臂起重机 0.25,1t 工作量较大的局部地区或桥式、梁式起重机达不到的地区 为某项设备及工艺专设 悬挂起重机 ?2t 大量生产车间运输，生产设备之间运输 辊道 大量生产中工序间联接，连续生产线上夹具，料盘的输送。 平板车 车间或跨间大型零件运输及过跨 电瓶车、叉车、手推车 各车间之间零件运输，车间内运输，小件车间之间运输 考虑到空中布置管线便于工艺设备调整和降低厂房造价，热处理车间总的发展趋势是尽量取消行车。 6设备需要量的计算 设备需要量可根据热处理工序生产纲领和设备生产能力计算出设备年负荷时数，再计算出设备需要量。 ?设备年负荷时数 对某一生产产品，设备年负荷时数G为: G=Q/p 式中:Q——该设备年需完成的生产量(kg/年) p——该设备的生产率(kg/h) ?设备数量计算 设备需要量(C)为: C=G/F 式中:F——每台设备年时基数 (h) 计算的C值，一般不是整数，取整数为C′。 ?设备负荷率 设备负荷率(K)为: K= % 热处理车间设备‎‎的计算见表14-15。 表14-15 热处理车间设备计算表 序号 设备 名称 工件 名称 工序 名称 年生产量kg 设备生产能力kg/h 设备年负荷时数(h) 设备年时基数(h) 设备数量 设备负荷率(%) 计算值 采用值 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 合理的设备负荷率一般规定为，三班制的75%,80%，二班制80%,90%。由于我国热处理设备的可靠性普遍提高，为充分利用设备，设备负荷率可提高到80%以上。 14.7 车间位置与设备平面布置 14.7.1总平面布置 1、热处理车间产生有害气体，如蒸汽、油烟、粉尘等，应位于机加、装配等车间的下风向(按项目建设地主导风向)。 2、厂房间的安全卫生间距 一般车间考虑采光、自然通风要求的间距要满足消防、环保等现行 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 的要求，同时应?10m。近年随着钢结构厂房的推广应用，对少、无污染的热处理车间也可与机加、装配车间组建成联合厂房。 3、防振间距 热处理车间应与锻造车间、铁路等保持一定的防振间距或采取相应的隔振措施。防振间距见表14-16。 表14-16 防振间距 (m) 振源 热处理车间 高频间 试验室 检验站 锻锤 <1t 80 30,60 30,60 1,2t 40,50 120 50,90 50,90 ?3t 50,70 150 70,100 活塞式空压机(1) 20 20 氧气机 20 20 铁 路 15,20 15,20 注1:现在常用的螺杆式压缩机由于振动和噪声小，不受此限制，可直接布置在车间辅房内。 4、热处理车间为独立厂房时在总图中的位置 ?考虑日晒的影响，热处理车间尽可能采用南北向; ?考虑通风良好，最好与当地主导风向垂直; ?应在锅炉房、铸、锻、电镀及大量产生灰尘和废气场所的上风向; ?应与锻锤等振源保持足够的距离; ?应尽量靠近联系密切的车间布置，以缩短零件运输距离; ?应根据企业规模和发展需要，考虑适当的发展余地。 5、热处理车间在联合厂房内的位置 ?应尽量靠近联系密切的车间，确保物流便捷; ?热处理车间至少有一面靠外墙，车间纵向、天窗与主导风向垂直，以利通风; ?应有单独通向外部的门和通道; ?外部有布置室外设施(如循环水池、油池等)的场地和空间。 14.7.2车间平面布置 1、 车间设备平面布置的原则 ?车间内的设备布置、工艺流程、车间进出口及通道位置等应根据企业运输路线及与邻近车间的关系来设计; ?大型连续式设备及机组的布置，一般应尽量布置在同一跨度内，有利于使用起重运输设备; ?如车间只有一面靠外墙时，大型设备应尽量靠内墙布置，以利采光和通风; ?设备布置应符合工艺流程的需要，零件的流向应尽可能由入料端流向出料端，避免交叉和往返运输; ?在工艺流程基本顺畅的情况下，可按设备类型分区布置; ?设备应尽量排列整齐，箱式炉以炉口取齐，井式炉以中心线取齐; ?应考虑半成品、成品存放地和渗碳件、回火件存放地以及夹具、吊筐等堆放面积; ?车间内隔间应尽量集中布置，喷砂间应尽量靠外墙; ?有地坑和基础的设备要注意柱子的影响; ?需要起重运输工具的设备，应布置于起重机的有效范围内; ?需局部通风的设备应靠外或靠近柱子布置，以利风管的引出; ?车间应留出必要的通道，通道的宽度一般为2,3 m。 2、设备的间距 ?炉子后端距墙或柱的距离 一般箱式炉:1,1.2m; 后端有烧嘴的燃气炉和燃油炉:1.2,1.5m; 可控气氛炉应留出辐射管取出的距离。 ?炉子之间的距离(一般是炉子外壳间的距离，燃气炉和燃油炉应为两炉外侧管道间的距离) 小型炉:0.8,1.2m; 中型炉:1.2,1.5m; 大型炉:1.5,2.0m; 连续式炉2.0,3.0m。 ?井式炉间的距离 小型炉:0.8,1.2m; 中型炉:1.2,1.5m; 大型炉:2.5,4.0m; 井式炉地坑坑壁离车间内墙:1.2,1.5m; ?连续式炉的炉前、炉后通道及零件堆放地 锻件热处理连续炉:炉前6,8m 炉后8,12m; 连续气体渗碳炉: 炉前4,6m ,3m; 炉后2 一般连续式炉: 前后4,6m。 ?炉子与淬火槽的距离 一般炉子:1.5,2.0m; 大型锻模热处理炉:2.0,3.0m。 3、主要设备操作高度 井式炉炉口高度:0.4,0.6m; 箱式炉炉口高度:0.8,0.9m。 4、设备平面布置常用图例 车间平面布置图‎‎中所用的图样、图例可参考表14-17所示样式。热处理车间平面布置见图14-1,图14-6。 表14-17 热处理车间布置图常用图例 名 称 图 例 1. 新增工艺设备 2. 原有工艺设备 3. 不拆迁的原有工艺设备 4. 预留工艺设备位置 5. 单独基础工艺设备 6. 控制柜 7. 温度控制柜 8. 工作台 9. 水泥工作台 10. 瓷砖工作台 11. 操作工人位置 12. 动力配电柜 13. 桥式起重机 14. 梁式起重机 15. 梁式悬挂起重机 16. 电动葫芦 17. 壁行起重机 18. 墙式旋臂吊车 19. 柱式旋臂吊车 20. 电动平板车 21. 上吊车平台梯子 22. 毛坯、半成品、成品堆放地 23. 地坑及网纹盖板 24. 封顶隔断 25. 地漏 26. 洁净空调 27. 全室通风 28. 局部通风 29. 舒适空调 30. 0.3Mpa压缩空气供应点 31. 0.6Mpa压缩空气供应点 32. 天然气供应点 33. 可控气氛供应点 34. 氨气供应点 35. 乙 炔供应点 36. 蒸汽供应点 37. 氮气供应点 38. 液化气供应点 39. 吸热式气氛供应点 40. 放热式气氛供应点 41. 循环水点 42. 供水点 43. 排水点 44. 化学污水排水点 45. 燃油供应点 46. 供油点 47. 排油点 48. 排气点 49. 排烟点 50. 除尘 51. 电源接线点 52. 单相接地插座 53. 三相接地插座 图 1 图 2 图 3 图 4 图 5 图 6 14.7.3 热处理车间面积 1、 车间面积 ?生产面积:指各主要工序、辅助工序及与生产、辅助工序有关的操作所占的面积。如加热炉、加热装置、淬火槽等本身所占用的面积、操作所需的面积及工人在操作时所需的通道面积均属于生产面积。校直、检验也算在生产面积内。生产面积约占车间总面积的70,80%。 ?辅助面积:指服务于生产而不参与主要和 辅助工作的机构。 包括车间配电室、变频间、电 容器间、检验间、车间试验室、保护气氛制备间、 机修间、仪表间、通风机室、油循环冷却室、辅料库、主要通道、地下室及车间办公室、生活间等所占用的面积。辅助面积约占车间总面积的20,30%。 2、车间面积概算指标 ?各类热处理车间面积指标 各类热处理车间每m2总面积生产指标，如表14-18所示。 表14-18 热处理车间每m2总面积生产指标 车间类型 规模 生产指标/(t/ m2?年) 锻件热处理 小型 2,3 中型 3,4.5 大型 5,6 半成品热处理 小型 1.5,2.0 中型 1.8,25 大型 2.5,3.0 综合热处理 小型 0.8,1.2 中型 1.0,1.5 大型 1.7,2.1 标准件热处理 3.0,4.0 齿轮热处理 1.0,2.0 ?热处理设备面积指标，各类热处理设备所 占车间面积指标如表14-19所示。 表14-19 各类热处理设备所占车间面积指标 序号 设备名称 占用面积(m2/台) 备 注 1 箱式电炉 25,35 包括淬火油槽及堆放面积 2 盐浴炉 20,30 3 井式气体渗碳炉 15,25 4 井式回火炉 15,25 5 井式淬火炉 15,25 6 输送带式电炉 108,216 7 推杆式电炉 108,216 8 震底式电炉 108,216 9 高频设备(1) 60,70 包括淬火机床 10 中频设备(2) 20,90 11 齿轮淬火机床 20,30 12 喷砂机、清洗机 20,30 13 转台抛丸机 20,30 14 校直机 15,25 注(1)、(2)为传统高、中频设备所占面积，采用静态高、中频电源时，其面积 相应减少。 (3) 车间通道面积约占车间总面积10%。 (4)成品仓库面积，成品仓库面积可根据生产任务依下式计算: 式中 A——仓库面积(m2); d——零件存放天数，大批量生产时，毛坯热处理车间为10,12天，小批单件生产时为6,7天。成品热处理车间为3,5天。具体存放天数可按企业实际管理水平确定。 q——生产任务(t/天) H——每m2仓库面积荷重，对大型锻件为2,2.5t;中小型锻件为1,5t，成品件为1.0,1.5t。 14.8 热处理车间建筑物与构筑物 14.8.1 对建筑物的要求 ? 防火要求 根据国家标准《建筑设计防火规范》(GB50016—2006)的规定，热处理生产在火灾危险分类中属“丁”类，厂房的耐火等级通常为二级。要求建筑物的墙、隔墙、地面、顶棚等必须耐火，通常为钢筋混凝土或钢结构。 ? 防爆要求 对于用液体、气体作为燃料或可控气氛原料的热处理车间，需采取必要的防爆措施和泄压面积，且泄压面积的设置应避开人员集中的场所和主要通道。 ? 通风要求 热处理车间存在油烟、蒸汽、热气、有害健康的气体及粉尘等，因此要求采光充足，自然通风良好。厂房最好是独立建筑，至少有一长边靠外墙，每跨厂房最好有天窗(气楼)。 14.8.2 厂房建筑参数 (1) 建筑模数 它作为统一与协调各种建筑尽寸的基本标准尺度单位。我国规定建筑的基本模数为100mm，以M0表示。 (2)柱网、柱距、跨度 厂房平面柱网和柱距:厂房平面柱网是厂房纵横坐标的定位轴线。厂房柱距一般采用6m或6m的倍数。钢结构厂房可适当加大，一般为6,9m，在起重机起重量不大时，钢结构厂房的柱距在7.5m 较经济。 跨度:厂房跨度?18m时应采用3m(30M0)的倍数，厂房跨度?18m时应采用6m(60M0)的倍数。 热处理车间柱距与跨度选择:厂房的跨度和柱距取决于生产规模、设备类型和平面布置。当采用钢结构厂房时，其跨度和柱距可根据工艺需要由结构专业做出技术经济比较后确定。 (3)厂房高度 厂房高度，是指屋架下弦(或屋盖结构件的最低点)以及吊车轨顶距车间室内地面的高度，分别以屋架下弦底面标高和轨顶标高表示(室内地面标高为?0.000)。自地面至柱顶和自地面至支承吊车梁的牛腿面的高度均应为300mm的倍数，自地面至吊车轨顶高应为600mm的倍数。工艺设计通常只提出起重机轨顶的高度要求，此高度可用下式表示: H1= h1+ h2+ h3+ h4+ h5 式中: H1——吊车轨顶面的高度(mm); h1——车间内设备，隔墙或检修工件的高度(以多数设备高度为基准)(mm) h2——运行时吊运的工件距生产设备的安全操作距离，一般?500mm; h3——最大吊件的高度(mm); h4——吊索最小高度(mm); h5——吊钩与吊车轨顶的最小距离(mm); 屋架下弦高度按下式计算: H= H1+ h6+ h7 式中: H——屋架下弦的高度(mm); H1——吊车轨顶面的高度(mm); h6——轨顶至吊车顶面尺寸，由起重机规格表中查得(mm); h7——屋架下弦至吊车顶面间安全间距，h7?220mm。 热处理车间厂房的高度取决于产品的工艺需要和设备类型。井式炉应尽可能置于地坑内，以降低厂房高度。在通常情况下，厂房高度的确定，可参考表14-20。 表14-20 厂房高度的确定 车间情况 下弦高度(m) 不设吊车的单件小批生产车间 6,7 设有吊车的成批生产车间 8,9 大批大量流水生产且有桥式起重机车间 10,11 需要特殊高度的车间，如有较长轴件的车间 计算决定 (4)门洞 消防安全、人流疏散及建筑模数等要求。 门洞设计要满足生产、 门按制作材料分类，有木门、钢门;按开启形式分类，有平开门、推拉门、折叠门、升降门、卷帘门、翻转门等。对要求高的企业还可采用感应遥控门。 门洞的净宽应大于运输工具、产品、设备等宽度600mm以上，洞口净高应大于运输工具、产品、设备等高度300mm以上。对一些特大型设备的出入，可以预留门洞，待设备进入后再封墙。各种大门一律向外开。厂房较长时，需在车间两端或中部开门。常用车辆与门洞尺寸的关系，如表14-21所示。 表14-21 常用门洞尺寸(mm) 通行 要求 单人 双人 手推车 电瓶车 轻型卡车 中型卡车 重型卡车 汽车起重机 洞口宽 900 1500 1800 2100 3000 3300 3600 3900 洞口高 2100 2100 2100 2400 2700 3000 3900 4200 (5)窗 窗的尺寸一般为300mm的倍数，也可设计成带形窗，具体由建筑专业确定。 (6)隔断及封顶 热处理车间内除‎‎一般生产区外，有时还设有高频间、中频间、喷砂间、喷丸间、检验室、仪表间、办公及辅料库等。为隔断粉尘、有害气体的侵入和降低噪声危害，必须隔断及封顶。 隔断面积的大小按工艺需要决定，最好以柱距为基准。一般采用砖墙隔断。 封顶高度主要视设备及起重设备的高度决定。喷砂间等通常采用4.5m，检验间、仪表间、办公室通常采用3.6m。 (7)高频间及中频间 位置:高频间及中频间应单独设置，其位置应放在车间的上风向和非发展方向的一端，远离油烟、灰尘和震动较大的设备。 地面:一般采用水磨石或压光水泥。 封顶及隔断:高频间的封顶高度不低于4.5 m，中频发电机室的封顶高度一般为5.5,6.0 m，具体视设备大小和单轨轨顶高确定。 门窗:应设置足够的窗户，以利采光及自然通风。高频间及中频发电机室门的尺寸一般为:2.1×2.7 m。 高频间屏蔽:高频间一般采用六面Φ1mm钢丝，制成5×5mm的钢丝网，或用0.5,0.6mm厚的钢板进行屏蔽;门、窗用双层钢丝网屏蔽;金属屏蔽层必须接地，以保安全。凡引入屏蔽间的管道，其四周应与屏蔽层焊牢，并采取措施切断屏蔽层与管道系统的导电连接。电源必须经过滤波器，然后引入屏蔽间，以抑制通过导线传播干扰。 热处理车间地面载荷取决于生产设备，可参照表14-22设(8)地面载荷及地面材料 计。 表14-22 地面载荷 部门名称 地面载荷 (t/m2) 试验及辅助部门 0.5~1.0 工具、机修备件热处理部门 1.0~2.0 综合性热处理部门(中、小件) 1.5~2.0 大批大量流水生产半成品热处理 2.0~3.0 大批大量流水生产毛坯热处理部门 3.0~5.0 热处理厂房的地面材料要求耐热、耐蚀、耐冲击，应根据车间生产工艺选择，见表14-23。 表14-23 热处理厂房的地面材料 部门名称 地面层材料 混凝土 水磨石 块石 耐酸水泥 毛坯热处理 ? ? 半成品热处理 ? ? 辅助热处理 ? ? 喷砂间 ? ? 酸洗间 ? 盐浴炉间 ? 高中频间 ? 油冷却地下室 ? (9) 地下构筑物 如有些热处理设备需安装在地坑或地下室时，对较深的地坑应不影响厂房柱子基础。若地下构筑物深度超过地下水位时，要作防水处理。 14.9 车间公用动力和辅助材料消耗量 热处理车间需消耗各种动力和辅助材料，包括电力、燃料、压缩空气、蒸汽、水、油类、盐类、化学热处理渗剂及保护加热气体等。这些物料的供应、储存、输送等设施，多数由工‎‎厂动力部门统一设置和管理，有些需在车间内设中间储存地(或库)。车间设计时，必须计算其消耗量，提供给有关公用专业进行设计。 根据工厂公用专业设计的需要，车间动力及辅助材料消耗量计算，需提供如下计算项目: ? 各类设备所需动力的小时最大消耗量，此数据主要作计算该设备支管用。 ? 各类设备所需动力的小时平均消耗量，此数据主要作计算该设备全年动力消耗。 单台设备各类动力年消耗。 ? ? 汇总的各类动力的车间小时平均消耗量，此数据作计算车间各类动力年消耗量。 ?汇总的各类动力的车间小时最大消耗量，此数据作计算车间各类动力干管用。 汇总的各类动力的车间年消耗量，作为车间各类动力消耗数据，经全厂汇总后作为计算全厂能量消耗的依据。 14.9.1电气 热处理车间电气资料包括设备明细表和工艺平面布置图，以及车间工艺设备年耗电量。 ? 用电设备的接线 固定的用电设备，应在平面布置图上标出电源进线的位置;当接线点在地面1 m以上或地面以下时，应注明标高。 移动式用电设备，应注明其工作区域及供电方式(如滑触线或电缆)。 电动葫芦、梁式和门式起重机及电动平板车，应在工艺平面布置图上标出滑触线起止位置和电缆供电点位置。 ? 安装容量 用电设备的安装容量是指其额定功率或额定容量。 一般用电设备或只带一般降压用变压器的设备，如以电动机为动力的设备及电阻炉等，安装以kW为单位;带专用变压器的设备，如高频电源、磁粉探伤机等，安装容量以kV?A为单位。 ? 电源种类、电压、相数和频率 当设备需要的电源不是一般常用的交流、380V、50Hz时，应在设备明细表的技术规格栏注明。 ? 防火、防爆、屏蔽、接地 存放易燃、可燃或易爆物质的场所及存在易燃易爆的气体或大量粉尘的场地，应注明贮存物品的名称、数量或气体(粉尘)的成份和含量。 当工作场地存在腐蚀性气体、蒸汽或特别潮湿时，存在高温、强烈振动或辐射时，应予注明。 ? 照明 热处理车间工艺设计人员仅需提出车间的照明要求和照明区域等资料，由电气专业设计人员依据车间特性和照明面积进行计算和设计，统筹考虑工作地的照明、局部照明和事故照明等。 ? 车间电能耗量计算 热处理车间用电设备电能耗量的计算方法有:按设备负荷时数计算和按产量计算。由于按设备负荷时数法计算耗电量困难较多且误差较大，一般按单位产品产量的耗电指标计算。粗略计算时可依单位质量工件耗电量指标和车间生产量计算。表14-24为各热处理工序加热1kg金属所需电力概略指标。 表14-24 各热处理工序耗电指标 工序 温度范围/oC 电能Q=3.6×106 106J/kg) 煤气Q=5024 J/(kW?h)( kJ/m3 (m3/kg) 重油Q=41868 kJ/kg (kg/kg) 淬火 800~850 1.44~1.80 0.5~0.7 0.08~0.09 淬火 ~1300 2.16~2.88 0.7~0.8 0.1~0.12 正火 860~880 1.80~2.16 0.6~0.8 0.08~0.09 碳氮共渗 840~860 2.16~2.52 0.7~0.8 0.09~0.1 气体渗碳 900~920 2.88~4.32 1.0~1.2 —— 固体渗碳 900~920 5.40~6.12 2.8~4.0 0.4~0.5 短时间退火 850~870 2.16~2.52 0.7~0.9 0.1~0.12 长时间退火 850~870 3.60~5.40 2.0~2.4 0.2~0.25 高温回火 500~600 0.90~1.08 0.3~0.5 0.05~0.06 低温回火 180~200 0.36~0.54 0.15~0.2 —— 时 效 100~120 0.14~0.18 —— —— 14.9.2 燃料消耗量计算 热处理车间燃料消耗量，粗略计算时，可依单位重量工件消耗燃料指标和燃料炉生产量计算。详细计算时，应依据各燃料炉的燃料消耗量进行计算和统计。 14.9.3 压缩空气消耗量计算 热处理车间压缩空气消耗量是以温度为20oC，绝对压力为101.3kPa时的自由空气占有的体积为标准计算的。 ? 连续稳定用气设备耗气量计算 设备小时最大耗气量 连续稳定用气设备小时最大耗气量系指设备开动时的单位时间耗气量，相当于设备连续开动一小时的耗气量。一般设备每次用气时间是较短的，可将设备开动时的耗气量除以开动时间作为设备小时最大耗气量 (m3/h): 式中:qs —— 设备开动时间内的耗气量，m3。 T —— 设备开动时间，h。 设备小时平均耗气量 连续稳定用气设备小时平均耗气量系指设备以小时平均生产率运行时每小时的耗气量，其数值等于班耗气量的小时平均值。设备小时平均耗气量q (m3/h)可按下式计算: 设备利用系数K1见表14-25。 表14-25 用气设备的利用系数K1 用气设备名称 利用系数K1 用气设备名称 利用系数K1 一般用途吹嘴 0.05~0.2 风动工具 0.2~0.4 5~0.8 气动夹具 0.04~0.08 喷砂与喷丸 0. 溶液搅拌 0.1~1.0 喷淋装置 0.05~0.1 ? 不均衡用气设备耗气量计算 设备小时最大耗气量 不均衡用气设备小时最大耗气量等于设备在单位时间耗气量最大的操作过程的耗气量除以该过程的时间。 设备小时平均耗气量 不均衡用气设备的小时平均耗气量 等于 设备以小时平均生产率工作时的小时耗气量，即 =nq 式中:q —— 每一工作循环的耗气量，m3。 n —— 在设备平均生产率时的每小时工作循环次数。 ? 炉门升降气缸压缩空气耗量 气缸工作用压缩空气消耗量，可以依据气缸的容积、单位时间内启动次数和所用的压力进行计算。炉门升降气缸压缩空气消耗量可按表14-26提供数据计算，其他气缸推动机械也可参考此表数据估算。 表14-26 炉门升降气缸压缩空气消耗量 气 缸直 径 (mm) 拉 力 (kN) 气 缸 行 程 (mm) 工作行程 时 间 (s) 工作行程耗 气 量 (m3/次) 小时最大耗 气 量 (m3/h) 小时平均动作次数 5 10 20 40 小时平均耗气量(m3/h) 80 2.0 300 1.5 0.016 24 1.0 1.1 1.2 1.4 500 2.5 0.026 1.1 1.2 1.3 1.7 1000 5 0.053 1.3 1.4 1.8 2.8 100 3.4 300 1.5 0.025 40 1.1 1.2 1.3 1.7 500 2.5 0.041 1.2 1.3 1.6 2.2 700 3.5 0.058 1.3 1.5 2.0 2.9 800 4 0.066 1.3 1.6 2.1 3.2 1000 5 0.083 1. 1.7 2.5 3.9 125 5.3 500 2.5 0.064 62 1.3 1.6 2.1 3.2 700 3.5 0.090 1. 1.8 2.6 4.2 900 4.5 0.116 1.5 1.9 2.9 5.0 1000 5 0.129 1.6 2.1 3.2 5.6 160 9.9 500 2.5 0.107 102 1.5 1.7 2.7 4.7 160 9.0 700 3.5 0.150 1.8 2.3 3.6 6.4 900 4.5 0.193 1.9 2.7 4.5 8.1 1000 5 0.214 2.0 2.9 4.9 9.0 1200 6 0.257 2.2 3.4 5.7 10.6 各类用途喷嘴压缩空气消耗量 用于喷丸、吹干等用途的压缩空气消耗量可参考表14-27进行计算。 表14-27 不同用途喷嘴压缩空气消耗量 途喷直径(mm) 用 途 压力(kPa) 小时最大(m3/h) 小时平均(m3/h) 5 吹干热处理零件 300~400 42 8.4 5 吹扫工作台面 300~400 42 4.2 5 高温盐炉吹扫盐蒸气 300~400 25 25 5 搅拌淬火液 300~400 98 40 5 渗碳炉烧碳黑 500~600 96 3 10 喷砂 300~400 280 200 10 喷丸 500~600 390 300 13 喷丸 500~600 480 360 各设备压缩空气年消耗量=小时平均消耗量×设备负荷率×设备年时基数。 车间压缩空气年消耗量=各设备年消耗量之和×不正常损耗系数(一般取1.3~1.4)。 14.9.4 生产用水量计算 ? 热处理车间设备用水要求 热处理车间除高、中频设备冷却用水外，其余设备对水质无特殊要求，一般生活用水则可满足要求。热处理设备用水要求如表14-28。 表14-28 热处理设备的用水要求 使用场合 水压(kPa) 水温(?) 水质要求 可否 循环 进水 出水 一般场合 120~250 <28 <50 自来水 高频设备冷却水 120~200 20 <50 总硬度1.7,电阻>4000Ω?cm3 可 高频淬火用水 200~300 20~30 自来水 可 中、工频设备冷却水 200~300 10~30 ?40 自来水 可 电容器冷却水 200~300 10~30 <50 总硬度?10 可 淬火变压器冷却水 200~300 10~30 <50 总硬度?10 可 中频淬火用水 400~500 20~40 自来水 可 可控硅变频装置 120~200 ?30 ?40 总硬度?8 可 喷液淬火 400~500 ?20 可 根据目前各地自来水水质情况，除个别地区外，均可满足感应加热设备的用水要求，如达不到要求的标准，可采用蒸馏水，或采用离子交换树脂软化水。 热处理车间工艺用水量 热处理工艺操作的耗水量的计算，通常按工序每吨工件? 水消耗量指标作概略计算，如表14-29所示。车间用水应尽可能循环使用。 表14-29 按工序每吨工件水消耗量指标 工序 消耗量指标(m3/t) 备注 钢件淬火 6~8 供水温度15~20oC，不循环 10~12 供水温度20~30oC，不循环 淬火油冷却 12~15 供水温度15~20oC 高温回火冷却 3~4 铝合金固溶处理冷却 2~2.5 淬火冷却用碱盐水 0.25 零件清洗 0.3~0.5 防锈液 0.1~0.15 表面淬火冷却 2.0 不循环 0.5 循环 ? 感应加热设备耗水量 ? 感应加热设备冷却用水量，按设备产品样本的规定，其耗水量如表14-30所示。 表14-30 感应加热设备冷却用水 名称 规格 水量(m3/h) 全固态高频感应加热装置 JGP30 0.030 JGP45 0.050 JGP50 0.050 JGP75 0.060 JGP100 0.075 JGP150 0.085 JGP200 0.115 JGP250 0.150 电子管式高频感应加热装置 GPC10-C2 0.80 GP30A-C2 1.6 GP60-CR 13-2 2.9 GP100-CM 3.2 GP200-C2 5.0 超音频感应加热装置 CHYP60-C2 2.6 CHYP100-C2 3.8 CHYP100-C3 4.0 可控硅中频感应加热装置 KGPS-100/2.5 13 18 KGPS-162/8 KGPS-250/2.5 25 机式中频感应加热装置 DGFC-52-2 6.2 DGFC-102-2 7.3 DGFC-108-2 7.4 DGFC-252-2 9.7 DGFC-208-2 14.0 DGFC-502-2 28.5 ? 感应淬火用水量，感应淬火用水的常用压力为200~300kPa，单位淬火面积单位 时间所需淬火冷却水量指标如表14-31所示。 表14-31 感应淬火冷却水需要量 淬火水压力 (kPa) 淬火面积(cm2) 淬火冷却水需要量10-3 (m3/ cm2?s) 100 34~88 0.023~0.016 200 34~88 0.0325~0.023 300 34~88 0.04~0.028 400 34 0.045 14.9.5 可控气氛原料消耗量计算 各种可控气氛单位体积气氛的原料消耗量见表14-32。 表14-32 可控气氛单位体积气氛的原料消耗量 气氛类型 天然气 (m3/m3) 丙烷 (kg/m3) 丁烷 (kg/m3) 液氨 (kg/m3) 其他 吸热式气氛 0.138 0.147 0.149 放热式气氛 淡型 0.124 0.091 0.094 酒精0.2kg/m3 浓型 0.164 0.121 0.124 氨分解气氛 0.379 制备氮气氛 工业氮和氢催化(淡型) 0.167 0.122 0.121 放热式气氛净化(浓型) 0.189 0.137 0.138 氨燃烧 0.228 木炭发生器 木炭0.25kg/m3 滴注式气氛 各种有机液0.25kg/m3 14.9.6 蒸汽消耗量计算 热处理车间使用蒸汽为饱和蒸汽、常用压力为200~400kPa。蒸汽的比热容，一般取较低数值，即2100KJ/kg。表14-33为各类液槽蒸汽消耗量的概略计算指标。 蒸汽小时平均消耗量可按最大消耗量的30%~50%计算。车间蒸汽最大小时消耗量为各设备小时最大消耗量之和乘以同时使用系数。 表14-33 各类液槽加热温度与蒸汽消耗量的概算指标 液槽类型 加热方式 蒸汽消耗 在下列加热温度(oC)下蒸汽耗量(kg/m3) 30 40 50 60 70 80 90 100 酸洗、清洗、中和、皂化、发蓝槽 蛇形管 小时最大 43 64 85 107 135 158 181 209 小时平均 2.7 4.9 7.8 11.8 17.2 24.4 34.4 47.8 淬火水槽、高频循环冷却 直接加热 小时最大 — — 55 70.5 86 102 117 133 小时平均 — — — — — — — — 洗涤，流动热水槽 蛇形管 小时最大 — — 85 107 135 158 181 204 小时平均 2h换一次 46 60 75 92 111 131 小时平均 3h换一次 34 44 55 70 85 102 14.9.7 辅助材料消耗量计算 热处理车间辅助材料很多，主要是各种工艺材料，如化学热处理渗剂，加热介质等。它们的消耗量常按生产经验数作概略的估算。当消耗量较大时由公用设计部门设计相应的输送管道和仓库等;当消耗量较少时，则在车间内设置堆放地。 14.10 热处理车间的职业安全卫生与环境保护 14.10.1职业安全卫生 热处理车间是一个潜在触电、爆炸、灼伤、火灾和毒害危险的工作场所，因此在车间设计过程中应严格按照职业安全卫生和环境影响报告书的要求进行设计和配置。 ? 车间设计中有关劳动安全所采取的主要防范措施和设施(如防火、防爆、防震、防尘、防毒、防‎‎腐蚀、设备的安全间距及防机械伤害，降暑降温、防噪声、防振动、防辐射、防电气伤害等)。 ? 车间设计中有关职业卫生所采取的主要措施和配置的设施，包括工作场所办公室、生产卫生室(浴室、存放室、盥洗室、洗衣房等)，生活室(休息室、食堂、厕所)，妇女卫生室等，具体按工业企业卫生设计标准GBZ1-2002中之第6条标准执行(此为强制性标准)。 ? 汇总由工艺本身自行处理所需的主要设备及投资(同一治理项目在环保投资中已计列的在职业安全卫生投资中不再重复计算)。 14.10.2环境保护 热处理车间存在着对人身和环境有害的物质，主要有废气(如二氧化硫、硫化氢、氧化氮、一氧化碳)、废水(含碱、油、盐废水)粉尘、放射性物质以及噪声等环境污染源，车间设计时，必须建设项目环境影响报告书的要求，采取可靠的治理措施。 ? 首先说明工艺及所选用工艺设备本身所具有的环保设施如废水废气治理、吸尘、隔噪等，说明所选属绿色环保型产品的工艺设备，对环境少、无污染; ? 对车间环境造成污染的污染源、污染物名称、浓度及排放量、排放方式(连续排放、间歇排放还是定期排放); ? 简述对产生的废水、废气、粉尘、噪声、振动、废弃物的治理措施，达到效果及综合利用情况，具体治理措施由环保专篇论述。 ? 汇总由工艺本身自行治理部份所需的主要设备及环保投资，必要时亦可列表说明。 14.11节约能源与合理用能 14.11.1 说明车间在专业化协作 采用合理用能的新技术、新工艺、新材料、新设备，以及在能源选用，余热回收及综合利用等方面所采取的具体措施，在能源管理和监测等方面所采取的措施及效果。 14.11.2 能耗 车间所需各种能源的消耗量见表14-34。 表14-34 能耗量表 序号 能源种类 技术要求 耗 量 折标煤量(t) 备注 温度 (?) 表压力 (MPa) 单位 小时 平均 小时 最大 全年 1 煤 2 电量 3 燃气 4 …… 合 计 车间电力安装容量 ××kW ××kVA 注1:能源种类按煤、电、燃气、石油制品、蒸汽、压缩空气、水、氧、乙炔……顺序排列。 14.12 热处理车间人员定额 热处理车间工作‎‎人员包括生产工人、辅助工人、工程技术人员、管理人员和服务人员。 14.12.1 人员分类 ? 生产工人是指直接从事热处理工艺及设备操作的工人。 ? 辅助工人是指生产工人以外直接为热处理生产服务的工人，如热处理件准备工、电工、钳工、仪表工、起重运输工等。 ? 工程技术人员是指从事技术工作的人员。 ? 管理人员是指从事车间企业管理人员。 ? 服务人员是指服务于生产和职工生活福利的人员，如清洁工等。 14.12.2 生产工人计算 每类设备所需生‎‎产工人数量: 基本生产工人数=设备年负荷时数×每台设备所需工人数/工人年时基数 车间生产工人计算指标见表14-35。 表14-35 基本生产工人计算指标 序号 设备类型 热处理工序 每台设备所需的基本生产工人 1 箱式电炉 淬火 0.5,1 正火、退火 0.5 2 盐浴炉 预热、淬火 1,1.5 3 井式回火炉 回火 0.3,0.5 4 井式气体渗碳炉 渗碳 0.5,1 5 井式加热炉 淬火、正火 1 6 台车式炉 正火、退火 2 7 推杆式炉 淬火、回火 2 8 推杆式渗碳炉 气体渗碳 1,1.5 9 输送带式炉 淬火、回火 1,2 10 转底式炉 淬火 1 11 高频设备 淬火 2(内含电工1人) 12 淬火机床 淬火 1 13 冷处理设备 冷处理 0.5,1 14 喷砂(丸)机 清理 1 15 清洗机 清洗 1 16 校直压床 校直 1 14.12.3 车间其他人员计算 车间其他人员的计算通常以基本生产工人为基数，按指标作概略计算，表14-36为 其他人员计算的指标。 表14-36 车间其他人员的计算指标 序号 人员类别 占基本生产工人比例(%) 备注 1 辅助工人 30~40 2 工程技术人员 10~12 3 管理人员 4~5 4 服务人员 1~2 5 检验人员 4~7 不计入车间工作人员内 14.13 热处理车间工艺投资及主要数据和技术经济指标 14.13.1工艺投资概(估)算 热处理车间工艺投资见表14-37。 表14-37 热处理车间工艺投资概(估)算表 序号 项目名称 国内设备 国外设备 合计 备注 金 额 费率 (%) 人民币 (万元) 费率 (%) 人民币 (万元) 外币(万美元) 1 利用原有设备原值 2 新增投资 新增设备 设备原价 设备运杂费 设备安装费 利用原有设备二次费用 设备拆迁费 设备安装费 新增投资合计 工艺总投资 3 设备基础费 新增设备基础 不计入工艺投资费中 利用原有设备基础 小 计 注1:工具器具费、模具费及生产用家具费由经济专业统一考虑但如果是新建厂或 新建车间，此部分投资较大，工艺专业与经济专业协调，如经济专业同意将此部分 费用计入工艺总投资则在投资概算表中应增加此部分费用。 注2:设备基础费，由工艺设计人员与土建专业共同协商后，计入土建工程费用之 中。 14.13.2 主要数据和技术经济指标 车间主要数据及技术经济指标见表14-38。 表14-38 主要数据及技术经济指标表 序号 名称 单位 数据 备注 一 主要数据 1 年产量 台(套、件) t 2 年总劳动量 台时 h 工时 h 3 设备总数 台 其中:主要生产设备 台 其中新增主要生产设备 台 4 车间总面积 m2 其中:生产面积 m2 其中新增车间面积 m2 5 人员总数 人 其中:工人 人 生产工人 人 其中新增人员总数 人 6 电力安装容量 kW kVA 7 综合能耗 t标煤 8 工艺总投资 万元 含外汇:××万美元 其中新增工艺投资 万元 含外汇:××万美元 …… 二 主要指标 1 每一工人年产量 台(套、件) t 2 每一生产工人年产量 台(套、件) t 3 每台主要生产设备年产量 台(套、件) t 4 每平方米车间面积年产量 台(套、件) t 5 每平方米车间生产面积年产量 台(套、件) t 6 每台主要生产设备占车间生产面积 m2 7 每台(套、件)产品劳动量 台时 h 工时 h 每吨(平方米)产品劳动量 台时 h 工时 h 8 主要生产设备的平均负荷率 % 9 每台(套、件)产品占工艺总投资 万元 每台(平方米)产品占工艺总投资 万元 10 每台(套、件)产品综合能耗量 t标煤 每吨(平方米)产品综合能耗量 t标煤 14.14需要说明的主要问题及建议 说明本车间设计中由于客观条件种种限制(如资金来源、车间面积、产品条件等)而尚未解决的问题，并提出解决遗留问题的方法及建议。 主要参考文献 1 中国机械工程学会热处理学会、热处理手册编委会，热处理手册，第3卷，第3版.北京:机械工业出版社,2006 2中国机械工程学会热处理学会、热处理手册编委会，热处理手册，第3卷，第2版.北京:机械工业出版社,1992 3 机械工业第三设计研究院，热处理车间设计手册，1986 5机械工业第三设计研究院，机械工业建设工程初步设计文件深度、格式及有关规定，2004 6可控气氛热处理编写组，可控气氛热处理应用与设计，上、下册.北京:机械工业出版社,1982 7中华人民共和国公安部，建筑设计防火规范，GB50016-2006.北京:中国计划出版社,2006 8潘邻.表面改性热处理技术进展.金属热处理,2005(30):23-24 9机械电子工业部部工程建设中心、勘察设计协会等，机械工厂设备能耗手册1990，3