文／張軍改·河北東安精工股份有限公司

階梯軸等溫正火工藝探討（下）

文／張軍改·河北東安精工股份有限公司

《階梯軸等溫正火工藝探討（上）》見(jiàn)《鍛造與沖壓》2017年第5期

工藝改進(jìn)

針對(duì)工藝存在的問(wèn)題，采取了如下措施：

正火爐改造

⑴正火爐風(fēng)冷室改造。風(fēng)冷室由單向吸風(fēng)改為雙向吹風(fēng)，增加熱循環(huán)風(fēng)、霧冷以及風(fēng)向?qū)Я?、變頻等裝置，同時(shí)為了減少加熱爐后爐門(mén)進(jìn)風(fēng)量，在加熱爐后面增加了后室，將風(fēng)冷室移到加熱爐和等溫爐中間，以縮小靠近爐門(mén)工件與內(nèi)部工件溫度差異。

⑵正火爐爐壓改造。為減少爐門(mén)開(kāi)啟時(shí)進(jìn)入爐內(nèi)的冷風(fēng)，在爐內(nèi)增加了調(diào)壓裝置，使?fàn)t內(nèi)保持微正壓，減少熱量損失，降低燃?xì)庀摹?/p>

料盤(pán)改造

⑴料盤(pán)兩側(cè)加固定遮擋板，以降低兩側(cè)軸件和中間軸件溫度差異，如圖12a、12b為改造前后料盤(pán)形式。

⑵在細(xì)桿處加活動(dòng)擋板，可以根據(jù)產(chǎn)品不同在料盤(pán)的不同位置和工件不同層間加活動(dòng)擋板，解決細(xì)桿位置不固定的問(wèn)題，以縮小粗細(xì)臺(tái)階溫降差異，如圖13為加裝的活動(dòng)擋板。

圖12 新舊料盤(pán)對(duì)比

工藝參數(shù)改進(jìn)

根據(jù)軸件大小、形狀、環(huán)境溫度高低、碼放方式調(diào)整快慢風(fēng)的時(shí)間比例。

⑴一般軸件大、環(huán)境溫度低、產(chǎn)品碼放層數(shù)多時(shí)，采用較高的變頻頻率。

⑵上下風(fēng)、循環(huán)風(fēng)和霧冷調(diào)節(jié)。為保證溫降均勻，多采用上下吹風(fēng)，對(duì)于軸件較細(xì)，環(huán)境溫度較低時(shí)，使用熱循環(huán)風(fēng)；軸件較粗，環(huán)境溫度較高時(shí)，增加霧冷。

⑶為防止8620RH和20CrMo等含Mo產(chǎn)品金相組織不合格，在A(yíng)1溫度以下緩慢冷卻，為防止帶狀產(chǎn)生，在（A1～A3）范圍內(nèi)快速冷卻。

圖13 細(xì)桿處加活動(dòng)擋板

圖14 改進(jìn)前后溫度均勻性對(duì)比

圖15 加活動(dòng)遮擋前后同一根軸上不同臺(tái)階溫度對(duì)比

工藝改進(jìn)驗(yàn)證

通過(guò)正火爐、料盤(pán)改造及工藝參數(shù)改進(jìn)，等溫正火產(chǎn)品質(zhì)量有明顯改善，天然氣消耗明顯降低，以下為某些產(chǎn)品工藝改進(jìn)前后溫度均勻性對(duì)比及金相組織、硬度及其離散度和天然氣消耗的對(duì)比。

⑴同一料盤(pán)不同位置產(chǎn)品工藝改進(jìn)前后溫度均勻性變化如圖14所示，通過(guò)料盤(pán)兩側(cè)加裝固定擋板和加裝加熱爐后室，使料盤(pán)不同位置的軸件溫度均勻性明顯好轉(zhuǎn)。

⑵圖15為加活動(dòng)遮擋前后同一根軸上不同臺(tái)階溫度對(duì)比，由圖可見(jiàn)，同一根軸上不同臺(tái)階溫度均勻性明顯好于加遮擋前。

⑶采取措施后軸件溫度差異明顯減小，桿部溫度離散度由措施前的80℃，減小為措施后的30℃，大臺(tái)階溫度離散度由措施前的60℃，減小為措施后的40℃，整體溫度離散度由措施前的130℃，減小為措施后的75℃。

⑷表1和表2為一盤(pán)堆放25根的某產(chǎn)品，措施前后各抽取7根樣件，對(duì)各臺(tái)階進(jìn)行硬度及金相組織檢驗(yàn)結(jié)果，產(chǎn)品形狀及各臺(tái)階標(biāo)識(shí)如圖16，碼盤(pán)方式如圖17，結(jié)果表明：硬度范圍由改進(jìn)前的156～179HBW變?yōu)?57～172HBW，整盤(pán)硬度離散度由23HBW變?yōu)?5HBW，各臺(tái)階單件硬度離散度由改進(jìn)前的7～13HBW變?yōu)楦倪M(jìn)后的2～8HBW，單件硬度最大離散度由13HBW變?yōu)?HBW；無(wú)論整體和單件，硬度均勻性明顯見(jiàn)好。

⑸表3為改進(jìn)前后天然氣消耗對(duì)比表，由表可以看出，小軸天然氣消耗由改進(jìn)前的90m3/t降低到70m3/t，降低了20m3/t；大軸由65m3/t降低到55m3/t，降低了10m3/t，總體平均降低了15m3/t。

⑹工藝調(diào)整后，8620RH和20CrMo材質(zhì)的軸件各臺(tái)階的金相組織和帶狀能夠滿(mǎn)足客戶(hù)要求。

結(jié)束語(yǔ)

總之，通過(guò)料盤(pán)和正火爐改造以及工藝參數(shù)調(diào)整，得出如下結(jié)論：

圖16 產(chǎn)品形狀及各臺(tái)階標(biāo)識(shí)

圖17 碼放方式

表1 “產(chǎn)品1”措施前硬度及離散度（HBW）

表2 “產(chǎn)品1”措施后硬度及其離散度（HBW）

表3 工藝改進(jìn)前后天然氣消耗（m3/t）

⑴等溫正火的金相組織、硬度及其均勻性與風(fēng)冷室的冷卻速度有關(guān)，可通過(guò)調(diào)整快慢風(fēng)的變頻和時(shí)間比例，改變組織、硬度及其均勻性：①冷卻速度越快，形成的組織越細(xì)，硬度越高，反之亦然；冷卻速度過(guò)快，容易形成魏氏組織等非平衡組織；冷卻速度過(guò)慢，容易產(chǎn)生帶狀；因此，應(yīng)根據(jù)技術(shù)要求，在保證金相、硬度合格的前提下，盡可能提高風(fēng)速，縮短風(fēng)冷時(shí)間，節(jié)約燃?xì)庀?；②?duì)于軸件截面較大、散熱面積較小、環(huán)境溫度較高、裝盤(pán)量較多的情況，應(yīng)將快冷變頻調(diào)高，快冷時(shí)間加長(zhǎng)，甚至增加霧冷冷卻；③對(duì)于軸件截面較小，散熱面積大，環(huán)境溫度較低，裝盤(pán)量較少的情況，應(yīng)將風(fēng)速調(diào)慢，甚至使用熱循環(huán)風(fēng)；④對(duì)于8620RH和20CrMo等材質(zhì)的工件，為防止非平衡組織出現(xiàn)，在A(yíng)1以下溫度區(qū)間降低風(fēng)速；為防止帶狀出現(xiàn)，在A(yíng)1～A3溫度區(qū)間加快風(fēng)冷。

⑵等溫正火組織及硬度的均勻性還與碼放方式、裝盤(pán)量的多少、工裝的形式有很大關(guān)系，為保證整盤(pán)溫度均勻性，可將料盤(pán)兩側(cè)加固定遮擋；對(duì)粗細(xì)臺(tái)階相差較大時(shí)，將細(xì)桿位置加活動(dòng)遮擋；有條件時(shí)還可以將粗細(xì)桿交叉搭配碼放或不同品種搭配碼放。

⑶可通過(guò)延長(zhǎng)緩冷時(shí)間改善硬度及組織均勻性。

⑷為減少天然氣消耗，可利用風(fēng)冷室廢氣作為熱循環(huán)風(fēng)的風(fēng)源，同時(shí)將爐內(nèi)調(diào)為微正壓。