美國熱處理技術發展路線圖概述

時間：2011-06-13 13:50:09 來源：樊東黎作者：

　　4、組織實施措施

　　1999年9月在Worcester工業大學（Worcester Polytechnic Institute, 簡稱WPI）的金屬加工學院（Metal Processing Institute ）成立了“熱處理杰出技術中心”（Center for Heat Treating Excellence ,簡稱CHTE）。CHTE成立后不久在Illinois工業大學（Illinois Institute of Technology）成立了“熱加工技術中心”（Thermal Processing Technology Center,簡稱TPTC）。組織全行業的企業參與研發實現路線圖目標和完成所提出的70余個研發項目。

　　5、值得重視的研發項目

　　（1）利用地下水循環的感應加熱淬火 <500kW的感應淬火利用地下水閉路循環冷卻，使用時用深井泵抽取地下水，后經凈化處理再返回地下。目前密執安州Alger市Roll Rite公司的一臺150kW的Ajax Tocco感應淬火系統已采用此法，每日的費用僅以美分計。

　　（2）強烈淬火工藝烏克蘭科學院柯巴斯科院士開發的鋼件用水或鹽水劇烈冷卻淬火是表面形成殘余壓應力并減少畸變的方法，已在美國獲準以Intensi Quench服務商標注冊了IQ Technologies Inc公司。由于以水代油，減少了油品消耗并顯著降低生產成本，受到美國能源部的重視和支持。

　　（3）1010℃以上溫度的高溫滲碳真空滲碳技術的成熟和低壓滲碳技術的開發為實現高溫滲碳制造了條件。由于能顯著縮短滲碳周期和節約能源，此項目已列入路線圖研發計劃的“工藝和材料技術”分組計劃。WPI的CHTE推動了工業企業和高效的合作、制造商和生產用戶的協同開發。

　　（4）Ni₃Al金屬間化合物－新型爐內抗滲碳耐熱構件材料 Ni₃Al已問世約20年，因為很脆，長期未獲實際應用。Oak Ridge國家實驗室由Chain T.Liu領導的集體發現添加微量硼可明顯改善其塑性，可作為爐子料筐、夾具，Ni₃Al材料成分為添加Cr、Zr、Mo、B的8%～11%Al,81%～88%Ni。此材料具有出色的強熱性、抗蠕變、抗滲碳能力。Delphi-Saginaw Steering Systems公司通過和能源部的合作研究與開發協議已在料盤上進行了數年的成功試驗。

　　（5）APM和APMT（更高強型APM合金）合金長壽命輻射管瑞典Kanthal AB的Sadvik公司繼Kanthal Al電熱絲之后相繼開發出APM和APMT合金。此種材料仍然是在A-1粉末材料基礎上，通過熱等靜壓（Hot Isostatic Pressing）和深拉延出來的。用APM合金制造的電熱和燃氣輻射管比普通耐熱合金輻射管能經受雙倍的熱流，925℃能經受的熱流可達9～10kJ/m²。

　　（6）爐用平面輻射板燃氣技術所（Gas Technology Institute）開發的能砌入爐壁的平面輻射板（flat radiant panel），能增加輻射表面、降低表面溫度、延長爐子使用壽命，提高爐溫均勻性，減少爐襯、使爐子尺寸縮小50%，加快爐子升溫和冷卻速度，形成的NOx很少。

　　（7）反向循環單管封閉式輻射管（reverse annulus sigle-ended radiant tube）北美制造公司（North American Mfg.Co.）和燃氣研究所（GTI）共同開發。熱輻射率高，用相同材料制造此種管能經受更高溫度、提高燃燒效率10%，減少50%的NOx，使用壽命長。

　　（8）低NOx燃氣強烈內循環（Forced Interval Recirculation）輻射管 GTI開發的U型輻射管延管長溫度均勻。當爐溫為1010℃，空氣遇熱溫度從455℃提高到了480℃時，產生的NOx<0.008%（vol）。而一般預熱空氣輻射管所產生的NOx大0.02%～0.25%（vol）。

　　（9）直焰沖擊燃燒技術（Direct Flame Impingement Technology）使用多噴嘴平嵌入爐壁的高速燃燒器，噴射速度達到1馬赫（～330m/s），可在空氣過剩系數α=1的條件下工作，提高能源利用率35%、減少70%的NOx，提高生產率25%、減少50%的氧化燒損、有年節約1～1.5億美元的潛力。

　　（10）智能化感應淬火閉環控制系統（Closed-loop control technology）利用神經網格系統控制原理，全面控制選材、相變、加熱工藝、滲層。所提供的軟件具有優化零件強度/重量比的功能，具有的主、被動電磁傳感器能監控整個加熱過程中的透熱深度。

　　（11）預見鋼件滲碳淬火時的殘余應力狀態的軟件。

　　（12）延長機器零件壽命殘余應力狀態的DANTE軟件。

　　（13）準確預見鋼熱處理相變定量數據的軟件。

　　（14）工藝熱能評價的鑒定軟件（Process Heat Assessment and Survey Tool ,PHAST）該軟件為美國能源部計劃項目，供用戶按不同燃燒方式和熱回收參數進行熱能轉換的工具，可比較爐子在工作狀態下的性能，計算各種工作條件下的節能潛力。

　　（15）加熱爐能源分析工具（Furnace Energy Analysis Tool）可計算按小時、年度或每磅零件的燃料、電能消耗成本數據。

　　（16）能源有效利用分析軟件。

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