中國熱協(xié)代表團赴意大利CIEFFE公司考察訪問報告

佟曉輝

(中國熱處理行業(yè)協(xié)會，北京 100101)

中國熱協(xié)代表團赴意大利CIEFFE公司考察訪問報告

佟曉輝

(中國熱處理行業(yè)協(xié)會，北京 100101)

近幾年來，隨著我國機械工業(yè)轉(zhuǎn)型升級步伐的推進，熱處理行業(yè)在節(jié)能減排取得顯著成果的基礎上，兩化融合也有了深入的進展。為了深入了解國際先進的熱處理裝備信息化技術(shù)，中國熱處理行業(yè)協(xié)會于2014年5月，組織熱處理骨干企業(yè)技術(shù)主管和專家，赴意大利考察訪問了CIEFFE公司的信息化熱處理裝備及其建設的數(shù)字化熱處理車間。訪問期間，CIEFFE公司高層技術(shù)主管詳細介紹了該公司熱處理裝備的最新技術(shù)進展，并就代表團所提出的問題進行了技術(shù)交流。這是中國熱處理行業(yè)協(xié)會第三次訪問CIEFFE公司，不僅加深了CIEFFE公司與我國熱處理界同仁的感情，也增強了我國熱處理界對歐洲先進熱處理技術(shù)的感性認識。具體情況向行業(yè)同仁匯報如下。

1 CIEFFE公司簡況

CIEFFE公司成立于1985年，是意大利一家著名的熱處理及工業(yè)加熱設備制造企業(yè)，從事各類熱處理設備設計和制造，是目前歐洲熱處理爐行業(yè)最具規(guī)模、技術(shù)最先進、最具競爭力的專業(yè)公司之一，制造的主要熱處理設備有:多用爐(油淬、水淬、鹽浴等溫淬火)生產(chǎn)線、網(wǎng)帶爐生產(chǎn)線、真空爐、滲氮爐、井式爐、輥底爐、推桿爐、氣氛發(fā)生器等。其產(chǎn)品廣泛應用于:汽車工業(yè)、機械制造、航空、航天、兵器、標準件、紡織機械、電子、家電和專業(yè)熱處理企業(yè)。近年來該公司的熱處理爐憑借其先進的技術(shù)成功地進入多家德國知名企業(yè)，如SHU、克虜伯、Stihl等。

2 CIEFFE公司主要產(chǎn)品

CIEFFE公司主要產(chǎn)品如下:

1)LLF型可控氣氛多用爐熱處理生產(chǎn)線。冷卻方式在油冷、保護氣氛氣冷的基礎上，擴展為水溶介質(zhì)和鹽浴等溫冷卻，擴大了多用爐的應用領域?？煽貧夥斩嘤脿t可以與回火爐(高溫、低溫)、清洗機、料車及料庫柔性地組成不同類型的多用爐生產(chǎn)線，配備自動控制系統(tǒng)，成為先進的全自動多用爐生產(chǎn)線。目前，CIEFFE工業(yè)爐有限公司已生產(chǎn)了300多條這種全自動多用爐生產(chǎn)線，在歐洲廣泛應用。

2)低壓真空滲碳生產(chǎn)線。CIEFFE公司將先進的航空空中加油技術(shù)用于低壓真空滲碳爐設計，實現(xiàn)了將常規(guī)的雙室低壓真空滲碳爐設計為固定式真空滲碳模塊和移動式真空冷卻模塊，完成了兩個模塊真空對接以及冷卻模塊與高壓氣路、冷卻水路的對接。此設計可以實現(xiàn)一個移動式真空冷卻模塊對應多個固定式真空滲碳模塊或固定式真空加熱模塊，具有柔性強、自動化程度高，對于多個模塊，可以大大減少投資等優(yōu)點。

3)FNC-TT型生產(chǎn)線。網(wǎng)帶加熱主爐獨特的設計，采用導流馬弗，直軸大功率風扇，增加了氣氛和溫度均勻性。根據(jù)用戶要求，將裝料系統(tǒng)、清洗機、網(wǎng)帶加熱主爐、網(wǎng)帶回火爐、冷卻系統(tǒng)組成各類網(wǎng)帶爐生產(chǎn)線。

4)NVC爐型。NVC是最新的爐型，可用于滲氮、氮碳共滲、保護氣氛回火、退火以及真空/保護氣氛復合熱處理，可方便地與自動裝卸料系統(tǒng)組合?？梢圆捎秒娂訜峄蛉細饧訜幔梢约傻桨蠋臁⒀b卸料車、清洗機的全自動生產(chǎn)線中，并可實現(xiàn)計算機管理監(jiān)控。

5)其它特殊爐型。全自動帶式爐生產(chǎn)線、全自動輥底爐生產(chǎn)線、全自動輥底爐貝氏體等溫淬火生產(chǎn)線、全自動鋁合金熱處理生產(chǎn)線、全自動高產(chǎn)貴金屬材料退火生產(chǎn)線等。

6)清洗機。近年來開發(fā)的高性能清洗機產(chǎn)品包括:WCF系列箱式清洗機(有1～4個槽)、PCF系列井式清洗機(可以有一或多個槽)、NCF系列帶式清洗機和CCF系列滾筒式清洗機，在此基礎上，可以升級超聲波清洗，帶有真空干燥功能。CCF系列滾筒式清洗機可連接網(wǎng)帶爐，用于螺栓、螺母熱處理的輸送帶式生產(chǎn)線。

7)爐子的自動控制軟件。主要有兩種:一是Demig的PROSYS 2套裝軟件，可實現(xiàn)區(qū)域自動化管理和滲碳或滲氮工藝控制;二是FORNI WIN軟件，可用于不包括滲碳的連續(xù)爐，簡單而先進。另外，根據(jù)用戶的選擇，也可增加和集成設備，確保迅速、及時解決用戶的任何現(xiàn)場問題。

3 CIEFFE公司產(chǎn)品的技術(shù)特點

3.1 自動化的生產(chǎn)方式

隨著計算機控制技術(shù)的發(fā)展，歐洲發(fā)達國家近幾年來的新增可控氣氛多用爐生產(chǎn)線已廣泛采用自動運行方式，傳統(tǒng)的操作者站在料車上通過控制按鈕操作的半自動方式已被淘汰。采用自動生產(chǎn)方式，操作者只需要將產(chǎn)品的信息和工藝號輸入控制計算機中，并且將裝好的料筐放在備料臺上，按下啟動程序按鈕即可。計算機系統(tǒng)將自動地控制全部過程，如:將工件送入清洗機進行前清洗→送入可控氣氛多用爐中加熱、滲碳、淬火→送入清洗機中進行后清洗→送入回火爐中回火→送至卸料臺上。上述過程無人在爐前操作。

為確保安全，通常用圍欄將上述區(qū)域封閉，只有需要檢修、維護時，才有人進入。當然，全自動生產(chǎn)線不僅僅是計算機控制技術(shù)，還需要提高設備本身的機械制造精度、機械強度以及傳動部件的可靠性;并且采用先進的激光定位系統(tǒng)，以確保料車可以準確地停靠在指定的設備前。

3.2 多功能組合系統(tǒng)和爐料柔性排產(chǎn)系統(tǒng)

圖1 SHU多用爐生產(chǎn)現(xiàn)場Fig.1 Production locale of SHU multi-purpose furnace

圖2 PASELLO多用爐、氮化爐組合生產(chǎn)線Fig.2 Combination production line of PASELLO multi-purpose furnace and nitriding furnace

在一條生產(chǎn)線上組合多用爐、氮化爐、清洗機、回火爐等各種熱處理設備，使生產(chǎn)線的功能更多樣化，提高設備的綜合利用率。采用一臺服務器對生產(chǎn)線全部設備實行柔性排產(chǎn)，所有的工作如:工藝編制、備料、卸料、檢驗、設備維護保養(yǎng)全部在早班完成。中、夜班設備自動運行，無人操作。這樣極大地解放了生產(chǎn)力、提高了生產(chǎn)效率、徹底改善了熱處理操作人員的工作條件，改變了傳統(tǒng)的熱處理操作人員三班運轉(zhuǎn)的工作方式。例如:CIEFFE公司在SHU公司采用10臺多用爐組成生產(chǎn)線，配置多達120個備料臺。操作者在周五將工件裝入工裝，送入生產(chǎn)線。周六、周日僅有少量人員值班。周一上班時對已完成的工件卸料。上述系統(tǒng)還可設置優(yōu)先等級，確保需要的產(chǎn)品優(yōu)先完成。

3.3 遠程監(jiān)控、操作及故障診斷

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和無線通訊技術(shù)的發(fā)展使遠程監(jiān)控、遠程診斷和遠程操作成為可能，從而極大地方便了設備的使用、維修和管理。近幾年歐洲新增的可控氣氛多用爐生產(chǎn)線普遍配有遠程系統(tǒng)。其優(yōu)勢如下:

1)管理人員無論晚上在家里或出差在外均可隨時通過互聯(lián)網(wǎng)了解設備的運行情況，如溫度、碳勢、時間等工藝執(zhí)行情況，每臺設備正在加工的零件信息等。

2)將設備與主管人員的手機設置在通訊狀態(tài)，設備發(fā)生故障時，手機會自動獲得報警信號。即使在中、夜班時間或休息日設備自動運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，主管人員也可及時得到設備故障報警，從而及時趕到現(xiàn)場解決突發(fā)問題。

3)設備發(fā)生故障時，設備廠家的技術(shù)支持人員可以通過互聯(lián)網(wǎng)檢查、診斷故障原因，從而幫助用戶解決問題。

3.4 爐溫均勻性可調(diào)

傳統(tǒng)的多用爐主要通過爐膛的砌筑結(jié)構(gòu)、加熱元件的位置分配以及氣氛循環(huán)的能力來實現(xiàn)工作區(qū)內(nèi)的爐溫均勻性，一般要求達到±5℃。實踐證明，新的爐子一般能夠達到或接近該精度。但是使用一定時間后，爐溫均勻性均會下降。一旦出現(xiàn)均勻性不能達到要求，則沒有有效的方法解決，只能縮小有效加熱區(qū)。

CIEFFE公司提出了一種新的解決方案，即在爐子的懸空底板下面安裝兩組導流旋板。在某個區(qū)域出現(xiàn)溫度偏高或偏低時，通過調(diào)整所對應部位的導流旋板的角度，增加或減少該區(qū)域熱爐氣的流量，從而調(diào)整該區(qū)域的溫度。實踐證明，該方法非常有效。

3.5 加熱室快速降溫

目前廣泛采用的滲碳工藝包括升溫、強滲、擴散、降溫、均溫、淬火等幾個部分。當裝載量較大時，若將爐溫從930℃降至860℃或更低的淬火溫度，則需要較長的時間。

為提高生產(chǎn)效率，CIEFFE公司的先進辦法是將前室中溫度較低的爐氣通過一臺風機抽至加熱室中，如此循環(huán)，可迅速降低加熱室中的溫度至淬火溫度，從而顯著提高生產(chǎn)率。

3.6 高效清洗新技術(shù)

近年來人們發(fā)現(xiàn)較好的清洗效果可以顯著提高產(chǎn)品的熱處理質(zhì)量。因此，開發(fā)更好的清洗機已成為提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效手段。新型的清洗機可采用單槽、雙槽、三槽、四槽或更多的清洗液槽結(jié)構(gòu)，清洗室和水槽分開。清洗室采用更好的的密封結(jié)構(gòu)。室內(nèi)裝有噴淋系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和循環(huán)風扇。以雙槽清洗機為例，清洗過程如下:1)工件進入清洗室后由第一液槽中的泵將第一液槽中的濃清洗液泵入清洗室，對工件進行浸泡、工件上下運動、溢出表面浮油等臟物、清洗液回流液槽、噴淋(同時工件上下運動);2)然后系統(tǒng)自動切換至第二種介質(zhì)，重復上述過程;3)兩種介質(zhì)清洗完成后，清洗室內(nèi)的加熱器將工件加熱至120℃，從而使水全部汽化，并且通過風機排除。風機后接有冷凝系統(tǒng)，可將水分冷凝后送回水槽。4)風機工作完成后，真空泵啟動，使清洗室內(nèi)形成負壓，從而進一步排空殘存的水分。

3.7 高溫回火技術(shù)

高溫回火爐普遍采用保護氣氛加熱方式，實現(xiàn)少無氧化加熱。例如:回火爐采用密封結(jié)構(gòu)，配有氮-甲醇氣氛系統(tǒng)，配有火簾、廢氣燃燒系統(tǒng)等。另外，為使工件完成回火時間后及時出爐，提高生產(chǎn)效率，爐頂還裝有水/爐氣換熱器，可迅速將爐溫降至200℃以下。

3.8 低溫回火技術(shù)

低溫回火爐在傳統(tǒng)的爐磚和保溫材料的內(nèi)部增加不銹鋼內(nèi)膽。傳動滾道、隔熱屏、導流板、風扇和加熱器均裝在內(nèi)膽里，從而確保低溫加熱時產(chǎn)生油煙不會滲透到保溫材料里。這樣可有效地防止升高溫時的著火、爆炸。內(nèi)膽里的油污可用布擦干凈或升至450℃燒掉，應而工件回火后更干凈。

3.9 控制元件的選擇

由于自動生產(chǎn)線對設備的穩(wěn)定性、可靠性提出了更高的要求，選用優(yōu)質(zhì)可靠的元器件、采用堅固穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)設計和先進的控制方式極為重要。例如:料車行走采用激光定位，定位精度可以達到每百米±1 mm;料車裝卸料定位采用編碼器定位，便于實現(xiàn)與控制系統(tǒng)通訊;料車與控制系統(tǒng)之間采用無線通訊等。

圖3 意大利PASELLO熱處理公司的數(shù)字化車間Fig.3 Digital workshop of Italy PASELLO heat treatment company

4 用CIEFFE公司技術(shù)建設的數(shù)字化熱處理車間

意大利的PASELLO公司是一家專業(yè)熱處理廠，90%選用吉埃斐工業(yè)爐有限公司的設備，擁有兩條全自動熱處理生產(chǎn)線。其中一條全自動熱處理生產(chǎn)線包括三臺可控氣氛多用爐、兩臺清洗機、四臺回火爐和三臺臥式預抽真空氮化爐，將常規(guī)的多用爐生產(chǎn)線與真空氮化爐組成了功能更強大的全自動熱處理生產(chǎn)線。另一條全自動熱處理生產(chǎn)線包括1臺固定式真空滲碳模塊、1臺固定式真空滲氮模塊、1臺移動式真空冷卻模塊、1臺真空回火爐和1臺清洗機。

Proterm公司擁有吉埃斐工業(yè)爐有限公司一條全自動熱處理調(diào)質(zhì)生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線配有自動裝/卸料系統(tǒng)和立體倉庫。該生產(chǎn)線采用天然氣加熱，每小時可處理5 t鍛件的退回、正火或調(diào)質(zhì)處理。

PASELLO熱處理公司和Proterm公司均有完善的煙氣(塵)排放均有處理設施，保證排放符合歐洲環(huán)保要求，圖4是代表團在熱處理車間外拍攝的藍天白云。

5 幾點認識及體會

1)隨著計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)的新發(fā)展，當今歐洲的可控氣氛多用爐生產(chǎn)線技術(shù)較上個世紀八、九十年代又有了長足的發(fā)展。自動化生產(chǎn)已成為可控氣氛多用爐生產(chǎn)線的標準配置。智能自動化控制和遠程監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展極大地解放了生產(chǎn)力，顯著降低員工的勞動強度;減少中、夜班和周末工作人員;降低員工操作的危險性，顯著降低人工成本;減少人工操作造成的誤操作，提高產(chǎn)品合格率。隨著我國工業(yè)轉(zhuǎn)型的快速推進，歐洲這種先進的可控氣氛多用爐和智能自動化控制遠程監(jiān)控技術(shù)將成為熱處理行業(yè)實現(xiàn)兩化深度融合的基礎，達到更高水平的清潔生產(chǎn)和節(jié)能減排。

2)歐洲熱處理車間信息化管理非常完善，意大利的PASELLO公司只有員工15人，但每年可完成產(chǎn)值450萬歐元。PASELLO公司規(guī)模與我國大多數(shù)熱處理企業(yè)相當，該公司依靠信息化管理保證產(chǎn)品質(zhì)量和清潔生產(chǎn)。這個公司的狀況，促動我們應加快在推進清潔生產(chǎn)工作中加大“兩化融合”工作力度。

圖4 意大利PASELLO熱處理公司的煙氣處理系統(tǒng)Fig.4 Flue gas processing system of Italy PASELLO heat treatment company

3)此次考察的熱處理公司，煙氣(塵)排放均有處理設施。尤其值得重視的是SHU公司的EHT工廠，2004年后安裝的新熱處理設備，采用了完全燃燒的新技術(shù)，不僅排放氣體達到環(huán)保標準，熱處理車間空氣環(huán)境也煥然不同，沒有了傳統(tǒng)熱處理車間的那種氣味。我國熱處理行業(yè)目前正在推廣熱處理煙氣(塵)排放前處理技術(shù)和裝備，如果完全燃燒技術(shù)是更加先進的方法，我國熱處理行業(yè)應考慮迎頭趕上。

4)滲氮車間氨氣味道刺鼻，甚至睜不開眼睛，這是我國熱處理車間的一個突出特點，而在歐洲幾家企業(yè)的真空滲氮技術(shù)應用效果極佳，車間里沒有一絲氨氣味道。我國真空滲氮技術(shù)剛剛起步，尚不十分成熟，應加大開發(fā)和推廣力度。

6 致謝

CIEFFE公司和其兩個用戶均給代表團留下了深刻的印象。其先進的全自動熱處理生產(chǎn)線充分體現(xiàn)了當前歐洲先進的熱處理技術(shù)水平，這也將是我國熱處理行業(yè)發(fā)展的方向。作為CIEFFE集團公司的子公司吉埃斐工業(yè)爐(上海)有限公司也將為我國熱處理行業(yè)的兩化深度融合提供全面的技術(shù)服務。中國熱協(xié)代表團全體成員感謝CIEFFE公司Marco Boscolo先生和Francesco Pieropan先生的熱情接待，感謝吉埃斐工業(yè)爐(上海)有限公司范寒晉總經(jīng)理、張眾慶副總經(jīng)理和郭春華經(jīng)理的大力協(xié)助及細致安排。

Report on Delegation of China Heat Treatment Association to Visit Italy CIEFFE Company

TONG Xiao-hui
(China Heat Treatment Association，Beijing 100101，China)

TG154.4

A

1673-4971(2014)05-0007-05

2014-08-12

佟曉輝(1956-)，男，工學碩士，研究員級高工，主要從事金屬材料熱處理及耐磨、減摩技術(shù)研究。

聯(lián)系電話:13501062859;E-mail:txh@chta.org.cn