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（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《鍛造與沖壓》2017年第5期

工藝改進

針對工藝存在的問題，采取了如下措施：

正火爐改造

⑴正火爐風冷室改造。風冷室由單向吸風改為雙向吹風，增加熱循環風、霧冷以及風向導流、變頻等裝置，同時為了減少加熱爐后爐門進風量，在加熱爐后面增加了后室，將風冷室移到加熱爐和等溫爐中間，以縮小靠近爐門工件與內部工件溫度差異。

⑵正火爐爐壓改造。為減少爐門開啟時進入爐內的冷風，在爐內增加了調壓裝置，使爐內保持微正壓，減少熱量損失，降低燃氣消耗。

料盤改造

⑴料盤兩側加固定遮擋板，以降低兩側軸件和中間軸件溫度差異，如圖12a、12b為改造前后料盤形式。

⑵在細桿處加活動擋板，可以根據產品不同在料盤的不同位置和工件不同層間加活動擋板，解決細桿位置不固定的問題，以縮小粗細臺階溫降差異，如圖13為加裝的活動擋板。

圖12 新舊料盤對比

工藝參數改進

根據軸件大小、形狀、環境溫度高低、碼放方式調整快慢風的時間比例。

⑴一般軸件大、環境溫度低、產品碼放層數多時，采用較高的變頻頻率。

⑵上下風、循環風和霧冷調節。為保證溫降均勻，多采用上下吹風，對于軸件較細，環境溫度較低時，使用熱循環風；軸件較粗，環境溫度較高時，增加霧冷。

⑶為防止8620RH和20CrMo等含Mo產品金相組織不合格，在A1溫度以下緩慢冷卻，為防止帶狀產生，在（A1～A3）范圍內快速冷卻。

圖13 細桿處加活動擋板

圖14 改進前后溫度均勻性對比

圖15 加活動遮擋前后同一根軸上不同臺階溫度對比

工藝改進驗證

通過正火爐、料盤改造及工藝參數改進，等溫正火產品質量有明顯改善，天然氣消耗明顯降低，以下為某些產品工藝改進前后溫度均勻性對比及金相組織、硬度及其離散度和天然氣消耗的對比。

⑴同一料盤不同位置產品工藝改進前后溫度均勻性變化如圖14所示，通過料盤兩側加裝固定擋板和加裝加熱爐后室，使料盤不同位置的軸件溫度均勻性明顯好轉。

⑵圖15為加活動遮擋前后同一根軸上不同臺階溫度對比，由圖可見，同一根軸上不同臺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為一盤堆放25根的某產品，措施前后各抽取7根樣件，對各臺階進行硬度及金相組織檢驗結果，產品形狀及各臺階標識如圖16，碼盤方式如圖17，結果表明：硬度范圍由改進前的156～179HBW變為157～172HBW，整盤硬度離散度由23HBW變為15HBW，各臺階單件硬度離散度由改進前的7～13HBW變為改進后的2～8HBW，單件硬度最大離散度由13HBW變為8HBW；無論整體和單件，硬度均勻性明顯見好。

⑸表3為改進前后天然氣消耗對比表，由表可以看出，小軸天然氣消耗由改進前的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工藝調整后，8620RH和20CrMo材質的軸件各臺階的金相組織和帶狀能夠滿足客戶要求。

結束語

總之，通過料盤和正火爐改造以及工藝參數調整，得出如下結論：

圖16 產品形狀及各臺階標識

圖17 碼放方式

表1 “產品1”措施前硬度及離散度（HBW）

表2 “產品1”措施后硬度及其離散度（HBW）

表3 工藝改進前后天然氣消耗（m3/t）

⑴等溫正火的金相組織、硬度及其均勻性與風冷室的冷卻速度有關，可通過調整快慢風的變頻和時間比例，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，硬度越高，反之亦然；冷卻速度過快，容易形成魏氏組織等非平衡組織；冷卻速度過慢，容易產生帶狀；因此，應根據技術要求，在保證金相、硬度合格的前提下，盡可能提高風速，縮短風冷時間，節約燃氣消耗；②對于軸件截面較大、散熱面積較小、環境溫度較高、裝盤量較多的情況，應將快冷變頻調高，快冷時間加長，甚至增加霧冷冷卻；③對于軸件截面較小，散熱面積大，環境溫度較低，裝盤量較少的情況，應將風速調慢，甚至使用熱循環風；④對于8620RH和20CrMo等材質的工件，為防止非平衡組織出現，在A1以下溫度區間降低風速；為防止帶狀出現，在A1～A3溫度區間加快風冷。

⑵等溫正火組織及硬度的均勻性還與碼放方式、裝盤量的多少、工裝的形式有很大關系，為保證整盤溫度均勻性，可將料盤兩側加固定遮擋；對粗細臺階相差較大時，將細桿位置加活動遮擋；有條件時還可以將粗細桿交叉搭配碼放或不同品種搭配碼放。

⑶可通過延長緩冷時間改善硬度及組織均勻性。

⑷為減少天然氣消耗，可利用風冷室廢氣作為熱循環風的風源，同時將爐內調為微正壓。