鋼卷尺尺帶熱處理生產(chǎn)線改造

閆志新，徐彥玲，楊明亮

（1.哈爾濱普利森量具有限公司，黑龍江 哈爾濱150016；2.哈爾濱軸承集團公司 經(jīng)營發(fā)展部，黑龍江 哈爾濱 150036；3.哈爾濱哈軸精密軸承制造有限公司，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 前言

鋼卷尺是日常生活和工作中廣泛使用的一種測量工具。鋼卷尺尺帶材料為50#優(yōu)質(zhì)碳素鋼，厚度為0.2mm,寬度為10mm和13mm兩種。熱處理是鋼卷尺生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序，其質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到鋼卷尺的質(zhì)量。原鋼卷尺熱處理生產(chǎn)線內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在著某些影響環(huán)境和操作者健康、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率等問題。針對以上問題，結(jié)合有關(guān)理論和平時積累的經(jīng)驗，對尺帶熱處理生產(chǎn)線做了相應(yīng)的改進。實踐證明，改進后的生產(chǎn)線生產(chǎn)出的尺帶質(zhì)量和生產(chǎn)效率有了很大提高。

2 原尺帶熱處理生產(chǎn)線介紹

該生產(chǎn)線是將除油后的尺帶條料（厚度為0.20mm，50#優(yōu)質(zhì)碳素鋼帶）進行加熱、保溫、冷卻（淬火）和加熱、保溫（回火）、收卷的設(shè)備。

2.1 生產(chǎn)線工作程序

將盤狀尺帶放入尺帶卷出裝置后，尺帶穿入淬火爐，在爐內(nèi)運行過程中被加熱，當(dāng)?shù)竭_爐子出口端時尺帶加熱完畢，進入尺帶水冷模進行淬火，然后進入回火爐，回火后由尺帶卷曲裝置將尺帶纏繞成盤完成熱處理工序。

2.2 生產(chǎn)線組成、生產(chǎn)能力及質(zhì)量要求

（1）該生產(chǎn)線包括：卷出裝置、淬火爐、水冷模、回火爐、尺帶牽引裝置、尺帶卷取裝置等部分。

（2）輔助設(shè)備及系統(tǒng)包括：點焊機、砂輪機、維修設(shè)備用吊車等。

（3）設(shè)備生產(chǎn)能力： 3條尺帶（寬度10.00～13.00mm）連續(xù)生產(chǎn)，設(shè)備運行速度5.5～6m/min。

（4）尺帶經(jīng)熱處理（淬火+回火）后應(yīng)達到的質(zhì)量要求：

（a）尺帶硬度：38～42HRC。

（b）尺帶不應(yīng)有卷邊、扭曲、側(cè)彎等現(xiàn)象，達到國家標準要求。

（c）彈性：尺帶繞基圓直徑35mm的鋼棒加牽引力49N繞一周以上（≥360°），尺帶展開后仍保持原來形狀。

2.3 淬火爐

爐體外殼用3mm鋼板加工，維修口位于爐體最上部，維修時需打開維修口蓋板。加熱腔采用分體式，由三個組成。尺帶在加熱腔中運行，加熱絲纏繞在瓷管周圍，加熱爐內(nèi)填滿玻璃絲棉作為保溫層，如圖1 所示。

圖1 淬火爐剖面示意圖

2.4 熱處理工藝

熱處理工藝曲線見圖2 所示。50#優(yōu)質(zhì)碳素鋼的組織轉(zhuǎn)變成均勻奧氏體時的溫度大約在850～900℃，因此加熱溫度應(yīng)選擇在此范圍內(nèi)。

圖2 尺帶熱處理工藝曲線

3 原生產(chǎn)線存在的問題

（1）由于加熱絲工作中易高溫熔斷，熔斷后維修更換必須要打開爐體最上部的蓋板，將玻璃絲棉全部取出，才能更換新的加熱絲（見圖1）。更換過程中玻璃絲棉極易飛揚到空氣中，嚴重污染環(huán)境，危害操作人員的身體健康，且更換時間長，影響生產(chǎn)進度。

（2）原淬火爐加熱腔為分體式，各加熱腔為獨立空間，三根尺帶在各自的加熱腔中運行（見圖1）。此方法的缺點是各加熱腔溫度難以保持一致，使尺帶加熱溫度不同，導(dǎo)致熱處理后的尺帶達不到所需的要求。

（3）淬火用水冷模采用固定式水箱冷卻，當(dāng)生產(chǎn)線運行一段時間后，水箱內(nèi)的溫度升高（可達60-70℃），不符合淬火條件，使尺帶淬火后硬度達不到要求。要克服這種現(xiàn)象就要勤更換水箱里的熱水，從而增加了勞動強度并影響了工作效率。

（4）生產(chǎn)線只能同時處理三條尺帶，生產(chǎn)效率低（見圖1）。

（5）由于加熱爐內(nèi)存在空氣，尺帶加熱時產(chǎn)生氧化現(xiàn)象，影響質(zhì)量。

（6）淬火爐長度短，為2.5m。在尺帶運行速度恒定的前提下，由于加熱爐長度短，要使尺帶達到理想淬火溫度850～900℃，勢必要提高爐溫，可達1000℃以上,導(dǎo)致淬火爐內(nèi)加熱絲易熔斷；并且由于爐腔短，加熱時間短，尺帶加熱不均勻，導(dǎo)致尺帶淬火后硬度不均勻。

4 改進措施

針對上述存在的問題逐條改進，內(nèi)容如下。

（1）將上蓋板封死，爐體分為上下兩體，從中間打開。維修時減少了玻璃纖維對人體和環(huán)境造成的危害，同時節(jié)省了維修時間（見圖3）。

（2）將分體式加熱腔改為整體式（見圖3），使尺帶在一個加熱腔中運行加熱，克服了加熱溫度不一致的缺點。

圖3 改進后淬火爐剖面示意圖

（3）采用水循環(huán)的方式（見圖4），增加了淬火用水的容量和流動性，使水冷模的冷卻水循環(huán)使用。從水冷模出來的熱水經(jīng)冷卻后進低位水箱，降低了水溫，使其符合淬火溫度要求。

圖4 水冷模水循環(huán)系統(tǒng)

圖5 改造后尺帶熱處理生產(chǎn)線示意圖

（4）采用四條尺帶同時熱處理（見圖3），提高了生產(chǎn)效率。

（5）在淬火爐入口處設(shè)置酒精滴注裝置（見圖5 ），向尺帶表面滴注酒精。當(dāng)表面帶有酒精的尺帶進入加熱爐后會產(chǎn)生燃燒現(xiàn)象，消耗掉爐內(nèi)的氧氣，避免了尺帶氧化，保證了尺帶質(zhì)量。

（6）尺帶的運行速度為5.5～6m/min，爐體在2.5m的基礎(chǔ)上加長1.5m，達到4m，以保證尺帶不低于所要求的運行速度通過加熱腔，獲得足夠的加熱時間。

改造后尺帶熱處理生產(chǎn)線見圖5 所示。

5 結(jié)束語

經(jīng)過以上的改進，使尺帶熱處理生產(chǎn)線效率提高，節(jié)省了設(shè)備維修時間，減少了環(huán)境污染和人身危害，且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，廢品減少，是一條切實可行的設(shè)備改造之路。