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湖南熱處理存在差距及原因分析

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湖南熱處理存在差距及原因分析

發布日期:2017-10-25 作者: 點擊:

    我國機械産品質量水平與工業發達國家同類名牌産品相比,在可靠性和使用壽命方面依然存在較大差距,涉及的原因是多方面的,但我國目前熱處理技術及質量管理水平較低、産品質量穩定性較差是重要原因之一。在熱處理過程中精确掌控和随機調整各類工藝參數、氣氛成分、表面沉積層化學成分、金相組織及分布狀态、産品畸變規律及硬度分布會直接影響機械産品可靠性和使用壽命。在這些方面與先進工業國家熱處理相比,還有很大差距,仍然是我國機械工業由大變強的瓶頸之一。湖南熱處理認為其主要原因在于:

1、熱處理加工産業整體上還是多而弱、小而散、管理粗放,不利于産品質量的迅速提高

  我國各地區的熱處理加工企業發展差距明顯。在勞動生産率方面,廣東珠三角熱處理企業全員生産率一般可達20萬元人民币/人年以上,有些企業的全員生産率可達40萬元人民币/人年;上海2014年熱處理行業平均勞動生産率約30萬元人民币/人年;很多地區熱處理企業全員勞動生産率不足20萬元人民币/人年。航空航天、軍工、重型機械、礦山機械等大型國有企業的熱處理規模稍大,而已超過熱處理加工廠總數60%的、占主導地位的民營熱處理加工企業基本上屬小微型企業或家庭作坊式的小生産。以工業水平較先進的無錫市為例,專營熱處理加工企業的平均員工數量約20人;上海市熱處理企業生産規模參見表1。這些小微企業靠勞動密集型生産,熱處理生産管理粗放,工藝質量和生産效率與國外先進水平相比仍存在較大差距。主要表現為“五低”:(1)能源利用率低;(2)設備自動化程度低;(3)生産工藝水平低;(4)精确化生産和質量管理水平低;(5)信息化管理程度低。熱處理設備帶病運行,傳感器和儀表不能按期校驗,不同材料和尺寸零件混裝,超載裝爐,檢驗手段不全,檢驗制度不完善,很多企業隻用單一的硬度檢測,而缺乏金相組織檢驗手段,也沒有相應的技術人才分析熱處理産品的金相組織,缺乏穩定的質量管控能力。這些企業自主技術改造能力很弱。由于産業集中度過低,受資金、人才等資源和條件制約,迅速做精做強的動力和活力不足,嚴重影響着産品質量的快速提高。

2、熱處理技術創新能力仍較弱,兩化融合進程緩慢

“十二五”期間,我國熱處理行業的熱處理工藝裝備和工藝技術的先進程度有了較大提升,但由于熱處理工藝及設備自主創新能力仍不強,總體上熱處理技術還相對落後,尤其是兩化融合進程緩慢。工業發達國家熱處理行業中高壓氣淬真空爐、真空滲碳高壓氣淬爐、控制氣氛多用爐、保護氣氛熱處理生産線等先進裝備占熱處理設備總量的75%~85%,而我國熱處理行業僅達到30%左右。工業發達國家80%以上的熱處理設備采用計算機或計算機在線控制,自動化生産已成為熱處理生産線的标準配置。在歐美以及日本現在已經有很多數字化真空熱處理車間、實現了無人值守,由機器人和計算機對熱處理全過程實行工藝參數和過程的全面控制,在一條生産線上可組合多用爐、滲氮爐、清洗機、回火爐等各種熱處理設備,使生産線的功能更具多樣化,提高設備的綜合利用率,實現工藝參數和質量的在線精密精确控制。這種系統還可設置優先等級,确保需要的産品優先完成。料車裝卸料定位采用編碼器定位,料車行走采用激光定位,定位精度可以達到每百米±1mm。感應加熱設備更加注重自動化和測溫控制,測溫裝置可随感應器移動時時監控,強導磁體的應用适應着各種異型加熱面。熱處理産品質量穩定性和重複性好,性能的離散性小,熱處理硬度散差可控制在±0.5HRC範圍,滲碳層均勻性能達≤0.1mm,産品經熱處理後,力學性能優良,從而形成為國際品牌熱處理企業及知名品牌設備。而我國則因設備可靠性差、材料化學成分波動性大、淬火介質可選擇性不足、工藝技術不先進、人工操作多等因素,熱處理産品質量離散性大,熱處理件硬度僅能控制在±1HRC範圍,産品質量穩定性差。因此,需要通過技術創新,不斷提高自動化、數字化水平,優化熱處理工藝過程,以實現優質、高效、清潔和精确熱處理。表2列出了我國幾種典型的熱處理技術裝備與工業先進國家的差距。

3、熱處理企業能源管理制度不完善,環保措施薄弱,節能環保型熱處理裝備普及率偏低

歐美的熱處理企業均制定有嚴格的熱處理工藝制度和健全的能源管理措施,能源利用體現出碳交換原則——采用階梯電價方式,熱處理廠實行每年年初預計電費,若年終用電少于預計,則電費計費标準還會降低。我國熱處理行業在“十二五”期間不斷推行節能減排和清潔生産技術,取得一定的成果,“十二五”末熱處理平均綜合能耗降至500 kWh/t,但仍高于工業發達國家30%以上。原因一方面是很多企業的節能制度不健全;另一方面,小型企業因設備改造更新資金不足,尚多用高耗能加熱設備,環保治理不力,未達到預期的治理效果。我國每年熱處理耗電總量達200多億kWh,消耗燃油100多萬噸,天然氣和液化氣約400億Nm3,淬火油10萬餘噸;總計約合每年耗能4000多萬噸标準煤;排放二氧化碳約8000萬噸/年。在工業發達國家,熱處理車間排煙氣系統完善,在廠房外有集中煙氣處理設施,能保證排放達标。零件淬火後徹底清洗除油,可避免回火時産生油煙。零件清洗施加超聲波、采用加熱系統和循環風扇,完成清洗後,用風機排除水汽。風機後接有冷凝系統,可将水分冷凝後送回水槽循環使用。有貫通式連續清洗機,類似熱處理網帶爐,适用于大批量零件淬火後的清洗。我國的熱處理企業,真空清洗、超聲波清洗、煙氣處理設備的普及率不到1%,煙氣排放和處理設施尚不完善,緻使大量溫室和有害氣體(CO2、SOX、NOX)直接向大氣排放。

4、熱處理共性技術研發不足,技術儲備匮乏,影響高端設備和技術創新

當前,我國熱處理行業還明顯存在着主要依靠引進國外先進熱處理設備和熱處理技術來提升生産技術水平的問題。在科研和生産中存在重傳統、模仿,輕基礎、創新,重硬件、輕軟件傾向。由于共性技術研究缺失,導緻無法解析工程應用中的一系列難題,使新技術産業化提高緩慢,企業核心競争力弱,後勁乏力。在引進技術和設備方面,我國引進費用和消化、吸收之比約為10:1,而韓國、日本為1:10。由于執行技術引進政策的失誤,熱處理行業曾走過“引進、仿制、落後、再引進”的歪路,而韓日則通過“引進、消化、吸收、創新”之路,建立了自主的知識産權和技術體系。我國一方面是企業滿足于通過引進設備增強市場競争力的現狀,另一方面又缺少通過自主創新、工藝優化改進,實現超越的思想觀念;一方面共性技術的研究落在了企業肩上,另一方面企業技術基礎差,力量薄弱,人才缺乏,資金不足,未形成與高校或科研院所聯合開發創新的機制和平台;一方面對熱處理共性技術研究的人力/物力投入不夠,未建立起共性技術研究體系,使基礎性與共性技術研究弱化,行業基礎數據的傳承、跟蹤、積累和共享機制不健全,也是阻礙熱處理行業快速發展的一個重要因素。我國亟待重視熱處理基礎理論和共性技術研究,在當前材料科學和相關學科的科研成果基礎上,結合熱處理生産實際需求,廣泛采用信息技術,才能逐步優化熱處理生産技術和不斷研發創新熱處理技術。研究在不同溫度場、壓力場下,各類氣氛與金屬表面反應變化規律,優化和研發新型化學熱處理技術和各類新型加熱元件及輔助材料;研究在各類新型冷卻介質下,熱處理産品的組織變化規律及變形規律,更有效的提高熱處理産品質量;建立各類相關數據庫,為熱處理工藝和裝備信息化、數字化創造必要的技術基礎。

5、高校取消熱處理專業,職業院校招生困難,造成高級科研、研發人員斷檔,企業技術人員和高技能工人短缺

熱處理企業十多年來發展迅速,熱處理加工企業如雨後春筍般湧出,緻使熱處理技術人員和高技能操作人員嚴重缺乏。對上海、江蘇、浙江和廣東這些熱處理條件較好地區的初步統計,熱處理技術人員和高級人才(高級工、技師、高級技師)的比例低于企業總人數的6%,按國家要求的15%比例相差甚大,一些民營企業甚至無專業的技術人員,尤其是操作工人中農民工占絕大多數。“十二五”以來熱處理行業以真空熱處理、可控氣氛熱處理、感應淬火生産線等配備數字控制的先進設備明顯增加,由于專業技術人員匮乏,操作人員不熟悉新技術裝備,熱處理工藝優選困難,新技術不易推廣,新型裝備潛力得不到發揮。面對不斷出現的新産品,使用保守的老工藝,使新材料的性能潛力得不到發揮,即便更新設備,産品質量水平卻不能明顯提高。“十一五”期間,一些民營企業紛紛聘請大專院校、研究院所或國企退休專家,技術人才問題得到一時緩解,但到“十二五”末期,這些人年事已高,難于在生産一線堅持工作,企業技術人材短缺更雪上加霜。目前,熱處理行業面臨着一方面熱處理技術人員特别是高級工缺乏,另一方面出現熱處理企業留不住技術人才,而且由于人員流動大,熱處理員工上崗培訓也不易實現。高等職業院校、中等專業技校以及技工學校畢業生是很受熱處理企業歡迎的技能人才來源,但這些學校的熱處理專業連年招生不足,這需要國家教育部門在專業招生培養政策(待遇和補貼)上考慮傾斜。


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