金属锻造节能技术研究

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1金属锻造能耗及污染现状

1.1能源消耗高

在金属锻造行业中，能源的使用效率受到从业人员工作经验、材料本身热效率、设施水平等限制，能源浪费的现象比较严重。锻造的流程主要包括下料、装炉加热、锻造、加工、热处理等环节，其中加热环节是能耗最大的环节，据统计，加热环节的燃料消耗量占全流程的75%左右。当前，我国的金属锻造加热炉的技术相对比较落后，每千克锻件的平均能耗约为20000千焦，平均热效率不足5%。

1.2锻造污染严重

锻造过程中产生的污染主要包括污染性气体排放、工业废弃物排放和噪音污染三个方面。锻造过程中，材料的燃烧会产生大量污染性气体，部分气体未经过处理就排放到了大气之中，其中一氧化碳和硫化物的污染最为严重。同时，二氧化碳的排放也会加剧温室效应。金属锻造中排放的废弃物主要包括废油、废液和废渣，其中既有燃烧后的煤炭残渣、燃油废料，也有金属边角料和使用后的机器润滑油，部分废弃物可降解性差、污染性大，如不经过充分处理，对自然环境将造成恶劣的影响。金属锻造中需要使用许多大型机械，机器运转时会产生巨大的噪音，给周边居民生活带来影响。

2金属锻造中节能技术的应用

目前，在金属锻造中节能技术和节能工艺的应用主要包括以下三个方面。

2.1节能工艺与设备

（1）冷挤压和冷锻：在传统金属锻造流程中，加热及热处理工艺所消耗的能源超过整个工艺流程的75%以上，为有效节约能源消耗，冷锻工艺应运而生。冷锻工艺是在物料再结晶温度下的成型加工，并在回复温度以下进行锻造。目前，在许多行业如汽车零件和部分电子设备生产中，冷锻工艺已经得到了推广应用，在锻件质量进一步提高的基础上，节能效果非常显著。见下图：图1  冷锻制造的灯壳散热器（2）等温锻造：等温锻造是将模具和坯料加热到锻造温度后，在此温度下进行低应变速率变形的塑性加工工艺。等温锻件在最终成型阶段的形变变化比较缓慢，有利于把握其形变程度，从而获得接近无余量的锻件精度，明显减少了金属材料的消耗。（3）改造电液锤：随着科学技术的进步，经过改造的电液锤能效大幅度提升，其能源利用率提高到了15%-20%，同时，其驱动动力由锅炉蒸汽改为电力驱动，锅炉燃煤带来的粉尘污染有所减少，环境效益有所提升。（4）改造冷却水循环系统：锻造设备时，为了维系系统的正常运转需要使用大量的冷却水，尤其是中频炉和热处理炉的消耗最大。通过对冷却水循环系统进行改造，设置调节水池和潜水泵，将锻造过程中的冷却水循环、反复使用，可以显著减少水资源的浪费。

2.2工艺流程的节能

（1）生产线节能：生产线节能主要包括以下三个方面的内容：一是循环使用高温废气，按照温度梯度，多级利用加热炉废气中的热量，如等温锻造时加热模具和保温设备都可以使用加热炉废气来实现；二是采用连铸连锻工艺，在同一套模具内，先进行铸造，铸造完成后立刻锻打，从而避免在铸件冷却后对其重新加热所造成的能源浪费；三是利用热处理工艺余热，把加热炉置于锻打工艺之后，通过余热淬火、余热等温、余热正火等手段，充分利用锻件保存的热量。（2）锻打过程节能：对锻打力度和锻打顺序进行科学调控，可以有效实现节能。在具体操作过程中，可在计算机辅助工艺设计系统中插入节能型工艺数据，并通过系统评估，找到能耗和成本相对最低的工艺流程，以实现节能生产。如图2所示

。2.3生产调度节能

生产调度是对等待加工的工件以及生产线和机器进行合理调配，安排工件被机器生产的先后顺序的过程。合理分配生产系统的资源，可以优化生产指标、提高工作效率、减少资源浪费。在金属锻造中，主要可以从三个方面对生产调度进行优化。一是锻件装炉。主要是通过合理分配锻件材料，提高加热炉的使用率；二是锻件出炉。主要是通过降低保温时间、减少开炉次数等方法，做好锻件出炉与锻件锻打之间的衔接；三是锻件锻打。充分考虑锻打的步骤和每一阶段需要的材料和时间，尽可能缩短锻打设备等待时间。见下图：

3结语

金属锻造是重工业发展的基石，而当前金属锻造行业仍然有着很多提升的空间。本文对金属锻造的现状进行了分析，并针对节能技术的应用作了重点分析希望有助于促进各类工业生产行业中节能优化技术的普及。

作者:吴金波 单位:无锡市法兰锻造有限公司