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文/周永南，成功，于成發•南京汽車鍛造有限公司

鍛造行業傳統上屬于高耗能行業，能源成本通常占變動成本的20％左右。隨著國際市場能源價格的不斷上漲，企業能源成本比重會繼續上升；另一方面，由于我國的單位產值能耗與先進國家相比差距很大，國家對節能工作的政策導向將不斷強化。節能工作將直接影響鍛造企業的競爭能力。國內的鍛造企業能源利用水平高低不一，因此改進的余地很大。

近年來，南汽鍛造面對激烈的市場競爭，在節能減排上加大投入，研究開發新技術新工藝，加強節能管理，為企業降低制造成本發揮了重要作用。

工藝技術進步對于節能減排至關重要

通常，大部分鍛件，特別是模鍛件都必須經過熱處理，以達到鍛件的加工性能或者使用性能要求，熱處理工序的能耗占到鍛件整個能耗的30%～35%左右，降低熱處理能耗成為熱處理工藝設計的重要內容。熱鍛工序完成后鍛件仍有1000℃左右的余熱，為后續的熱處理提供了可利用的空間。鍛后余熱用于熱處理，不僅可以大大降低熱處理能耗，還可以縮短生產周期，提高生產效率，減少設備投資，是一項重要的節能途徑。

余熱熱處理的應用

利用鍛件鍛后的剩余熱量完成所需的熱處理，如余熱淬火、余熱等溫及余熱正火等，是一種大量節約能源的有效途徑。

⑴余熱淬火。余熱淬火處理的鍛件不僅具有優良的綜合機械性能，并且有工序短，生產效率高等優點。南汽鍛造于20世紀70年代就在70發動機連桿鍛件上就應用此技術。近年來，作為中國最大的鏈軌節鍛件生產者，在鏈軌節鍛件上廣泛采用余熱淬火工藝，在實際應用中取得了顯著成果。

圖1所示的鍛件是為美國一家知名企業配套制造的鏈軌節，年需求約1千萬件。

該鍛件的材料屬于中碳含硼鋼，原生產工藝為：下料→中頻加熱→鍛造→切邊沖孔→再加熱→淬火→回火。

經過大量試驗，分別對中頻加熱節拍、溫度、始鍛和終鍛溫度，鍛后停留時間，淬火溫度、介質濃度和溫度等各項因素對淬火質量的影響，搜集了大量數據，在此基礎上，制定了一套合理的工藝規范，用于大規模生產，產品質量完全符合客戶的要求。新工藝為：
下料→中頻加熱→鍛造→切邊沖孔→淬火→回火，取消了原工藝中的再加熱工序，省卻了這部分的耗能。

迄今已經用該工藝生產了兩千余萬件產品。該項目的成功，每年可減少電能消耗1000萬千瓦時，生產流程更趨合理，生產周期從15天縮短到4天左右，生產效率提升了20%以上。原計劃投資4條熱處理調質爐生產線，改為添置4條淬火油槽和4臺回火爐，節約60%的投資額。取得良好的綜合效益。

圖2 余熱淬火工件入水瞬間

⑵余熱正火。就汽車等速傳動軸內星輪鍛件余熱正火工藝為例。該產品材質為含碳量0.53%的碳鋼，產品最終熱處理為滲碳淬火，為了保證良好的切削性能，鍛后要進行正火工序。該鍛件產量大，生產節奏快。用于正火的能耗很高。由于正火溫度較高，氧化嚴重，氧化皮的噴丸清理時間也比較長。我們對該產品進行了余熱正火的工藝改進，鍛后產品快速冷卻到500℃，完成奧氏體轉變，再進爐加熱完成正火，如圖3所示。這樣，可以部分利用鍛后余熱，增強了生產連續性。

非調質鋼的應用

非調質鋼也叫微合金鋼，是一種將鍛造與熱處理結合為一體的新型節能結構材料，通過鍛后控溫冷卻的方式得到與調質(淬火+高溫回火)工序相近的材料機械性能。其是伴隨國際上能源短缺而發展起來的一種高效節能鋼，廣泛用于裝備制造業。在汽車工業中，非調質鋼因具備一系列優點而被廣泛應用。南汽鍛造從80年代末即開始開發非調鋼鍛件，最先在130系列的萬向節差和套管叉等傳動軸叉類鍛件上應用，并批量裝車，性能完全滿足設計要求。隨后在全面應用于YL3W-4683-AA萬向節叉鍛件上，年產突破100萬件，并出口美國福特公司。非調質鋼的大量使用，節省了大量的熱處理能耗，避免了熱處理開裂變形等質量風險，此外，非調質鋼通過提高S含量，改善了切削性能，為后續工序節約了加費用。 

近年來，非調質鋼節能的優點為越來越多的業內廠家所認識，我國的非調質鋼發展進入快速通道，針對不同的使用要求研發出數十個鋼種，在實際推廣應用中，成本問題是阻礙非調質鋼普及的一個主要因素。由于非調質鋼的價格相對較高，單純從鍛造行業來計算效益有時未必合算。比如，用非調鋼取代調質45號鋼，非調鋼與45號鋼的材料差價超過了45號鋼調質費用。如果從產品整個價值過程來看，非調質鋼減少了調質工序，可以減少人工費用，減少污染排放，減少內部轉運成本，減少熱處理缺陷損失，減少機加工刀具消耗等。這樣綜合比較更加符合實際。

圖4 非調質鋼控溫冷卻線