項(xiàng)目三流化床氣化生產(chǎn)工藝流程組織12任務(wù)一流化床氣化工藝任務(wù)二知識(shí)拓展返回任務(wù)一流化床氣化工藝在固定床階段，燃料以很小的速度下移，與氣化劑逆流接觸。當(dāng)氣流速度加快到一定程度時(shí)，床層膨脹，顆粒被氣流懸浮起來(lái)。當(dāng)床層內(nèi)的顆粒全部懸浮起來(lái)而又不被帶出氣化爐時(shí)，這種氣化方法即為流化床(沸騰床)氣化工藝。和固定床相比較，流化床的特點(diǎn)是氣化的原料粒度小，相應(yīng)的傳熱面積大，傳熱效率高，氣化效率和氣化強(qiáng)度明顯提高。一、常壓流化床氣化工藝1.溫克勒氣化爐圖2-3-1為溫克勒氣化爐的示意圖，氣化爐為鋼制立式圓筒形結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯耐火材料。下一頁(yè)返回任務(wù)一流化床氣化工藝粉煤由螺旋加料器加入圓錐部分的腰部，加煤量可以通過(guò)調(diào)節(jié)螺旋給料機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。筒體的圓周設(shè)置2~3個(gè)加料口，互成180°或120°的角度有利于煤在整個(gè)截面上的均勻分布。爐算安裝在圓錐體部分，蒸汽和氧(或空氣)由爐算底側(cè)面送入，形成流化床。氣化爐底部設(shè)有螺旋排灰機(jī)連續(xù)排灰。氣化劑分兩部分送入，下面送入總量的60%~75%，其余的氣化劑由燃料層上面2.5~4m處的許多噴嘴噴入，使煤在接近灰熔點(diǎn)的溫度下氣化，這可以提高氣化效率，有利于活性低的煤種氣化。大約有30%的灰從底部排出，另外的70%被氣流帶出流化床。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)一流化床氣化工藝粉煤由螺旋加料器加入圓錐部分的腰部，加煤量可以通過(guò)調(diào)節(jié)螺旋給料機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。筒體的圓周設(shè)置2~3個(gè)加料口，互成180°或120°的角度有利于煤在整個(gè)截面上的均勻分布。爐算安裝在圓錐體部分，蒸汽和氧(或空氣)由爐算底側(cè)面送入，形成流化床。氣化爐底部設(shè)有螺旋排灰機(jī)連續(xù)排灰。氣化劑分兩部分送入，下面送入總量的60%~75%，其余的氣化劑由燃料層上面2.5~4m處的許多噴嘴噴入，使煤在接近灰熔點(diǎn)的溫度下氣化，這可以提高氣化效率，有利于活性低的煤種氣化。大約有30%的灰從底部排出，另外的70%被氣流帶出流化床。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)一流化床氣化工藝氣化爐頂部裝有輻射鍋爐，是沿著內(nèi)壁設(shè)置的一些水冷管，用以回收出爐煤氣的顯熱。典型工業(yè)規(guī)模的溫克勒常壓氣化爐，內(nèi)徑為5.5m，高23m。當(dāng)以褐煤為原料時(shí)，氧氣蒸氣常壓鼓風(fēng)，單爐生產(chǎn)能力在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下為47000m3/h，采用空氣蒸氣鼓風(fēng)時(shí)，生產(chǎn)能力在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下為94000m3/h。生產(chǎn)能力的調(diào)整范圍為25%~150%。2.溫克勒氣化工藝流程溫克勒氣化工藝流程包括煤的預(yù)處理、氣化、氣化產(chǎn)物顯熱的利用、煤氣的除塵和冷卻等。如圖2-3-2所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)一流化床氣化工藝(1)原料的預(yù)處理首先對(duì)原料進(jìn)行破碎和篩分，制成0~10mm的爐料，一般不需要干燥，如果爐料含有表面水分，可以使用煙道氣對(duì)原料進(jìn)行干燥，控制入爐原料的水分在8%~12%。對(duì)于有黏結(jié)性的煤料，需要經(jīng)過(guò)破黏處理，以保證床內(nèi)的正常流化。(2)氣化預(yù)處理后的原料送入料斗中，料斗中充以氮?dú)饣蚨趸级栊詺怏w。用螺旋加料器將煤料加入氣化爐的底部，煤在爐內(nèi)的停留時(shí)間約15min。氣化劑送入爐內(nèi)和煤反應(yīng)，生成的煤氣由頂部引出。煤氣中含有大量的粉塵和水蒸氣。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)一流化床氣化工藝(3)粗煤氣的顯熱回收粗煤氣的出爐溫度一般為900℃左右。在氣化爐上部設(shè)有廢熱鍋爐，生產(chǎn)的蒸汽壓力在1.96~2.16MPa,蒸汽的產(chǎn)量為0.5~0.8kg/m3干煤氣。(4)煤氣的除塵和冷卻出煤氣爐的粗煤氣進(jìn)入廢熱鍋爐，回收余熱，產(chǎn)生蒸汽，然后進(jìn)入兩級(jí)旋風(fēng)分離器和洗滌塔，煤氣中的大部分粉塵和水汽，經(jīng)過(guò)凈化冷卻，煤氣溫度降至35℃~40℃，含塵量降至5~20mg/m3。3.工藝條件和氣化指標(biāo)

(1)工藝條件上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)一流化床氣化工藝①原料。褐煤是流化床最好的原料，但褐煤的水分含量很高，一般在12%以上，蒸發(fā)這部分水分需要較多的熱量(即增加了氧氣的消耗量)，水分過(guò)大，也會(huì)造成粉碎和運(yùn)輸困難，所以水分含量太大時(shí)，需增設(shè)干燥設(shè)備。煤的粒度及其分布對(duì)流化床的影響很大，當(dāng)粒度范圍太寬，大粒度煤較多時(shí)，大量的大粒度煤難以流化，覆蓋在爐算上，氧化反應(yīng)劇烈可能引起爐算處結(jié)渣。如果粒度太小，易被氣流帶出，氣化不徹底。一般要求粒度大于10mm的顆粒不得高于總量的5%，小于1mm的顆粒小于總量的10%~15%。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)一流化床氣化工藝由于流化床氣化時(shí)床層溫度較低，碳的濃度較低，故不太適宜氣化低活性、低灰熔點(diǎn)的煤種。②氣化爐的操作溫度。高爐溫對(duì)氣化是有利的，可以提高氣化強(qiáng)度和煤氣質(zhì)量，但爐溫是受原料的活性和灰熔點(diǎn)的限制。一般在900℃左右，影響氣化爐溫度的因素大概有汽氧比、煤的活性、水分含量、煤的加入量等。其中又以汽氧比最為重要。③二次氣化劑的用量。使用二次氣化劑的目的是為了提高煤的氣化效率和煤氣質(zhì)量。被煤氣帶出的粉煤和未分解的碳?xì)浠衔铮梢栽诙螝饣瘎┐等雲(yún)^(qū)的高溫環(huán)境中進(jìn)一步反應(yīng)，從而使煤氣中的一氧化碳含量增加、甲烷量減少。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)一流化床氣化工藝(2)氣化指標(biāo)褐煤的溫克勒氣化指標(biāo)如表2-3-1所示。

4.優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):溫克勒氣化工藝單爐的生產(chǎn)能力較大、煤氣中無(wú)焦油，污染小。缺點(diǎn):主要是溫度和壓力偏低造成的。爐內(nèi)溫度要保證灰分不能軟化和結(jié)渣，一般應(yīng)控制在900℃左右，所以必須使用活性高的煤為氣化原料。為此進(jìn)一步開發(fā)了溫克勒加壓氣化和灰團(tuán)聚氣化工藝。二、加壓流化床氣化工藝1.高溫溫克勒氣化上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)一流化床氣化工藝氣化爐也具有簡(jiǎn)單可靠、運(yùn)行靈活、氧耗量低和不產(chǎn)生液態(tài)烴等優(yōu)點(diǎn)。采用比低溫溫克勒氣化法較高的壓力和溫度，為了提高碳的利用率，采用帶出煤粒再循環(huán)回床層。

(1)工藝流程HTW的氣化工藝流程如圖2-3-3所示。加煤、氣化、出灰均在加壓密閉系統(tǒng)下進(jìn)行。含水分8%~12%的褐煤進(jìn)入壓力為0.98MPa的密閉煤鎖系統(tǒng)后，經(jīng)過(guò)螺旋給料閥輸入爐內(nèi)。為提高煤的灰熔點(diǎn)而按一定比例配入的添加劑(主要是石灰石、石灰或自云石)也經(jīng)給料機(jī)加入爐內(nèi)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)一流化床氣化工藝出爐粗煤氣直接進(jìn)入兩級(jí)旋風(fēng)除塵器，一級(jí)分離的含碳量較高的顆粒返回到床內(nèi)進(jìn)一步氣化，二級(jí)除塵器流出的氣體入廢熱爐回收熱量，再經(jīng)水洗塔冷卻除塵。

HTW氣化工藝最初是由德國(guó)的萊茵褐煤公司發(fā)明的，該公司擁有并經(jīng)營(yíng)德國(guó)魯爾地區(qū)的幾座褐煤煤礦。在氣化壓力0.98MPa的壓力下，以氧氣/水蒸氣為氣化劑，溫度1000℃下進(jìn)行的HTW氣化工藝試驗(yàn)，其結(jié)果和常溫溫克勒氣化的比較如表2-3-2所示。由表中的數(shù)據(jù)可以看出，在加壓和高溫下的氣化，設(shè)備的生產(chǎn)能力大大提高，是常壓的2倍多。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第十二章零件選材及加工工藝分析第一節(jié)零件的失效形式和選材原則第二節(jié)零件毛坯的選擇

第三節(jié)零件熱處理的技術(shù)條件和工序位置第四節(jié)典型零件材料和毛坯的選擇及加工工藝分析返回第一節(jié)零件的失效形式和選材原則一、機(jī)械零件的失效形式所謂失效.是指零件在使用過(guò)程中.由于尺寸、形狀或材料的組織與性能發(fā)生變化而失去原設(shè)計(jì)的效能.零件失效的具體表現(xiàn)為:完全破壞而不能工作.嚴(yán)重?fù)p傷不能安全工作.雖能工作.但已不能完成規(guī)定的功能.零件的失效.特別是那些沒(méi)有明顯征兆的失效.往往會(huì)帶來(lái)巨大的損失.甚至導(dǎo)致重大事故.一般機(jī)器零件常見的失效形式有以下三種:１.斷裂包括靜載荷或沖擊載荷下的斷裂、疲勞斷裂、應(yīng)力腐蝕破裂等.斷裂是材料最嚴(yán)重的失效形式.特別是在沒(méi)有明顯塑性變形的情況下突然發(fā)生的脆性斷裂.往往會(huì)造成災(zāi)難性事故.下一頁(yè)返回第一節(jié)零件的失效形式和選材原則

２.表面損傷包括過(guò)量磨損、表面腐蝕、表面疲勞(點(diǎn)蝕或剝落)等.機(jī)器零件磨損過(guò)量后.工作就會(huì)惡化.甚至不能正常工作而報(bào)廢.磨損不僅消耗材料、損壞機(jī)器.而且耗費(fèi)大量能源.３.過(guò)量變形包括過(guò)量的彈性變形、塑性變形和蠕變等.不論哪種過(guò)量變形.都會(huì)造成零件(或工具)尺寸和形狀的改變.影響它們的正確使用位置.破壞零件或部件間相互配合的位置和關(guān)系.使機(jī)器不能正常工作.甚至造成事故.如高壓容器的緊固螺栓若發(fā)生過(guò)量變形而伸長(zhǎng).就會(huì)使容器滲漏.又如變速器中的齒輪若產(chǎn)生過(guò)量塑性變形.就會(huì)使輪齒嚙合不良.甚至卡死、斷齒.引起設(shè)備事故.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)零件的失效形式和選材原則

引起零件失效的原因很多.涉及零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料的選擇與使用、加工制造、裝配及維護(hù)保養(yǎng)等方面.而合理選用材料就是從材料應(yīng)用上去防止或延緩失效的發(fā)生.二、選材的基本原則(一)材料的使用性能應(yīng)滿足零件的使用要求使用性能是指零件在正常使用狀態(tài)下.材料應(yīng)具備的性能.包括力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能.使用性能是保證零件工作安全可靠、經(jīng)久耐用的必要條件.不同機(jī)械零件要求材料的使用性能是不一樣的.這主要是因?yàn)椴煌瑱C(jī)械零件的工作條件和失效形式不同.因此.對(duì)某個(gè)零件進(jìn)行選材時(shí).首先要根據(jù)零件的工作條件和失效形式.正確地判斷所要求的主要使用性能.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)零件的失效形式和選材原則

然后根據(jù)主要的使用性能指標(biāo)來(lái)選擇較為合適的材料.有時(shí)還需要進(jìn)行一定的模擬試驗(yàn)來(lái)最后確定零件的材料.對(duì)于一般的機(jī)械零件.則主要以其力學(xué)性能作為選材依據(jù).對(duì)于用非金屬材料制成的零件(或構(gòu)件).還應(yīng)注意工作環(huán)境對(duì)其性能的影響.因?yàn)榉墙饘俨牧蠈?duì)溫度、光、水、油等的敏感程度比金屬材料大得多.在對(duì)零件的工作條件、失效形式進(jìn)行全面分析.并根據(jù)零件的幾何形狀和尺寸、工作中所受的載荷及使用壽命.通過(guò)力學(xué)計(jì)算確定出零件應(yīng)具有的主要力學(xué)性能指標(biāo)及其數(shù)值后即可利用手冊(cè)選材.但是還應(yīng)注意以下幾點(diǎn):第一.材料的性能不單與化學(xué)成分有關(guān).也與加工、處理后的狀態(tài)有關(guān).上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)零件的失效形式和選材原則

金屬材料尤為明顯.所以要弄清手冊(cè)中的數(shù)據(jù)是在什么加工、處理?xiàng)l件下得到的.第二.材料的性能還與試樣的尺寸有關(guān).且隨試樣截面尺寸的增大.其力學(xué)性能一般是降低的.因此.必須考慮零件尺寸與手冊(cè)中試樣尺寸的差別.并進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?第三.材料的化學(xué)成分、加工、處理的工藝參數(shù)本身都有一定的波動(dòng)范圍.所以其力學(xué)性能數(shù)據(jù)也有一個(gè)波動(dòng)范圍.一般手冊(cè)中的性能數(shù)據(jù).大多是波動(dòng)范圍的下限值.即在尺寸和處理?xiàng)l件相同時(shí).手冊(cè)中的數(shù)據(jù)是偏安全的.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)零件的失效形式和選材原則

(二)材料的工藝性應(yīng)滿足加工要求材料的工藝性是指材料適應(yīng)某種加工的能力.在選材中.與使用性能比較.材料的工藝性能常處于次要地位.但在某些特殊情況下.工藝性能也會(huì)成為選材的主要依據(jù).高分子材料的成形工藝比較簡(jiǎn)單.切削加工性比較好.但其導(dǎo)熱性差.在切削過(guò)程中不易散熱.易使工件溫度急劇升高而使其變焦(熱固性塑料)或變軟(熱塑性塑料).陶瓷材料成形后硬度極高.除了可以用碳化硅、金剛石砂輪磨削外.幾乎不能進(jìn)行其他加工.金屬材料如果用鑄造成形.最好選擇共晶成分或接近共晶成分的合金.如果用鍛造成形.最好選用組織呈固溶體的合金.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)零件的失效形式和選材原則

如果是焊接成形.最適宜的材料是低碳鋼或低碳合金鋼.為了便于切削加工.一般希望鋼鐵材料的硬度控制在１７０~２３０ＨＢＳ(這可通過(guò)熱處理來(lái)調(diào)整其組織和性能).不同金屬材料的熱處理性能是不同的.碳鋼的淬透性差.強(qiáng)度不是很高.加熱時(shí)易過(guò)熱而使晶粒長(zhǎng)大.淬火時(shí)也易變形和開裂.因此.制造高強(qiáng)度、大截面、形狀比較復(fù)雜的零件.一般應(yīng)選用合金鋼(三)選材時(shí).還應(yīng)充分考慮經(jīng)濟(jì)性選材時(shí)應(yīng)注意降低零件的總成本.零件的總成本包括材料本身的價(jià)格、加工費(fèi)、管理費(fèi)及其他附加費(fèi)用(如零件的維修費(fèi)等).據(jù)資料統(tǒng)計(jì).在一般的工業(yè)部門中.材料的價(jià)格要占產(chǎn)品價(jià)格的３０％~７０％.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)零件的失效形式和選材原則

因此.在保證使用性能的前提下.應(yīng)盡可能選用價(jià)廉、貨源充足、加工方便、總成本低的材料.以取得最大的經(jīng)濟(jì)效益.提高產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力.低合金鋼的強(qiáng)度比碳鋼高.工藝性能接近碳鋼.因此.選用低合金鋼往往經(jīng)濟(jì)效益比較顯著.在選用材料時(shí).還應(yīng)立足于我國(guó)的資源.并考慮我國(guó)的生產(chǎn)和供應(yīng)情況.例如能用硅錳鋼的.就盡量不要用鉻鎳鋼.此外.對(duì)同一企業(yè)來(lái)說(shuō).所選用的材料種類、規(guī)格應(yīng)盡量少而集中.以便于采購(gòu)和管理.減少不必要的附加費(fèi)用.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)零件的失效形式和選材原則

總之.作為工程技術(shù)人員.在選用材料時(shí).必須了解我國(guó)的資源和生產(chǎn)情況.從實(shí)際情況出發(fā).全面考慮材料的使用性能、工藝性能和經(jīng)濟(jì)性等方面的因素.以保證產(chǎn)品性能優(yōu)良、成本低廉、經(jīng)濟(jì)效益最佳.上一頁(yè)返回第二節(jié)零件毛坯的選擇除了少數(shù)要求不高的零件外.機(jī)械上的大多數(shù)零件都要通過(guò)鑄造、鍛壓或焊接等加工方法先制成毛坯.然后再經(jīng)切削加工制成成品.因此.零件毛坯選擇是否合理.不僅影響每個(gè)零件乃至整部機(jī)械的制造質(zhì)量和使用性能.而且對(duì)零件的制造工藝過(guò)程、生產(chǎn)周期和成本也有很大的影響.毛坯的選擇包括選擇毛坯材料、類別和具體的制造方法.毛坯材料(即零件材料)和毛坯類型的選擇是密切相關(guān)的.因?yàn)椴煌牟牧暇哂型耆煌墓に囆阅?通常選擇毛坯時(shí)必須考慮以下原則.下一頁(yè)返回第二節(jié)零件毛坯的選擇１.保證零件的使用要求毛坯的使用要求.是指將毛坯最終制成機(jī)械零件的使用要求.零件的使用要求包括對(duì)零件形狀和尺寸的要求.以及工作條件對(duì)零件性能的要求.工作條件通常指零件的受力情況、工作溫度和接觸介質(zhì)等.所以對(duì)零件的使用要求也就是對(duì)其外部和內(nèi)部質(zhì)量的要求.例如機(jī)床的主軸和手柄.雖同屬軸類零件.但其承載及工作情況不同.主軸是機(jī)床的關(guān)鍵零件.尺寸、形狀和加工精度要求很高.受力復(fù)雜.在長(zhǎng)期使用過(guò)程中只允許發(fā)生極微小的變形.因此選用４５鋼或４０Ｃｒ等具有良好綜合力學(xué)性能的材料.經(jīng)鍛造制坯及嚴(yán)格的切削加工和熱處理制成.而機(jī)床手柄.尺寸、形狀等要求不很高.受力也不大.故選用低碳鋼棒料或普通灰鑄鐵毛坯.經(jīng)簡(jiǎn)單的切削加工即可制成.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)零件毛坯的選擇不需要熱處理.再如.燃?xì)廨啓C(jī)上的葉片和電風(fēng)扇葉片.雖然同是具有空間幾何曲面形狀的葉片.但前者要求采用優(yōu)質(zhì)合金鋼.經(jīng)過(guò)精密鍛造和嚴(yán)格的切削加工及熱處理.并且需經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的檢驗(yàn).其制造尺寸的微小偏差.將會(huì)影響工作效率.其內(nèi)部的某些缺陷則可能造成嚴(yán)重的后果.而一般電風(fēng)扇葉片.采用低碳鋼薄板沖壓成形或采用工程塑料成形就基本完成了.由上述可知.即使同一類零件.由于使用要求不同.從選擇材料到選擇毛坯類別和加工方法.可以完全不同.因此.在確定毛坯類別時(shí).必須首先考慮工作條件對(duì)其提出的使用性能要求.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)零件毛坯的選擇２.降低制造成本.滿足經(jīng)濟(jì)性一個(gè)零件的制造成本包括其本身的材料費(fèi)以及所消耗的燃料費(fèi)、動(dòng)力費(fèi)用、人工費(fèi)、各項(xiàng)折舊費(fèi)和其他輔助費(fèi)用等分?jǐn)偟皆摿慵系姆蓊~.在選擇毛坯的類別和具體的制造方法時(shí).通常是在保證零件使用要求的前提下.把幾個(gè)可供選擇的方案從經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行分析、比較.從中選擇成本低廉的方案.３.考慮實(shí)際生產(chǎn)條件根據(jù)使用要求和制造成本分析所選定的毛坯制造方法是否能實(shí)現(xiàn).還必須考慮企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)條件.只有實(shí)際生產(chǎn)條件能夠?qū)崿F(xiàn)的件時(shí).應(yīng)首先分析本廠的設(shè)備條件和技術(shù)水平能否滿足毛坯制造方案的要求.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)零件毛坯的選擇如不能滿足要求.則應(yīng)考慮某些零件的毛坯可否通過(guò)廠際協(xié)作或外購(gòu)來(lái)解決.隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展.產(chǎn)品和零件的生產(chǎn)正在向?qū)I(yè)化方向發(fā)展.在進(jìn)行生產(chǎn)條件分析時(shí).一定要打破自給自足的小生產(chǎn)觀念.將生產(chǎn)協(xié)作的視野從本企業(yè)、本集團(tuán)的狹小天地里解脫出來(lái).這樣就可能確定一個(gè)既能保證質(zhì)量.又能按期完成任務(wù).經(jīng)濟(jì)上也合理的方案.上述三條原則是相互聯(lián)系的.考慮時(shí)應(yīng)在保證使用要求的前提下.力求做到質(zhì)量好、成本低和制造周期短.上一頁(yè)返回第三節(jié)零件熱處理的技術(shù)條件和工序位置熱處理是機(jī)械制造過(guò)程中的重要工序.正確分析和理解熱處理的技術(shù)條件.合理安排零件加工工藝路線中的熱處理工序.對(duì)于改善金屬材料的切削加工性能.保證零件的質(zhì)量.滿足使用性能要求.具有重要的意義.一、零件熱處理的技術(shù)條件及標(biāo)注需要熱處理的零件.設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)零件的性能要求.在圖樣上標(biāo)明零件所用材料的牌號(hào).并應(yīng)注明熱處理的技術(shù)條件.以供熱處理生產(chǎn)和檢驗(yàn)時(shí)使用.熱處理技術(shù)條件的內(nèi)容包括:零件最終的熱處理方法、熱處理后應(yīng)達(dá)到的力學(xué)性能指標(biāo)等.零件經(jīng)熱處理后應(yīng)達(dá)到的力學(xué)性能指標(biāo).下一頁(yè)返回

第三節(jié)零件熱處理的技術(shù)條件和工序位置

一般僅需標(biāo)注出硬度值.但對(duì)于某些力學(xué)性能要求較高的重要零件.例如動(dòng)力機(jī)械上的關(guān)鍵零件(如曲軸、連桿、齒輪等).還應(yīng)標(biāo)出強(qiáng)度、塑性、韌性指標(biāo).有的還應(yīng)提出對(duì)金相顯微組織的要求.對(duì)于滲碳件則還應(yīng)標(biāo)注出滲碳淬火、回火后的硬度(表面和心部)、滲碳的部位(全部或局部)、滲碳層深度等.對(duì)于表面淬火零件.在圖樣上應(yīng)標(biāo)出淬硬層的硬度、深度與淬硬部位.有的還應(yīng)提出對(duì)顯微組織及限制變形的要求(如軸淬火后彎曲度、孔的變形量等).上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)零件熱處理的技術(shù)條件和工序位置二、熱處理的工序位置零件的加工都是按一定的工藝路線進(jìn)行的.合理安排熱處理的工序位置.對(duì)于保證零件質(zhì)量、改善切削加工性能具有重要意義.根據(jù)熱處理的目的和工序位置的不同.熱處理可分為預(yù)先熱處理和最終熱處理兩大類.其工序位置安排的一般規(guī)律如下:(一)預(yù)先熱處理的工序位置預(yù)先熱處理包括退火、正火、調(diào)質(zhì)等.其工序位置一般均緊接毛坯生產(chǎn)之后.切削加工之前.或粗加工之后.精加工之前.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)零件熱處理的技術(shù)條件和工序位置１.退火、正火的工序位置通常退火、正火都安排在毛坯生產(chǎn)之后、切削加工之前.以消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力.均勻組織.改善切削加工性.并為最終熱處理做組織準(zhǔn)備.對(duì)于精密零件.為了消除切削加工的殘余應(yīng)力.在切削加工工序之間還應(yīng)安排去應(yīng)力退火.２.調(diào)質(zhì)處理的工序位置調(diào)質(zhì)工序一般安排在粗加工之后.精加工或半精加工之前.目的是獲得良好的綜合力學(xué)性能.或?yàn)橐院蟮谋砻娲慊鸹蛞鬃冃蔚木芰慵恼w淬火做好組織準(zhǔn)備.調(diào)質(zhì)一般不安排在粗加工之前.是為了避免調(diào)質(zhì)層在粗加工時(shí)大部分被切削掉.失去調(diào)質(zhì)的作用.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)零件熱處理的技術(shù)條件和工序位置這對(duì)淬透性差的碳鋼零件尤為重要.調(diào)質(zhì)零件的加工路線一般為:下料—鍛造—正火(退火)—切削粗加工—調(diào)質(zhì)—切削精加工.在實(shí)際生產(chǎn)中.灰鑄鐵件、鑄鋼件和某些鋼軋件、鋼鍛件經(jīng)退火、正火或調(diào)質(zhì)后.往往不再進(jìn)行其他熱處理.這時(shí)上述熱處理也就是最終熱處理.(二)最終熱處理的工序位置最終熱處理包括各種淬火、回火及表面熱處理等.零件經(jīng)這類熱處理后.獲得所需的使用性能.因零件的硬度較高.除磨削加工外.不宜進(jìn)行其他形式的切削加工.故最終熱處理工序均安排在半精加工之后.上一頁(yè)返回第四節(jié)典型零件材料和毛坯的選擇及加工工藝分析常用機(jī)械零件按其形狀特征和用途不同.主要分為軸類零件、套類零件、輪盤類零件和箱座類零件四大類.它們各自在機(jī)械上的重要程度、工作條件不同.對(duì)性能的要求也不同.因此.正確選擇零件的材料種類和牌號(hào)、毛坯類型和毛坯制造方法.合理安排零件的加工工藝路線.具有重要意義.下面就以幾個(gè)典型零件為例進(jìn)行分析.一、軸類零件軸類零件是回轉(zhuǎn)體零件.其長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于直徑.常見的有光滑軸、階梯軸、凸輪軸和曲軸等.在機(jī)械設(shè)備中.軸類零件主要用來(lái)支承傳動(dòng)零件(如齒輪、帶輪)和傳遞轉(zhuǎn)矩.它是各種機(jī)械設(shè)備中重要的受力零件.下一頁(yè)返回第四節(jié)典型零件材料和毛坯的選擇及加工工藝分析１.車床主軸的工作條件和性能要求(１)承受交變的彎曲應(yīng)力與扭切應(yīng)力.有時(shí)受到?jīng)_擊載荷作用.(２)主軸大端內(nèi)錐孔和錐度外圓.經(jīng)常與卡盤、頂尖和刀具錐體有相對(duì)摩擦.(３)花鍵部分與齒輪經(jīng)常有磕碰或相對(duì)滑動(dòng).由于該主軸是在滾動(dòng)軸承中運(yùn)動(dòng).承受中等載荷.轉(zhuǎn)速中等.有裝配精度要求.且受一定沖擊力.由此確定其性能要求如下:①主軸應(yīng)具有良好的綜合力學(xué)性能.②內(nèi)錐孔和外錐圓表面、花鍵部分應(yīng)有較高的硬度和耐磨性.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié)典型零件材料和毛坯的選擇及加工工藝分析２.材料選擇軸類零件的材料一般選碳素鋼、合金鋼或鑄鐵.根據(jù)上述主軸的工作條件和性能要求.確定主軸材料選擇４５鋼.３.毛坯選擇該軸為階梯軸.最大直徑(?１００ｍｍ)與最小直徑(?３ｍｍ)相差較大.選圓鋼毛坯不經(jīng)濟(jì).故應(yīng)選鍛造毛坯為宜.在單件小批生產(chǎn)時(shí).可采用自由鍛生產(chǎn)毛坯.在成批大量生產(chǎn)時(shí).應(yīng)采用模鍛生產(chǎn)毛坯.４.加工工藝路線及分析生產(chǎn)中.該主軸的加工工藝路線為:上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié)典型零件材料和毛坯的選擇及加工工藝分析下料—鍛造—正火—粗切削加工—調(diào)質(zhì)—半精切削加工—錐孔及外錐體的局部淬火、回火—粗磨(外圓、外錐體、錐孔)—銑花鍵及鍵槽—花鍵高頻淬火、回火—精磨(外圓、錐孔及外錐體).其中正火、調(diào)質(zhì)為預(yù)先熱處理.錐孔及外錐體的局部淬火、回火與花鍵的淬火、回火屬于最終熱處理.二、輪盤類零件輪盤類零件的軸向尺寸一般小于徑向尺寸.或兩個(gè)方向尺寸相差不大.屬于這一類的零件有齒輪、帶輪、飛輪、鍛造模具、法蘭盤和聯(lián)軸器等.由于這類零件在機(jī)械中的使用要求和工作條件有很大差異.因此所用材料和毛坯各不相同.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié)典型零件材料和毛坯的選擇及加工工藝分析下面以齒輪為例進(jìn)行分析.齒輪是各類機(jī)械中的重要傳動(dòng)零件.主要用來(lái)傳遞扭矩.有時(shí)也用來(lái)?yè)Q擋或改變傳動(dòng)方向.有的齒輪僅起分度定位作用.齒輪的轉(zhuǎn)速可以相差很大.齒輪的直徑可以從幾毫米到幾米.工作環(huán)境也可有很大差別.因此.齒輪的工作條件是較復(fù)雜的.但大多數(shù)重要齒輪仍有共同特點(diǎn).(一)齒輪的工作條件和性能要求１.工作條件(１)由于傳遞扭矩.齒根承受較大的交變彎曲應(yīng)力.(２)齒的表面承受較大的接觸應(yīng)力.在工作中相互滾動(dòng)和滑動(dòng).表面受到強(qiáng)烈的摩擦和磨損.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié)典型零件材料和毛坯的選擇及加工工藝分析(３)由于換擋、啟動(dòng)或嚙合不良.輪齒會(huì)受到?jīng)_擊.２.性能要求根據(jù)上述齒輪工作條件.要求齒輪材料應(yīng)具備以下性能:(１)齒面有高的硬度和耐磨性.(２)齒面具有高的接觸疲勞強(qiáng)度和齒根具有高的彎曲疲勞強(qiáng)度.(３)齒輪心部要有足夠的強(qiáng)度和韌度.(二)齒輪材料和毛坯的選擇由以上分析可知.齒輪一般應(yīng)選用具有良好力學(xué)性能的中碳結(jié)構(gòu)鋼和中碳合金結(jié)構(gòu)鋼.承受較大沖擊載荷的齒輪.可選用合金滲碳鋼.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié)典型零件材料和毛坯的選擇及加工工藝分析一些低速或中速低應(yīng)力、低沖擊載荷條件下工作的齒輪.可選用鑄鋼、灰鑄鐵或球墨鑄鐵.一些受力不大或在無(wú)潤(rùn)滑條件下工作的齒輪.可選用塑料(如尼龍、聚碳酸酯等).中、小齒輪一般選用鍛造毛坯.大量生產(chǎn)時(shí)可采用熱軋或精密模鍛的方法制造毛坯.在單件或小批量生產(chǎn)的條件下.直徑１００ｍｍ以下的小齒輪也可用圓鋼為毛坯直徑５００ｍｍ以上的大型齒輪.鍛造比較困難.可用鑄鋼、灰鑄鐵或球墨鑄鐵鑄造毛坯.鑄造齒輪一般以輻條結(jié)構(gòu)代替鍛造齒輪的輻板結(jié)構(gòu)在單件生產(chǎn)的條件下.常采用焊接方法制造大型齒輪的毛坯.(三)典型齒輪材料和毛坯選擇及加工工藝路線舉例上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié)典型零件材料和毛坯的選擇及加工工藝分析１.機(jī)床齒輪Ｃ６１３２車床的變速器齒輪.該齒輪工作時(shí)受力不大.轉(zhuǎn)速中等.工作較平穩(wěn)且無(wú)強(qiáng)烈沖擊.工作條件較好.性能要求:對(duì)齒面和心部的強(qiáng)度、韌性要求均不太高.齒輪心部硬度２２０~２５０ＨＢＳ.齒面硬度４５~５０ＨＲＣ.適用材料:根據(jù)齒輪的工作條件和性能要求.該齒輪材料宜選４５鋼或４０Ｃｒ、４０ＭｎＢ.毛坯制造方法:該齒輪形狀簡(jiǎn)單.厚度差別不大.可選圓鋼作毛坯.但齒輪的性能差.故應(yīng)選鍛造毛坯.在單件小批生產(chǎn)時(shí).可采用自由鍛生產(chǎn).在成批大量生產(chǎn)時(shí).宜采用胎膜鍛等方法生產(chǎn).上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié)典型零件材料和毛坯的選擇及加工工藝分析工藝路線:齒輪毛坯采用鍛件時(shí).其加工工藝路線一般為:下料—鍛造—正火—粗加工—調(diào)質(zhì)—精加工—齒部表面淬火＋低溫回火—精磨.２.汽車變速器齒輪其工作條件比機(jī)床齒輪惡劣.工作過(guò)程中.承受著較高的載荷.齒面受到很大的交變或脈動(dòng)接觸應(yīng)力及摩擦力.齒根受到很大的交變或脈動(dòng)彎曲應(yīng)力.尤其是在汽車啟動(dòng)、爬坡行駛時(shí).還受到變動(dòng)的大載荷和強(qiáng)烈的沖擊.性能要求:要求齒輪表面有較高的耐磨性和疲勞強(qiáng)度.心部保持較高的強(qiáng)度與韌度.要求根部σｂ>１０００ＭＰａ.αｋ>６０Ｊ/ｃｍ２.齒面硬度５８~６４ＨＲＣ.心部硬度３０~４５ＨＲＣ.上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)一流化床氣化工藝

(2)工藝條件和氣化指標(biāo)①氣化溫度。提高氣化溫度有利于二氧化碳的還原反應(yīng)和水蒸氣的分解反應(yīng)，相應(yīng)地提高了煤氣中的一氧化碳和氫氣的濃度，碳的轉(zhuǎn)化率和煤氣的產(chǎn)率也提高。提高氣化反應(yīng)溫度受灰熔點(diǎn)的限制。當(dāng)灰分為堿性時(shí)，可以添加石灰石、石灰和自云石來(lái)提高煤的軟化點(diǎn)和熔點(diǎn)。②氣化壓力。加壓氣化可以增加爐內(nèi)反應(yīng)氣體的濃度，流量相同時(shí)，氣體流速減小，氣固接觸時(shí)間增大，使碳的轉(zhuǎn)化率提高，在生產(chǎn)能力提高的同時(shí)，原料的帶出損失減小在同樣的生產(chǎn)能力下，設(shè)備的體積相應(yīng)減小。上一頁(yè)下一頁(yè)返回任務(wù)一流化床氣化工藝加壓流化床的工作狀態(tài)比常壓的穩(wěn)定。經(jīng)研究，加壓流化床內(nèi)氣泡含量少，固體顆粒在氣相中的分散較常壓流態(tài)化時(shí)均勻，更接近散式流態(tài)化，氣固接觸良好。此外，加壓流化時(shí)，對(duì)甲烷的生成是有利的，相應(yīng)提高了煤氣的熱值。上一頁(yè)返回任務(wù)二知識(shí)拓展灰熔聚氣化法灰熔聚氣化法屬于加壓流化床氣化工藝。所謂的灰熔聚是指在一定的工藝條件下煤被氣化后，含碳量很少的灰分顆粒表面軟化而未熔融的狀態(tài)下，團(tuán)聚成球形顆粒，當(dāng)顆粒足夠大時(shí)即向下沉降并從床層中分離出來(lái)。其主要特點(diǎn)是灰渣與半焦的選擇性分離。即煤中的碳被氣化成煤氣，生成的灰分熔聚成球形顆粒，然后從床層中分離出來(lái)。和傳統(tǒng)的固態(tài)排渣和液態(tài)排渣不同。與固態(tài)排渣相比，降低了灰渣中的碳損失;與液態(tài)排渣相比，降低了灰渣帶走的顯熱損失，從而提高了氣化過(guò)程的碳利用率，這種排渣方法是煤炭氣化排渣技術(shù)的重大進(jìn)展。目前使用該技術(shù)的氣化方法有U-GAS氣化工藝和KRW氣化工藝。下一頁(yè)返回任務(wù)二知識(shí)拓展我國(guó)研究的現(xiàn)狀:從1980年起，中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所開始了灰熔聚流化床氣化技術(shù)開發(fā)，至今已完成工業(yè)裝置工藝和工程設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)多年的研究開發(fā)，所取得的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)達(dá)到了與國(guó)外同類技術(shù)相當(dāng)?shù)乃剑罁?jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，正在進(jìn)行制合成氣示范廠項(xiàng)目。

U-GAS氣化爐的結(jié)構(gòu)如圖2-3-4所示，氣化爐要完成的4個(gè)過(guò)程是:煤的破黏、脫揮發(fā)分、煤的氣化、灰的熔聚和分離。

U-GAS氣化爐可以氣化36%的煙煤。煤料破碎到0~8mm的范圍，和溫克勒氣化爐相比，氣化粒度更細(xì)的粉煤是其又一優(yōu)點(diǎn)，U-GAS氣化可以接納10%小于2