文/周永南，成功，于成发•南京汽车锻造有限公司

锻造行业传统上属于高耗能行业，能源成本通常占变动成本的20％左右。随着国际市场能源价格的不断上涨，企业能源成本比重会继续上升；另一方面，由于我国的单位产值能耗与先进国家相比差距很大，国家对节能工作的政策导向将不断强化。节能工作将直接影响锻造企业的竞争能力。国内的锻造企业能源利用水平高低不一，因此改进的余地很大。

近年来，南汽锻造面对激烈的市场竞争，在节能减排上加大投入，研究开发新技术新工艺，加强节能管理，为企业降低制造成本发挥了重要作用。

工艺技术进步对于节能减排至关重要

通常，大部分锻件，特别是模锻件都必须经过热处理，以达到锻件的加工性能或者使用性能要求，热处理工序的能耗占到锻件整个能耗的30%～35%左右，降低热处理能耗成为热处理工艺设计的重要内容。热锻工序完成后锻件仍有1000℃左右的余热，为后续的热处理提供了可利用的空间。锻后余热用于热处理，不仅可以大大降低热处理能耗，还可以缩短生产周期，提高生产效率，减少设备投资，是一项重要的节能途径。

余热热处理的应用

利用锻件锻后的剩余热量完成所需的热处理，如余热淬火、余热等温及余热正火等，是一种大量节约能源的有效途径。

⑴余热淬火。余热淬火处理的锻件不仅具有优良的综合机械性能，并且有工序短，生产效率高等优点。南汽锻造于20世纪70年代就在70发动机连杆锻件上就应用此技术。近年来，作为中国最大的链轨节锻件生产者，在链轨节锻件上广泛采用余热淬火工艺，在实际应用中取得了显著成果。

图1所示的锻件是为美国一家知名企业配套制造的链轨节，年需求约1千万件。

该锻件的材料属于中碳含硼钢，原生产工艺为：下料→中频加热→锻造→切边冲孔→再加热→淬火→回火。

经过大量试验，分别对中频加热节拍、温度、始锻和终锻温度，锻后停留时间，淬火温度、介质浓度和温度等各项因素对淬火质量的影响，搜集了大量数据，在此基础上，制定了一套合理的工艺规范，用于大规模生产，产品质量完全符合客户的要求。新工艺为：
下料→中频加热→锻造→切边冲孔→淬火→回火，取消了原工艺中的再加热工序，省却了这部分的耗能。

迄今已经用该工艺生产了两千余万件产品。该项目的成功，每年可减少电能消耗1000万千瓦时，生产流程更趋合理，生产周期从15天缩短到4天左右，生产效率提升了20%以上。原计划投资4条热处理调质炉生产线，改为添置4条淬火油槽和4台回火炉，节约60%的投资额。取得良好的综合效益。

图2 余热淬火工件入水瞬间

⑵余热正火。就汽车等速传动轴内星轮锻件余热正火工艺为例。该产品材质为含碳量0.53%的碳钢，产品最终热处理为渗碳淬火，为了保证良好的切削性能，锻后要进行正火工序。该锻件产量大，生产节奏快。用于正火的能耗很高。由于正火温度较高，氧化严重，氧化皮的喷丸清理时间也比较长。我们对该产品进行了余热正火的工艺改进，锻后产品快速冷却到500℃，完成奥氏体转变，再进炉加热完成正火，如图3所示。这样，可以部分利用锻后余热，增强了生产连续性。

非调质钢的应用

非调质钢也叫微合金钢，是一种将锻造与热处理结合为一体的新型节能结构材料，通过锻后控温冷却的方式得到与调质(淬火+高温回火)工序相近的材料机械性能。其是伴随国际上能源短缺而发展起来的一种高效节能钢，广泛用于装备制造业。在汽车工业中，非调质钢因具备一系列优点而被广泛应用。南汽锻造从80年代末即开始开发非调钢锻件，最先在130系列的万向节差和套管叉等传动轴叉类锻件上应用，并批量装车，性能完全满足设计要求。随后在全面应用于YL3W-4683-AA万向节叉锻件上，年产突破100万件，并出口美国福特公司。非调质钢的大量使用，节省了大量的热处理能耗，避免了热处理开裂变形等质量风险，此外，非调质钢通过提高S含量，改善了切削性能，为后续工序节约了加费用。 

近年来，非调质钢节能的优点为越来越多的业内厂家所认识，我国的非调质钢发展进入快速通道，针对不同的使用要求研发出数十个钢种，在实际推广应用中，成本问题是阻碍非调质钢普及的一个主要因素。由于非调质钢的价格相对较高，单纯从锻造行业来计算效益有时未必合算。比如，用非调钢取代调质45号钢，非调钢与45号钢的材料差价超过了45号钢调质费用。如果从产品整个价值过程来看，非调质钢减少了调质工序，可以减少人工费用，减少污染排放，减少内部转运成本，减少热处理缺陷损失，减少机加工刀具消耗等。这样综合比较更加符合实际。

图4 非调质钢控温冷却线