中国热协代表团赴意大利CIEFFE公司考察访问报告

佟晓辉

(中国热处理行业协会，北京 100101)

中国热协代表团赴意大利CIEFFE公司考察访问报告

佟晓辉

(中国热处理行业协会，北京 100101)

近几年来，随着我国机械工业转型升级步伐的推进，热处理行业在节能减排取得显著成果的基础上，两化融合也有了深入的进展。为了深入了解国际先进的热处理装备信息化技术，中国热处理行业协会于2014年5月，组织热处理骨干企业技术主管和专家，赴意大利考察访问了CIEFFE公司的信息化热处理装备及其建设的数字化热处理车间。访问期间，CIEFFE公司高层技术主管详细介绍了该公司热处理装备的最新技术进展，并就代表团所提出的问题进行了技术交流。这是中国热处理行业协会第三次访问CIEFFE公司，不仅加深了CIEFFE公司与我国热处理界同仁的感情，也增强了我国热处理界对欧洲先进热处理技术的感性认识。具体情况向行业同仁汇报如下。

1 CIEFFE公司简况

CIEFFE公司成立于1985年，是意大利一家著名的热处理及工业加热设备制造企业，从事各类热处理设备设计和制造，是目前欧洲热处理炉行业最具规模、技术最先进、最具竞争力的专业公司之一，制造的主要热处理设备有:多用炉(油淬、水淬、盐浴等温淬火)生产线、网带炉生产线、真空炉、渗氮炉、井式炉、辊底炉、推杆炉、气氛发生器等。其产品广泛应用于:汽车工业、机械制造、航空、航天、兵器、标准件、纺织机械、电子、家电和专业热处理企业。近年来该公司的热处理炉凭借其先进的技术成功地进入多家德国知名企业，如SHU、克虏伯、Stihl等。

2 CIEFFE公司主要产品

CIEFFE公司主要产品如下:

1)LLF型可控气氛多用炉热处理生产线。冷却方式在油冷、保护气氛气冷的基础上，扩展为水溶介质和盐浴等温冷却，扩大了多用炉的应用领域。可控气氛多用炉可以与回火炉(高温、低温)、清洗机、料车及料库柔性地组成不同类型的多用炉生产线，配备自动控制系统，成为先进的全自动多用炉生产线。目前，CIEFFE工业炉有限公司已生产了300多条这种全自动多用炉生产线，在欧洲广泛应用。

2)低压真空渗碳生产线。CIEFFE公司将先进的航空空中加油技术用于低压真空渗碳炉设计，实现了将常规的双室低压真空渗碳炉设计为固定式真空渗碳模块和移动式真空冷却模块，完成了两个模块真空对接以及冷却模块与高压气路、冷却水路的对接。此设计可以实现一个移动式真空冷却模块对应多个固定式真空渗碳模块或固定式真空加热模块，具有柔性强、自动化程度高，对于多个模块，可以大大减少投资等优点。

3)FNC-TT型生产线。网带加热主炉独特的设计，采用导流马弗，直轴大功率风扇，增加了气氛和温度均匀性。根据用户要求，将装料系统、清洗机、网带加热主炉、网带回火炉、冷却系统组成各类网带炉生产线。

4)NVC炉型。NVC是最新的炉型，可用于渗氮、氮碳共渗、保护气氛回火、退火以及真空/保护气氛复合热处理，可方便地与自动装卸料系统组合。可以采用电加热或燃气加热，可以集成到包括料库、装卸料车、清洗机的全自动生产线中，并可实现计算机管理监控。

5)其它特殊炉型。全自动带式炉生产线、全自动辊底炉生产线、全自动辊底炉贝氏体等温淬火生产线、全自动铝合金热处理生产线、全自动高产贵金属材料退火生产线等。

6)清洗机。近年来开发的高性能清洗机产品包括:WCF系列箱式清洗机(有1～4个槽)、PCF系列井式清洗机(可以有一或多个槽)、NCF系列带式清洗机和CCF系列滚筒式清洗机，在此基础上，可以升级超声波清洗，带有真空干燥功能。CCF系列滚筒式清洗机可连接网带炉，用于螺栓、螺母热处理的输送带式生产线。

7)炉子的自动控制软件。主要有两种:一是Demig的PROSYS 2套装软件，可实现区域自动化管理和渗碳或渗氮工艺控制;二是FORNI WIN软件，可用于不包括渗碳的连续炉，简单而先进。另外，根据用户的选择，也可增加和集成设备，确保迅速、及时解决用户的任何现场问题。

3 CIEFFE公司产品的技术特点

3.1 自动化的生产方式

随着计算机控制技术的发展，欧洲发达国家近几年来的新增可控气氛多用炉生产线已广泛采用自动运行方式，传统的操作者站在料车上通过控制按钮操作的半自动方式已被淘汰。采用自动生产方式，操作者只需要将产品的信息和工艺号输入控制计算机中，并且将装好的料筐放在备料台上，按下启动程序按钮即可。计算机系统将自动地控制全部过程，如:将工件送入清洗机进行前清洗→送入可控气氛多用炉中加热、渗碳、淬火→送入清洗机中进行后清洗→送入回火炉中回火→送至卸料台上。上述过程无人在炉前操作。

为确保安全，通常用围栏将上述区域封闭，只有需要检修、维护时，才有人进入。当然，全自动生产线不仅仅是计算机控制技术，还需要提高设备本身的机械制造精度、机械强度以及传动部件的可靠性;并且采用先进的激光定位系统，以确保料车可以准确地停靠在指定的设备前。

3.2 多功能组合系统和炉料柔性排产系统

图1 SHU多用炉生产现场Fig.1 Production locale of SHU multi-purpose furnace

图2 PASELLO多用炉、氮化炉组合生产线Fig.2 Combination production line of PASELLO multi-purpose furnace and nitriding furnace

在一条生产线上组合多用炉、氮化炉、清洗机、回火炉等各种热处理设备，使生产线的功能更多样化，提高设备的综合利用率。采用一台服务器对生产线全部设备实行柔性排产，所有的工作如:工艺编制、备料、卸料、检验、设备维护保养全部在早班完成。中、夜班设备自动运行，无人操作。这样极大地解放了生产力、提高了生产效率、彻底改善了热处理操作人员的工作条件，改变了传统的热处理操作人员三班运转的工作方式。例如:CIEFFE公司在SHU公司采用10台多用炉组成生产线，配置多达120个备料台。操作者在周五将工件装入工装，送入生产线。周六、周日仅有少量人员值班。周一上班时对已完成的工件卸料。上述系统还可设置优先等级，确保需要的产品优先完成。

3.3 远程监控、操作及故障诊断

互联网技术和无线通讯技术的发展使远程监控、远程诊断和远程操作成为可能，从而极大地方便了设备的使用、维修和管理。近几年欧洲新增的可控气氛多用炉生产线普遍配有远程系统。其优势如下:

1)管理人员无论晚上在家里或出差在外均可随时通过互联网了解设备的运行情况，如温度、碳势、时间等工艺执行情况，每台设备正在加工的零件信息等。

2)将设备与主管人员的手机设置在通讯状态，设备发生故障时，手机会自动获得报警信号。即使在中、夜班时间或休息日设备自动运转状态下，主管人员也可及时得到设备故障报警，从而及时赶到现场解决突发问题。

3)设备发生故障时，设备厂家的技术支持人员可以通过互联网检查、诊断故障原因，从而帮助用户解决问题。

3.4 炉温均匀性可调

传统的多用炉主要通过炉膛的砌筑结构、加热元件的位置分配以及气氛循环的能力来实现工作区内的炉温均匀性，一般要求达到±5℃。实践证明，新的炉子一般能够达到或接近该精度。但是使用一定时间后，炉温均匀性均会下降。一旦出现均匀性不能达到要求，则没有有效的方法解决，只能缩小有效加热区。

CIEFFE公司提出了一种新的解决方案，即在炉子的悬空底板下面安装两组导流旋板。在某个区域出现温度偏高或偏低时，通过调整所对应部位的导流旋板的角度，增加或减少该区域热炉气的流量，从而调整该区域的温度。实践证明，该方法非常有效。

3.5 加热室快速降温

目前广泛采用的渗碳工艺包括升温、强渗、扩散、降温、均温、淬火等几个部分。当装载量较大时，若将炉温从930℃降至860℃或更低的淬火温度，则需要较长的时间。

为提高生产效率，CIEFFE公司的先进办法是将前室中温度较低的炉气通过一台风机抽至加热室中，如此循环，可迅速降低加热室中的温度至淬火温度，从而显著提高生产率。

3.6 高效清洗新技术

近年来人们发现较好的清洗效果可以显著提高产品的热处理质量。因此，开发更好的清洗机已成为提高产品质量的有效手段。新型的清洗机可采用单槽、双槽、三槽、四槽或更多的清洗液槽结构，清洗室和水槽分开。清洗室采用更好的的密封结构。室内装有喷淋系统、加热系统和循环风扇。以双槽清洗机为例，清洗过程如下:1)工件进入清洗室后由第一液槽中的泵将第一液槽中的浓清洗液泵入清洗室，对工件进行浸泡、工件上下运动、溢出表面浮油等脏物、清洗液回流液槽、喷淋(同时工件上下运动);2)然后系统自动切换至第二种介质，重复上述过程;3)两种介质清洗完成后，清洗室内的加热器将工件加热至120℃，从而使水全部汽化，并且通过风机排除。风机后接有冷凝系统，可将水分冷凝后送回水槽。4)风机工作完成后，真空泵启动，使清洗室内形成负压，从而进一步排空残存的水分。

3.7 高温回火技术

高温回火炉普遍采用保护气氛加热方式，实现少无氧化加热。例如:回火炉采用密封结构，配有氮-甲醇气氛系统，配有火帘、废气燃烧系统等。另外，为使工件完成回火时间后及时出炉，提高生产效率，炉顶还装有水/炉气换热器，可迅速将炉温降至200℃以下。

3.8 低温回火技术

低温回火炉在传统的炉砖和保温材料的内部增加不锈钢内胆。传动滚道、隔热屏、导流板、风扇和加热器均装在内胆里，从而确保低温加热时产生油烟不会渗透到保温材料里。这样可有效地防止升高温时的着火、爆炸。内胆里的油污可用布擦干净或升至450℃烧掉，应而工件回火后更干净。

3.9 控制元件的选择

由于自动生产线对设备的稳定性、可靠性提出了更高的要求，选用优质可靠的元器件、采用坚固稳定的结构设计和先进的控制方式极为重要。例如:料车行走采用激光定位，定位精度可以达到每百米±1 mm;料车装卸料定位采用编码器定位，便于实现与控制系统通讯;料车与控制系统之间采用无线通讯等。

图3 意大利PASELLO热处理公司的数字化车间Fig.3 Digital workshop of Italy PASELLO heat treatment company

4 用CIEFFE公司技术建设的数字化热处理车间

意大利的PASELLO公司是一家专业热处理厂，90%选用吉埃斐工业炉有限公司的设备，拥有两条全自动热处理生产线。其中一条全自动热处理生产线包括三台可控气氛多用炉、两台清洗机、四台回火炉和三台卧式预抽真空氮化炉，将常规的多用炉生产线与真空氮化炉组成了功能更强大的全自动热处理生产线。另一条全自动热处理生产线包括1台固定式真空渗碳模块、1台固定式真空渗氮模块、1台移动式真空冷却模块、1台真空回火炉和1台清洗机。

Proterm公司拥有吉埃斐工业炉有限公司一条全自动热处理调质生产线。该生产线配有自动装/卸料系统和立体仓库。该生产线采用天然气加热，每小时可处理5 t锻件的退回、正火或调质处理。

PASELLO热处理公司和Proterm公司均有完善的烟气(尘)排放均有处理设施，保证排放符合欧洲环保要求，图4是代表团在热处理车间外拍摄的蓝天白云。

5 几点认识及体会

1)随着计算机技术和自动控制技术的新发展，当今欧洲的可控气氛多用炉生产线技术较上个世纪八、九十年代又有了长足的发展。自动化生产已成为可控气氛多用炉生产线的标准配置。智能自动化控制和远程监控技术的发展极大地解放了生产力，显著降低员工的劳动强度;减少中、夜班和周末工作人员;降低员工操作的危险性，显著降低人工成本;减少人工操作造成的误操作，提高产品合格率。随着我国工业转型的快速推进，欧洲这种先进的可控气氛多用炉和智能自动化控制远程监控技术将成为热处理行业实现两化深度融合的基础，达到更高水平的清洁生产和节能减排。

2)欧洲热处理车间信息化管理非常完善，意大利的PASELLO公司只有员工15人，但每年可完成产值450万欧元。PASELLO公司规模与我国大多数热处理企业相当，该公司依靠信息化管理保证产品质量和清洁生产。这个公司的状况，促动我们应加快在推进清洁生产工作中加大“两化融合”工作力度。

图4 意大利PASELLO热处理公司的烟气处理系统Fig.4 Flue gas processing system of Italy PASELLO heat treatment company

3)此次考察的热处理公司，烟气(尘)排放均有处理设施。尤其值得重视的是SHU公司的EHT工厂，2004年后安装的新热处理设备，采用了完全燃烧的新技术，不仅排放气体达到环保标准，热处理车间空气环境也焕然不同，没有了传统热处理车间的那种气味。我国热处理行业目前正在推广热处理烟气(尘)排放前处理技术和装备，如果完全燃烧技术是更加先进的方法，我国热处理行业应考虑迎头赶上。

4)渗氮车间氨气味道刺鼻，甚至睁不开眼睛，这是我国热处理车间的一个突出特点，而在欧洲几家企业的真空渗氮技术应用效果极佳，车间里没有一丝氨气味道。我国真空渗氮技术刚刚起步，尚不十分成熟，应加大开发和推广力度。

6 致谢

CIEFFE公司和其两个用户均给代表团留下了深刻的印象。其先进的全自动热处理生产线充分体现了当前欧洲先进的热处理技术水平，这也将是我国热处理行业发展的方向。作为CIEFFE集团公司的子公司吉埃斐工业炉(上海)有限公司也将为我国热处理行业的两化深度融合提供全面的技术服务。中国热协代表团全体成员感谢CIEFFE公司Marco Boscolo先生和Francesco Pieropan先生的热情接待，感谢吉埃斐工业炉(上海)有限公司范寒晋总经理、张众庆副总经理和郭春华经理的大力协助及细致安排。

Report on Delegation of China Heat Treatment Association to Visit Italy CIEFFE Company

TONG Xiao-hui
(China Heat Treatment Association，Beijing 100101，China)

TG154.4

A

1673-4971(2014)05-0007-05

2014-08-12

佟晓辉(1956-)，男，工学硕士，研究员级高工，主要从事金属材料热处理及耐磨、减摩技术研究。

联系电话:13501062859;E-mail:txh@chta.org.cn