为了进一步提高轴承锻件球化退火质量，降低生产成本。我公司采用了杭州金舟科技股份有限公司研发生产Z新型GKT2-15周期式生产换热双层U型球化退火炉作为新的轴承锻件球化退火设备。自2016年3月投入使用至今。经近一年生产实践表明，该设备性能稳定，退火质量可靠。由于采用了保护气氛，没有氧化皮，改善了车加工环境。节省了原材料，降低了生产成本。

1.设备组成

GKT2-15周期式生产换热双层U型球化退火炉由双层（上进下出）料台、双层（上进下出）真空室、退火炉炉体、预抽真空系统、电控、温控及自动控制系统、氮气控制系统、丙烷气体控制系统、碳势控制系统等组成，如图1所示。

2.工艺流程

具体制定的工艺流程为：进料→上层真空换气室→上层冷热交换室（余热利用）→升温→保温→快冷→等温→缓冷→下层冷热交换室（余热利用）→下层真空换气室→出料。

3.生产线的主要特点

（1）传动方式

GKT2-15周期式生产换热双层U型球化退火炉传动采用变频调速电机，根据工艺要求可以调整辊棒速度。通过PLC控制自动进出料，自动进料：工件摆放好后，按进料传动按钮，减速机通过链传动带动上料台托辊，带动料架上的料筐前进触及进料台的光电开关，传动停止，排料完成。自动出料：减速机通过链传动带动下料台托辊，带动料架上工件前进触及出料台开关，传动停止，出料完成，人工卸料。

除了料筐的排料、卸料、吊装由人工完成外，料筐进入真空室抽气和充入氮气、退火预热、升温加热、保温、快冷、等温、缓冷和快速冷却等过程全部按工艺程序自动完成。

（2）加热方式

退火炉采用电辐射管加热，辐射管水平均布与传动辊的上下层面上。辐射管结构先进合理，电控、温控采用移项触发技术，能有效的保护功率调功器的使用寿命，完全满足球化退火工艺要求。加热采用上下辐射管，有利于炉温均匀，辐射管从侧面插入，维修方便，在不停炉时就可实现维修。加热区根据生产和工艺要求，设计合理的长度。由于整条生产线控温系统采用模块化，无触点浪涌控制技术，实现了平稳加热。

（3）控制系统

控制系统包括电控、温控、气氛控制、过程控制系统，集中安装在控制柜中，并采用计算机控制，具备工艺设定、存储、数据显示和记录、历史数据查询、生产管理等功能，如图2所示。控制系统可控制炉子按给定的工艺自动完成退火过程，并在计算机显示屏显示各区设定温度、实际温度，显示设定及实际辊速，显示过程重要工艺参数、故障、报警信息，并有物料的相对位置的模拟显示。

电控、温控系统采用具备人工智能仪表，单偶双芯双表，一点控温，一点检测，保证炉温准确、可靠。控制系统、较多采用了先进、可靠的传感技术。炉门的升降、料箱的进出，这一过程均按设定的程序自动完成。加热炉内设有氧探头，提供氧势信号给碳势仪表，并对炉内的氧势（碳势）进行自动控制。

（4）计算机控制系统

计算机控制系统具有工艺设定编程、在线控制、在线记录、生产管理、质量管理功能及追溯功能，可储存20余条工艺曲线，便于现场及时调用。保留生产过程中的主要参数、进出料数据及工艺曲线，并可查询、显示及打印。可实现工艺参数（如加热温度、时间等）的输入与更改。

（5）安全装置

用于实现各项安全措施，设有安全切断电源及声光报警，具有故障报警显示及自诊断功能。其中包括各动力介质管网的压力、流量监测、冷却水温，炉压及保护气氧含量检测。如出现异常情况时，将发出声光报警并采取自动控制、保护措施。

4.球化退火生产应用

球化退火工艺曲线如图3所示，接下来逐一进行退火后的质量检测。

（1）球化退火硬度

锻件退火后的硬度88～92 HRB，同一批退火后硬度差不大于2HRB。

（2）金相显微组织

碳化物颗粒圆整度好，颗粒大小分布均匀。退火后金相显微组织，按JB/T1255—2014标准评定为2～3级。图4为使用该炉进行球化退火后的HM518410轴承套圈金相显微组织图片，按JB/T1255—2014标准第一级别图评定为2级。

（3）脱碳层

在通入氮气和丙烷气，保证炉内氧势时，脱碳层深度为0.10～0.15mm。

5.能耗

退火后的每吨锻件耗电在180～200kW·h，与目前国内轴承行业退火炉，每吨耗电250kW·h左右相比耗电减少20%～30%。节能效果十分理想，实现了优质、节能环保、自动化退火的理想效果。

6.结语

（1）通过近一年生产实践表明，退火炉球化退火质量完全符合JB/T1255—2014标准，球化退火质量稳定可靠。

（2）GKT2-15周期式生产换热双层U型球化退火炉型结构紧凑，控温精确操作简便运行可靠。同时由于对退火过程中的余热进行了有效利用。热效率明显提高，能耗明显降低。经济效益显著。

（3）GKT2-15周期式生产换热双层U型球化退火炉的设备参数都通过数字显示，全部电气循环控制，采用可编程序控制器控制。整线实行计算机控制，具备工艺设定、存储、数据显示和记录、历史数据查询，生产能力管理等功能。控制和设定过程一目了然，使输出的技术参数精确可控。

（4）在加热过程中，炉内在抽真空的基础上再通入氮气及丙烷气体。并通过气氛控制系统对炉内碳势进行有效控制，实现保护气氛加热。球化退火后的工件光洁整洁，没有氧化皮产生，脱碳层也大大的减少。给车加工带来较大方便。改善了车加工环境。同时，由于没有氧化皮和较少的脱碳层，锻件留量可以适当减少。在一定程度上减少了材料消耗。

（5）球化退火实现了优质、高效、低耗及连续生产目标。符合目前我们国家倡导的务实高效、节能减排、持续改进的产业政策。

（6）由于退火炉属自动化控制，人机协调，劳动强度大为减轻。该装备已实现全自动化生产，只需要一个人协同看护生产。