第一节 热处理设备产业界定及主要产品

一、产业定义

金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却，通过改变金属材料表面或内部的组织结构来控制其性能的一种工艺。金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却，通过改变金属材料表面或内部的组织结构来控制其性能的一种工艺。

金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。

为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。

热处理设备是对工件进行退火、回火、淬火、加热等热处理工艺操作的设备。

二、主要产品及应用情况

热处理设备主要产品列表

我国的热处理炉以电炉为主，热处理设备属于机械制造业领域，热处理广泛应用的重要的基础工艺之一。通常像轴、轴承、齿轮、连杆等重要的机械零件和工模具都是要经过热处理的，而且，只要选材合适，热处理得当，就能使机械零件和工模具的使用寿命成倍、甚至十几倍的提高，实现“搞好热处理，零件一顶几”的目标，收到事半功倍的效果。热处理对于充分发挥金属材料的性能潜力，提高产品的内在质量，节约材料，减少能耗，延长产品的使用寿命，提高经济效益都具有十分重要的意义。

三、产业基本属性

热处理设备属于国家统计局《行业界定和产品分类》中的[35]通用设备制造业这一大类中的[3560]烘炉、熔炉及电炉制造。

第二节 热处理设备产业发展历程

我国现代热处理技术的发展历程大体上可分3个时期，即1949～1965年、70年代中后期、改革开放(1978年)以后的时期。第一个时期是恢复经济，实行第一、第二个五年计划时期，在此期间我国建设了一批大型现代化的骨干企业，其中的汽车、拖拉机、柴油机、机床和工具、轴承等机械厂大都设置了热处理车问或工段。

1973年我国整顿宏观经济秩序，为了提高机械产品的质量，原第一机械工业部于1975年l2月31日至1976年1月l0日第一次召开热处理技术工作会议，讨论了进一步加强机械工业热处理技术工作的意见。随后，在1977年、1980年和1982年国家经济委员会和国防工业办公室又联合召开了3次全国热处理经验交流会，会上提出开展“搞好热处理，零件一顶几”的比赛，在政府的重视和推动下，全国性和地区性学术交流会议纷纷召开，加速了热处理新技术、新设备的研究和推广。

l978年，我国确立了以经济建设为中心，加快了改革开放进程。改革开放激发了广大热处理技术人员的积极性和创造性。80年代至90年代初，我国不仅从国外引进了一批先进或较先进的处理设备和技术，如真空炉、带保护气氛的莲续式加热炉、多用炉、网带式炉、辊底炉等，而且通过消化、吸收、再刨造．我国的一些电炉厂也已能生产密封多用炉、震底炉、网带炉、真空气淬、油淬炉等。略……

第三节 热处理设备产业链关联度

产业链是一个包含价值链、企业链、供需链和空间链四个维度的概念。产业链的上游产业指处在整个产业链的开始端，提供原材料和零部件制造和生产的行业。热处理设备的上游行业是钢铁行业。它的下游产业非常广泛，涉及机械制造的任何工业领域，其产业关联度比较高。

第四节 热处理设备产业与宏观经济周期相关性

2005-2009年热处理设备产业与宏观经济周期相关性

从图中可以看出，热处理设备行业产值增幅与国家宏观经济环境相关程度较大，随着GDP的增加，产值增加，行业工业总产值增长率高于国家GDP增长率，行业前景看好。略……

第五节 热处理设备产业市场需求现状

一、2003-2009年市场需求

目前我国热处理设备保有量在18万台（套）左右。我国热处理企业的工艺装备陈旧落后，众多的加热炉系炉龄达三、四十年的箱式、井式、盐浴炉（俗称老三炉）。设备老化，能耗很高。而高效、优质、低污染、环保型的气氛炉和真空炉等占不到热处理设备总数的5%。美国等发达国家对热处理工艺过程的控制已向着自动化、智能化和柔性化发展，而我国不少企业仍凭借经验，人工操作。由于历史的原因，许多企业大而全、小而全，热处理的社会化、产业化及规模生产尚未形成。因而，生产效率低下，比美国差26倍，设备利用率和负荷率不到30%，而能耗却比美国高出40%以上。

在汽车、航空、兵器、模具和基础件行业技改的拉动下，其他行业热处理技改和设备更新高潮也会接踵而至。目前，企业技术改造的高度和深度已开始出现明显的变化，大多数企业已不满足于常规技术和设备的新旧交替，而是倾向于一步一个台阶，迈向更高的境界。许多民营企业更着眼于资金的有效投放，优先选购高技术水平、质量优质、高可靠性的设备，为达到高水平的生产目标，即使花钱多也在所不惜。

企业技改的强劲势头给设备制造业带来更多机会。在热处理加热炉中，箱式、井式和盐浴炉等常规设备的需求会进一步减少。需要更多的是工艺先进、可靠性和自动化程度高、节能和无污染的设备。这就要求制造厂能清楚、准确地把握国内外新设备发展动向和用户的市场需求，提出自己的产品发展规划和实现目标的措施。热处理企业的技术改造，使更多的股份制企业和个体民营企业对先进热处理设备的需求仍保持很大势头。

车辆和配件，基础件和兵器行业会对600~1000kg装炉量的多用炉生产线保持旺盛需求。估计每年至少有500套多用炉、200套网带炉、50套推杆炉和滚棒炉、20套转底炉的需求。

轻工模具的旺盛市场和航空工业的持续技改使真空热处理炉，尤其是高压气淬炉每年需求量在300台以上。

在各类气氛炉中燃烧炉(以轻柴油和天然气为燃料)到2010年会增加到10%以上的比重，用天然气制备吸热式气氛会增加到20%以上的比例。到2010年80%真空热处理炉的需求是1000kpa(10bar)以上的双室高压气淬炉。低压渗碳和2000Kpa(20bar)高压气淬生产线会在汽车行业得到一定程度推广。多用炉气体渗碳后在1000~2000Kpa的惰性气体中实行气淬以代替油淬是重要发展趋向。

二、市场需求分布

热处理设备产业产品需求市场分布图

2008年，全国热处理加工厂、点(企业、分厂、车间、工段)总数约16，000个，目前热处理加工市场现有服役热处理设备约18万台，其中电炉占90％左右，可控气氛、真空炉、感应炉等少无氧化设备占比20％以下，多数企业仍主要采用普通箱式炉、井式炉、台车式炉、盐浴炉生产。2008年全国热处理加工量2400万吨，其中专业热处理加工占全国热处理加工量的20％，专业热处理加工量约为480万吨。按照各种热处理工艺平均热处理价格(每吨工件1800元)计算，专业热处理加工市场收人为86．4亿元。

2008年专业热处理加工的平均设备利用率约为70％，在此情况下，专业热处理加工销售净利润率在15％左右。影响专业热处理加工利润的主要因素有客户类型及对质量要求、加工处理设备的利用率、加工工件的平均价格、加工成本等。2008年，面向航空、高端汽车零部件、精密机械零部件等客户的真空热处理加工业务销售净利润率较高，超过30％，而普通渗碳淬火、调质、退火、正火等普通热处理加工业务销售净利润率在10％附近。加工成本中占比重最大是电力，电力成本占热处理销售收入的30％左右，影响电力成本占比的主要因素是热处理加工设备能耗指标和生产效率，中高档热处理设备的能耗指标低、生产效率高，低档设备的能耗指标高、生产效率低，且对环境污染较大。全国热处理平均能耗约730KW•h／t，专业热处理加工平均能耗约550KW•h／t，与发达国家能耗及劳动生产率指标依然有很大差距。

第六节 国外热处理设备产业主要技术成果

1、全自动热处理生产线

为了使工件在生产线上自如地完成整个所要求的热处理工艺过程，被特定设计的连续炉相互连接沟通。炉膛内可多方位贯通，并可使工件料框90。角转入下道加热区或过渡保温箱，经传送抵达下一工序或进入冷却室冷却。这种炉体结构和传送装置都具有相当高的水平。以可控气氛箱式炉为例，为满足渗碳、碳氮共渗、氮碳共渗、淬火或光亮淬火、等温淬火等热处理工艺的实施，料盘和料架上的工件以冷链驱动的方式自动送入、通过和送出炉膛，在各自的炉子中完成所要求的工艺。箱式炉与相应的计算机辅助测量、控制与调节系统连用，形成各个独立的模块单元，易于相互连接，构成完善、灵活、组合式自动热处理系统。

2、高压气淬密封箱式炉和多室贯通式密封箱式炉

高压气淬密封箱式后室为密封箱式炉结构，前室进行高压气淬。工件在后室保护气氛中无氧化加热或在渗碳气氛中渗碳，在前室进行无氧化光亮淬火。后室炉衬为氧化铝和保温陶瓷纤维，发热元件为卧式并联电热辐射管，顶置炉内热风循环风机，保护气氛可采用甲醇或氮气；前室中部为工件气淬室，下部为进气管道，上部为冷却回风热交换器。前室外侧安装变频调速大功率风机，通过氮气或氦气的快速循环使工件冷却淬火，淬火冷却速度可通过调节风机速度控制。经高压气淬后的工件无氧化、表面呈银灰色，变形小，避免了油淬后所需的清洁等工序。

3、高压气淬推杆炉生产线

在推杆炉出口端，密封连接高压气淬室。工件运行到气淬室时，可采用高压氦气或氮气淬火。为了降低成本，可采用空气高压气淬，由于淬火时间极短，工件不会出现氧化皮，仅表面呈浅黑色。

4、安装有外加热和风冷的离子渗氮炉

炉体为井式钟罩结构，WDS炉衬保温，不锈钢真空罐罩式单层，外壁安装三区三层密闭式发热元件，使炉温上中下均匀一致。炉体分上中下安装3台侧风机，三区独立热风循环送风，工作时挡回风道封闭，热风只能在炉内加热层内循环，达到炉温均匀的目的。工艺完成停炉时，回风道开启，冷风在上中下三区同时送入加热室夹层，使炉体快速冷却，很短时间即可出炉。炉底座为连体式双座，液压升降立柱在二个底座之间可左右旋转，将炉体提升后旋向另一个已装好料的底座，这样一炉双座，可提高生产效率。

第七节 热处理设备产业技术研究热点

上世纪90年代以来，出现了许多新技术，如高压气淬和超高压气淬，真空清洗，高温超高压真空热处理，具有双对流循环系统的真空高压气淬炉，燃气真空炉，流态化真空炉，热壁式真空渗碳炉，连续式真空炉等。预计，未来的金属加工会更依赖于真空技术。据估计，在20世纪末，工业发达国家真空热处理炉约占热处理设备的23％，真空热处理也是近几年各国研究的热点之一。

复合热处理是一个很活跃的技术领域，国外早在上世纪70～80年代就有人研究了。现在主要有表面热处理与化学热处理的复合处理，表面热处理与表面形变强化(如喷丸)的复合，表面镀覆与表面热处理的复合。经过复合处理后，材料获得了兼有两种处理后的独特性能。国内学者应用喷丸使零件表面纳米化然后进行渗氮，可以将渗氮温度降低至约350℃，并获得很好的性能，这一工作得到国外同行的极大重视，这也是一种复合处理的特殊范例。略……

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