编者按:美国金属学会热处理学会于2004年陆续公布了“热处理技术发展图―2004修订稿”。全国热处理学会荣誉理事长樊东黎先生分别在《金属热处理》和《热处理》两个刊物上发表了“美国热处理技术发展图概况”和“美国热处理技术发展图在行动”两篇文章,并在全国学会和协会有关会议上介绍了路线图主要内容。我们认为。这是国际热处理界的一件大事,应该引起我们的重视。像美国这样一个世界头号工业大国,从政府、群众团体、直到民间企业都如此看重热处理,花了数年时间才形成了这样一个目标明确、眼光远大、技术先进、内容全面、措施落实、全面行动的长远规划,实在难得。《美国热处理技术路线图》(以下简称“路线图”有很多值得吸取和借鉴的东西,很有必要在行业内进行认真研究讨论。因此,学会秘书处在今年4月15日于天津召开的常务理事扩大会上针对此路线图进行了讨论。与会者会上踊跃发言,并在会后认真撰写了书面意见。这些意见对于中国热处理行业的长远发展,很有指导价值。为此全国热处理学会开辟此栏目展开讨论,同时<<金属热处理>>从今年7月开始将以论坛的形式陆续发表这些意见,引起更广泛讨论,造成更大影响。因此,也希望广大热处理工作者踊跃发表自己的意见.
美国热处理技术发展路线图概述
全国热处理学会荣誉理事长 樊东黎
1 背景
美国能源部工业技术局(DOE-OIT)于上世纪90年代树立了一个被称作“未来生产技术”的设想,为此提出一系列必须实现的技术项目。其目的是帮助美国大量使用能源和形成大量工业废料的行业利用这些技术取得不断进步和保持国际竞争能力。热处理虽然不算是“未来生产技术”计划中的原本行业,但此领域内的企业被公认是主要能源用户,对制造业发生实质性的影响。 美国能源部和热处理学会(HTS)最近签订了一个参加未来工业计划的“合作伙伴”(Allied Partner)协议,其目的是通过“最优秀的实践(best practices)”达到提高能源利用率和劳动生产率的效果。这些实践的领域是控制和传感技术、压缩空气、加热公益、工业技术信息的共享以及各种研发活动。
2 发展路线图制订过程
美国金属学会热处理学会成立于1994年,下设紧急需求(Immediate Needs)、研究开发、工艺和程控(Technology and Programming)、教育四个委员会。其宗旨是首先是在这些方面满足会员要求,其次研发委员会的任务是确认热处理行业的未来技术需求,确立计划、资金、实现满足需求研发项目以及这些项目的成果向工业生产推广的机制。1995和1996年紧急需求委员会在全行业的企划中进行了全面调查,列出一系列热处理生产中紧急需求项目。1996年2月美国国家能源部、热处理学会、金属热处理协会(Metal Treating Institute)召集了20名热处理全能(captive)和专业(commercial)加工企业、制造业和销售企业领导讨论并提出了美国热处理今年设想和远期目标。有17名专家组成的热处理学会研发委员会于1997年2月提出了热处理技术发展路线图(Heat Treating Technology Roadmap)初稿和三个领域,即设备和硬件材料、工艺和被处理材料、能源和环境方面的70个研发项目以及1999年的研发计划。2002年7月热处理学会研发委员会在依利诺依斯工业大学(Illinois Institute of Technology)对路线图进行讨论修改和补充。2004年公布了“热处理学会的2004热处理路线图(Heat Treating Technology Roadmap-2004 HTS Revision)修订稿”。
3 美国热处理今年设想目标
美国热处理今年设想目标是能源消耗减少80%,工艺周期缩短50%,生产成本降低75%,热处理实现零畸变和最低的质量分散度,加热炉使用寿命提高到原先的10倍(增加9倍),加热炉价格降低50%,实现生产零污染。
4 组织实施措施
1999年9月在Worcester工业大学(Worcester Polytechnic Institute, 简称WPI)的金属加工学院(Metal Processing Institute )成立了“热处理杰出技术中心”(Center for Heat Treating Excellence ,简称CHTE)。CHTE成立后不久在Illinois工业大学(Illinois Institute of Technology)成立了“热加工技术中心”(Thermal Processing Technology Center,简称TPTC)。组织全行业的企业参与研发实现路线图目标和完成所提出的70余个研发项目。
5 值得重视的研发项目
(1)利用地下水循环的感应加热淬火 <500kW的感应淬火利用地下水闭路循环冷却,使用时用深井泵抽取地下水,后经净化处理再返回地下。目前密执安州Alger市Roll Rite公司的一台150kW的Ajax Tocco感应淬火系统已采用此法,每日的费用仅以美分计。
(2)强烈淬火工艺 乌克兰科学院柯巴斯科院士开发的钢件用水或盐水剧烈冷却淬火是表面形成残余压应力并减少畸变的方法,已在美国获准以Intensi Quench服务商标注册了IQ Technologies Inc公司。由于以水代油,减少了油品消耗并显著降低生产成本,受到美国能源部的重视和支持。
(3)1010℃以上温度的高温渗碳 真空渗碳技术的成熟和低压渗碳技术的开发为实现高温渗碳制造了条件。由于能显著缩短渗碳周期和节约能源,此项目已列入路线图研发计划的“工艺和材料技术”分组计划。WPI的CHTE推动了工业企业和高效的合作、制造商和生产用户的协同开发。
(4)Ni₃Al金属间化合物-新型炉内抗渗碳耐热构件材料 Ni₃Al已问世约20年,因为很脆,长期未获实际应用。Oak Ridge国家实验室由Chain T.Liu领导的集体发现添加微量硼可明显改善其塑性,可作为炉子料筐、夹具,Ni₃Al材料成分为添加Cr、Zr、Mo、B的8%~11%Al,81%~88%Ni。此材料具有出色的强热性、抗蠕变、抗渗碳能力。Delphi-Saginaw Steering Systems公司通过和能源部的合作研究与开发协议已在料盘上进行了数年的成功试验。
(5)APM和APMT(更高强型APM合金)合金长寿命辐射管 瑞典Kanthal AB的Sadvik公司继Kanthal Al电热丝之后相继开发出APM和APMT合金。此种材料仍然是在A-1粉末材料基础上,通过热等静压(Hot Isostatic Pressing)和深拉延出来的。用APM合金制造的电热和燃气辐射管比普通耐热合金辐射管能经受双倍的热流,925℃能经受的热流可达9~10kJ/m²。
(6)炉用平面辐射板 燃气技术所(Gas Technology Institute)开发的能砌入炉壁的平面辐射板(flat radiant panel),能增加辐射表面、降低表面温度、延长炉子使用寿命,提高炉温均匀性,减少炉衬、使炉子尺寸缩小50%,加快炉子升温和冷却速度,形成的NOx很少。
(7)反向循环单管封闭式辐射管(reverse annulus sigle-ended radiant tube) 北美制造公司(North American Mfg.Co.)和燃气研究所(GTI)共同开发。热辐射率高,用相同材料制造此种管能经受更高温度、提高燃烧效率10%,减少50%的NOx,使用寿命长。
(8)低NOx燃气强烈内循环(Forced Interval Recirculation)辐射管 GTI开发的U型辐射管延管长温度均匀。当炉温为1010℃,空气遇热温度从455℃提高到了480℃时,产生的NOx<0.008%(vol)。而一般预热空气辐射管所产生的NOx大0.02%~0.25%(vol)。
(9)直焰冲击燃烧技术(Direct Flame Impingement Technology) 使用多喷嘴平嵌入炉壁的高速燃烧器,喷射速度达到1马赫(~330m/s),可在空气过剩系数α=1的条件下工作,提高能源利用率35%、减少70%的NOx,提高生产率25%、减少50%的氧化烧损、有年节约1~1.5亿美元的潜力。
(10)智能化感应淬火闭环控制系统(Closed-loop control technology) 利用神经网格系统控制原理,全面控制选材、相变、加热工艺、渗层。所提供的软件具有优化零件强度/重量比的功能,具有的主、被动电磁传感器能监控整个加热过程中的透热深度。
(11)预见钢件渗碳淬火时的残余应力状态的软件。
(12)延长机器零件寿命残余应力状态的DANTE软件。
(13)准确预见钢热处理相变定量数据的软件。
(14)工艺热能评价的鉴定软件(Process Heat Assessment and Survey Tool ,PHAST) 该软件为美国能源部计划项目,供用户按不同燃烧方式和热回收参数进行热能转换的工具,可比较炉子在工作状态下的性能,计算各种工作条件下的节能潜力。
(15)加热炉能源分析工具(Furnace Energy Analysis Tool) 可计算按小时、年度或每磅零件的燃料、电能消耗成本数据。
(16)能源有效利用分析软件。
6 设备和硬件材料部分研发项目
(1)工艺控制 主要项目包括:①开发改进预测工具,例如工艺设计、预见状态、热物理和力学性能预测计算机模型。②开发适时过程控制技术,安装在炉中和淬火槽中测量气流、淬火烈度、碳、氮势的灵巧传感器。③开发在工件上适时直接测量表面含碳量的方法。④开发工艺参数无人监控的生产方法。⑤快速、无损、经济、实施测量渗碳层深度的方法。⑥用多种传感器和技术按AMS规范(Aerospace Material Specification)鉴别炉子的更优化系统。⑦更好的设备故障诊断、预防、维护方法,如烧嘴裂纹预测、防止炉内气氛恶化。⑧建立标准/预见设备易变可行性的研究,例如不可能有两台完全一样的炉子。⑨预测炉子几何尺寸、风扇速度、装炉量和装炉形状的模型。
(2)材料 主要项目包括:①改进氧探头的抗碳黑能力——开发能用于700℃以下的氧探头。②新的功能材料(如绝热材料)和结构材料(如在高温下工作的结构材料)。③炉用经济耐热构件材料。④提高炉子的耐热构件合金性能,包括抗渗碳合金夹具、料盘的廉价涂层。
(3)硬件(设备) 主要项目包括:①高效(>80%)燃热器。②高流速换热器,高转速风扇,增加传热面积等提高炉料受热条件的措施。③减少散热的筑炉廉价绝热材料。④节能、无内氧化渗碳气氛。⑤铝合金淬火设备的改进。⑥整批(盘)炉料的均匀淬火系统。⑦淬冷设备改良设计模型。⑧单件流动和机加工同步热处理设备。⑨附加淬火机床上的能适时感知淬火开裂的传感器。⑩廉价的残余应力非破坏检测方法。○11更有效和更廉价的液态或非液态工作脱脂方法和设备。
7 工艺和材料部分研发项目
(1)材料和工艺 主要项目包括:①减少试验、避免错误的设计感应器软件工具。②抗晶粒长大的高温(~1010℃)渗碳钢。③缩短渗氮周期的工艺。④改善感应、磁场、炉内加热回火、时效工艺的减少质量分散度和缩短工艺周期。⑤减少加热时间的快速加热相变动力学。⑥稀土元素对热处理组织转变的影响。⑦高效的表面改性工艺。⑧材料的深冷处理极限。⑨聚合物、复合材料、新的铁合金和非铁合金等新材料的热处理。⑩可替代渗碳的材料和工艺,控制淬透性钢、强烈淬火。○11代替表面淬火的高效生产方法。
(2)材料应用软件和模型数据库 主要项目包括:①材料选择软件:用户输入要求性能、输出工艺和热处理参数。②材料失效(破坏)过程模型:输入使用特性指标(磨损、载荷、腐蚀)、输出材料的组织性能,反过来用于失效分析。
(3)模型的开发 主要项目包括:①加热、冷却体积应变的相变模型。②加热和冷却相变的体积应变模型。③连续加热和冷却相变数据库,包括轧制变量、成分不均匀组织对相变的影响。④把相变模型汇聚为软件工具。⑤把常温性能转化为高温性能的数据库。⑥生产设备使用不同介质测量介质和工件传热过程的探头。⑦不同介质中冷却的试验工业标准。⑧渗碳、氮、高温渗碳气—固相作用的热力学模型。⑨预先冷却、残余应力和性能关系的热力学模型。⑩过程控制系统的适时控制系统的链接模型。○11形成有效均匀热传导的流体动力学的计算机模拟。
8 能源与环境部分的研发项目
(1)能源 主要项目包括:①开发回收低级热的经济方法,废热的收集和利用,例如工业热和烟道热。②高效热传导的加热技术和设备,例如能提高传热速度的等离子加热。③高温热回收技术。④进一步开发可提高热效率的富氧燃烧技术,例如流体薄膜技术。⑤收集热处理设备能源利用底线数据,用于确立未来节能标准数字。⑥回收加热炉气氛的方法。⑦积累热、电与热处理协调的先进技术。⑧开发高温气体循环系统,以改善加热炉效率,例如冲击加热法。⑨局部加热和表面淬火的节能新工艺。⑩热处理设备设计的标准化,以实现其通用性和减低设计费用。
(2)环境 主要项目包括:①减少CO、CO₂和NOx的燃烧技术和后处理技术。②清洗液的消除、减少和回收利用,废油和其他淬火介质的管理以及废料的再生利用。③代替盐和油淬火的廉价方法,例如用水和惰性气体。④用于低、中合金钢件的廉价气冷淬火技术,例如节约用氢的淬火技术。⑤自非液流中提出副产燃料,例如燃烧排放的气体。⑥可完全清除工件油迹的高效清洗技术。
9 公益事业部分的项目
主要项目包括:①热处理卫生安全规定,例如避免火灾、人身伤害的安全管理、工厂内部空气质量、人机工程、钡盐和胺盐以及其他有害物质的安全限量管理。②有关冶金基础、炉子安全的人员培训,课程的设置,需要培训的人员。③制定热处理设备发射有害物底线,以避免今后对环境的污染。④设立热处理设备的能源利用率底线以备将来制定节能标准限度。
潘健生(全国热处理学会理事长、中国工程院院士、北京交通大学教授)
美国的热处理技术发展路线图很值得深入研究和认真思考。通过研讨,宜着重于认识世界发达国家热处理技术的发展方向、理念、指导思想和技术路线,结合国情考虑我们如何发展,依样画葫芦是不可取的,也不现实。
(1)“路线图”出台反映出发达国家对热处理的高度重视,与中国制造业轻视热处理的现状形成强烈反差。这需要引起中国有关领导部门和企业界的重视,认真加以解决,要在整个制造业中把热处理作为提升制造业水平的关键环节(改革开放初,国家三部委曾召开过全国热处理工作会议,对中国热处理发展有过推动,可惜仅是昙花一现)。
(2)“路线图”反映出现代社会经济发展对热处理提出越高的要求(减排、降耗、高性能、高质量全方位的技术),现代高科技成果为热处理技术进步提供了强有力的支撑。因此,热处理技术水平有着非常大的提升空间,并取得迅速的发展。
(3)“路线图”预期目标的技术进步跨度非常大(出乎我们的意料),这表明热处理技术水平正在迅速提高,抓紧自主创新显得格外重要。我们目前引进或正在引进的大量进口热处理设备和技术,用不了多久就得过时。这对于热衷于引进者应是有所警示,要摆脱落后-引进-再落后-再引进,永远落后、永远被动的局面。惟有坚持自主创新,走跨越式发展的道路。
(4)“路线图”十分重视计算机模拟技术的研究与应用。作为数字化、智能化热处理技术核心的计算机模拟技术是将不同学科的知识转化为实用技术的有力工具,也是在热处理新技术、新装备的研究中获取新知识的强有力工具。在发展知识密集型热处理技术中具有不可替代的作用和很大的发展潜力。然而,热处理计算机模拟技术的研究与应用需要有大量的高难度的基础研究和大量的基础数据的积累才有可能逐步趋向成熟。美国把具有重大意义和巨大潜力而又需要有大量投入和深入研究才能走向成熟的计算机模拟技术作为“路线图”的关键和核心环节。这样的远见值得学习。据了解,除了美国之外,日本和西欧也很重视热加工(包括热处理)的数学建模和计算机模拟的研究,投入都很大,进展很快,值得我们重视。加强热处理计算机模拟技术的研究和应用理应是中国热处理发展的关键,但是除了学术和技术层面上的问题之外,有些深层次的问题首先要加以解决。①计算机模拟技术的研究和应用需要深入的基础研究和大量的数据测试的支撑。在一个国家或一个行业,惟有知识得到尊重,知识的价值在市场中得到应有的体现,计算机模拟技术的研究和应用才能可持续发展。②作为一种知识密集的高新技术,知识重用对其发展速度和水平有重大影响。建立在市场经济的条件下的知识产权的保护和有利于知识共享的可靠的机制是计算机模拟技术可持续发展的另一必要条件。③作为创新主体的企业的缺位,是制约中国热处理计算机模拟技术发展的因素,急需探索正确的产学研结合的模式。④看来有许多在工业化时代和中国前一阶段市场经济条件形成的观念,不符合知识经济发展的要求,也阻碍了热处理计算机模拟技术在中国的发展。很多问题需要大家一起来理顺。
(5)希望通过对美“路线图”的研讨,回答这样的问题:就中国热处理行业而言,科学的发展观如何落到实处?
(6)“路线图”所列举的各种先进的单项技术也应予以重视,看来中国与发达国家的差距在拉大,我们正面临严峻的挑战。
美国等发达国家提出热处理能耗减少80%和热处理生产污染为零的目标,可见他们的理念和我们有很大的不同。国内热处理界总是看重眼前经济效益,对节能、减排持消极态度,前景堪忧。近年来国外很多汽车零配件生产向中国转移,并指定要按其原来的工艺和指定的设备进行热处理,其中很多工艺和设备属发达国家因考虑环境问题正在淘汰和即将淘汰的热处理技术和设备。应清醒的认识到,这一股将配件生产向中国转移的潮流,实质上是发达国家为了降低制造成本,而将能源和环境的压力转嫁于中国,决不是对中国的让利或恩赐。因为对于一种已经定型的汽车零配件,如果要改变工艺,即便是更先进的工艺,也都必须经过工艺试验、台架试验、整车道路试验才能定型,需要巨大的投入。将配件的生产转移到中国,并规定必须按照原工艺和使用原来型号的设备热处理,就可以节省大量的试验研究投入,反而可以向中国继续销售在他们国家已经不能销售的设备,真可谓是一箭双雕。我们承接这种转移,只能赚取一些加工费,却背负沉重的环境代价,但却迎合了一些企业家特别是地方官员投资冲动的愿望。近年来出现了不少规模相当大的热处理厂点,大量采用在国外已过时或即将过时的热处理设备进行生产。应警觉!
(7)美国成立“热处理杰出技术中心”(CHTE)在制定和推动“路线图”方面发挥了较大的作用。在中国,北京交通大学和上海机电研究所组建了中国机械工业联合会先进热处理与表面改性工程技术研究中心,其研究的内容和目标有不少与美国的CHTE相似,该中心挂牌后虽没有得到国家经费的支持,但已经投入运作,建立了中试基地和数值模拟及物理模拟平台。近年来在数字化清洁淬火技术、真空渗碳技术、热处理油烟净化技术、化学热处理智能控制技术方面作出了可喜的成绩,如果能得到进一步的支持和加快发展,可望起到美国CHTE相似的作用,可在推动中国热处理技术进步中发挥较大的作用。河南省热处理与表面改性工程技术研究中心也于去年通过验收,并开展了研究工作。中国热处理学会与山西顺德世创集团联合创办的热处理工程中心近年来也推出了智能网带炉生产线和减少网带炉废气排放量的研究成果。建议将上述各中心整合为国家级的先进热处理工程技术研究中心,可望在中国热处理技术进步中发挥重大的作用。
雷仲眉(石家庄市热处理学会荣誉理事长)
热处理行业协会受国家发改委委托,按照中国机械工业联合会编制《机械装备制造业现代化发展规划纲要》及《分行业“十一五”规划及专项规划》的要求,编写了《热处理行业十一五规划纲要及今年发展设想》,予以发布并提出了贯彻实施办法,作为未来五年中国热处理行业技术发展的指导性文件。国家发改委是国家行政机关,有行政权而且兼有财权,因此下发的文件应是指令性的,并因其具有资源分配权,为文件的贯彻执行创造了必要的条件。
热处理学会根据美国的经验提出编制“热处理技术发展路线图”的意见,我们认为这是对前述文件十分重要的补充,因为国家发改委的文件综合性和纲领性较强,因此在行业专有技术发展方面不可能有细致的描述和要求,为此“路线图”的制定就显得十分必要。
为谁编制“路线图”?需要编制怎样的“路线图”?是首先必须回答的两个问题。
首先,“路线图”是为热处理行业本身技术发展而制定的,其对本行业的指导意义不言而喻。其次,让我们来参考美国“热处理技术发展路线图”中的一些内容,在“值得重视的研发项目”中列出了16个项目,包括利用地下水循环的感应加热淬火、强烈淬火工艺、1010℃以上温度的高温渗碳、Ni3Al金属间化合物-新型炉内抗渗碳耐热构件材料、APM和APMT合金长寿命辐射管、炉用平面辐射板、反向循环单管封闭式辐射管、低NOx燃气强烈内循环辐射管、直焰冲击燃烧技术、智能化感应淬火闭环控制系统、预测渗碳淬火残余应力状态的软件、延长零件寿命残余应力状态的DANTE软件、预见钢热处理相变量的软件、工艺热能评估软件、加热炉能耗分析软件、能源有效利用率分析软件。
浏览一下以上16个项目可以看出,其中除第二项主要是由热处理工程师来完成的项目外,其余各项主要要依靠材料、设备、计算机软件等专业方面的专家来完成,而热处理工程师的任务在于使这些成果在热处理实践中发挥其最大效果。很明显“路线图”是一项需要大协作的工程,不是单纯的热处理工作。另外,要完成这些研发任务,除了需要各种科技力量的配合外,最关键的是要有投资,这一点十分重要。我们猜想美国热处理学会之所以愿意化大气力来搞这个“路线图”,很重要的原因可能是热处理行业虽没有被列入能源部工业技术局“未来生产技术”计划中的原本行业,但有幸成为其中的签约“合作伙伴”,亦十分难得。能源部在美国政府中不但是一个有影响力的重要部门而且是有财权的经济强势部门,为了能提升自己的科技能力谁会不愿意成为它的合作伙伴呢?(不过据称能源部将逐步削减这方面的经费,这当然不是好消息)。
按照中国热处理行业的发展规划,技术方面发展的重点也是控制系统软件、传感器、测试技术、材料、设备等,和美国技术发展的思路相同,所遇到的问题也差不多。据我们所知,当前中国研发方面的经费由单位(提出项目单位或负责研发单位)自行筹集或受到赞助的机会不太多,而争取上级或有关单位拨款则为取得研发经费的重要途径之一。其中的关键在于要使上级单位(或投资单位)、相关行业、企业等对热处理业的需求及其必要性有充分的了解,说服他们在有关研发项目的安排上给予人、财、物力的支持。我们认为制定“路线图”的目的除了是为本行业指出技术发展方向外,另一个目的就是使相关部门充分了解“热处理技术发展路线图”,不是只为热处理本身的技术发展,更是为了配合相关行业的发展和进步以及国家节能降耗、减少污染加强环保等重大政策而制定的,这一内容在“路线图”中应有充分的展示。总之我们希望使尽可能多的与我们有关的部门、单位、企业和个人对我们的路线图有所了解以争取它们的认可。从体制上看,中国没有统一的能源管理机构,而是由不同的政府部门按照本领域的考虑分别制定一些能源管理政策和办法,这也是我们不得不在路线图中加入具有制造舆论进行公关成分的原因。至于如何利用最合适的方式与相关部门进行沟通、制造舆论,当然更应仔细考虑.
以上是我们对前述第一个问题给出的答案。
为了使“路线图”更有说服力,首先对当前国内外现状、差距和发展趋势有一可靠的评价是必不可少的。当前对国外热处理方面信息的收集和评估似乎已不存在太大困难。对于国内现状的调研和评估则并非易事,目前国营企业的比重正在逐渐减少,逐步壮大的中、小型私营企业方兴未艾,各类企业中的热处理车间(captive heat treating shop)或小组技术差距的跨度极大,专业热处理(commercial heat treatment)也正在形成气候,整个行业结构在不断变化中,地域发展不平衡,差别甚大,精确的数据很难获得,如果依靠用少量或不十分可靠的数据进行推算的结果来评估全行业总的形势,很可能产生误导,这是学会面临的一大挑战。我们认为随时掌握国内本行业的现状和形势是学会的一项经常性的基础工作,应使其制度化,当然这也是一个十分困难的课题,建议进行专题研究。(当然,在没有更好的办法之前,也只能按原有的方法收集数据进行评估。)
我们认为“路线图”最好能围绕一个中心命题来编制,当前最恰当的中心命题无疑是“节能降耗,减少污染,提高产品质量”。去年中国启动了一项强有力的方案,计划到2010年将全国范围的能源效率提高20%,去年是这个项目实施的第一年,却仅降低了1.2%能源消耗,没有实现能源效率提高4%的阶段目标。去年年底中国首度公布的《气候变化国家评估报告》提出,到本世纪中叶,中国将争取实现碳排放量的“零增长乃至负增长”。这说明我们如以“节能降耗,减少污染”作为中心命题完全符合中国可持续发展的大方向,何况这也是一个世界性的命题!美国的“路线图”不就是由能源部工业技术局为节能和环保的目的而促成的吗?事实上我们打算制定的路线图中的内容差不多都可归属于此命题之中,关键是要用令人信服的阐述来表明其间的关联。用最通俗的说法热处理的“热”就意味著“能耗”,也就是“耗费能量的处理”,其意义不言自明,(当然还需要更细致的说明)。
鉴于国内各行业各地区以及各企业的能力大小差别巨大,热处理技术水平差距的跨度很大,这种现状使我们不宜完全按美国的思路,以发展最先进的技术来制定路线图。应该结合国情,因地制宜联系实际地制定有中国特色的“路线图”。我们认为可以考虑在总的“热处理技术发展路线图”的冠名下分类(或称分层次、分类别)制定。第一类可以是针对要求高而且最有条件采用新技术的部门和企业,如航天航空企业、国防工业、汽车行业、精密机械行业等来制定,着重在开发当前世界最前沿的技术;第二类的对象可定为有发展前途并有一定经济实力的较大或中型民营企业,这类企业的热处理已有一定的基础,而产品质量急待提高,能耗需要降低,并且污染最少(这是当前国际上认知知名品牌的必要条件),他们需要的可能是例如各种离子渗涂技术及其测试、精确的可控气氛系统、先进可靠的除尘设备和替代酸洗之类工序的较先进工艺等等;第三类的对象可以面向许多正在发展壮大的中、小民营企业。他们当前可能仍以使用老式的箱式炉为主,工件的清理则采用酸洗、喷沙等污染环境的工序。对于他们的技术进步,宜先开发一些简便易行的保护气氛装置和不会对环境造成太大污染的热处理后序处理;发展简便适应性强而能提高产品质量的技术,例如能提供多种化学热处理的流动粒子炉等。第四类……。第五类……。 各类具体项目应在调查研究的基础上确定,以上所列仅只是举例而已。这种做法可使与热处理有关的部门和企业自行对号入座,亦可跨类选项,各得其所,避免使有志于此者感到力不从心,这样就便于发动全行业及相关部门广泛参与。
另外,“路线图”中的技术发展项目应包括热处理设备制造企业和热处理工艺材料生产厂所需,这是必须强调的。
上面的阐述是我们对第二个问题的回答。
如果认为本文的意见尚有可取之处,以下两个具体建议可以在短期内开始实施:①通过学会自身的力量在各种专业会议和“金属热处理”杂志上介绍ISO14000的内容及认证程序,宣传其重要意义,发动本行业的企业创造条件,申请认证。②当前节能与环保已成全世界的当务之急,目前中国热处理行业在能耗效率方面还大有潜力,日本在节能环保方面堪称世界之典范。建议学会组织热处理管理和科技人员去日本实地考察,取其精华回国推广。
廖 波(全国热处理学会副理事长、四川省科技厅副厅长、燕山大学教授)
“未来生产技术”是美国能源部工业技术局于上世纪后期提出的,目的是保持美国强的国际竞争力,针对的是能源消耗和工业废料排放。
美国热处理技术发展路线图则是配合“未来生产技术计划”而提出的“合作伙伴”协议的一个重要组成部分。为这样一个非“原本行业”而集中如此大的精力、人力、历时数年,提出到今年美国热处理技术的发展设想和远期目标,可见作为世界头号发达国家对热处理行业的特殊关注。
美国热处理发展路线图的提出,给了我们很好的启示。对比美国的热处理行业技术现状,虽然在有些技术环节上我们可以与发达国家的技术相当,但中国热处理行业的整体技术水平与之有着较大的差距。在此基础上来研究、分析美国热处理技术发展路线图中所提出的技术与装备水平目标,更感觉到有极大的理念、思路上的差距。主要差距表现在:其一,从经济、社会发展的层面上来看,要体现出可持续发展理念和绿色制造理念,大工业生产要达到“节能、减排、优质、高效”要求。而热处理行业是在被大工业领域中公认的能源消耗大户,其能源使用方式与极受关注和重视的环境友好生产极不适应。其二,从装备制造业的层面上来看,热处理是对装备制造业具有实质性影响的重要行业,要整体提升装备制造业、提高技术水平,实现装备制造业的自主创新,热处理行业是必要的产品质量保障的基础。因此,必须重视热处理行业作为关键技术环节的重要作用。其三,从热处理行业自身来看,在现实已经有相当技术、装备差距的情况下,必须清楚认识到,如不尽快重视热处理行业技术和装备的全面提升和改造,强化行业的技术创新,必将进一步拉大与发达国家的技术差距,将形成新的技术弱势。
研究美国热处理技术发展路线图的具体内容,尤其是分析美国热处理技术发展路线图制定的基本背景和战略思路,使我们不得不深思,中国热处理行业应该如何发展?应该以何种模式加快发展?如何使中国热处理行业走上有自己特点的自主创新之路?中国热处理行业的良性、快速、创新发展,应充分注意到现代工业发展的特点,满足环境、生态友好的要求,坚持可持续发展和绿色制造的理念,实现循环经济模式。应以提高中国装备制造业技术水平为目标,形成企业为主体、市场为导向、政府重视、部门支持、研究机构积极参与,各个层面全方位协调的工作机制、全面提高热处理行业技术的局面。依靠中国特有的产业特点和国情,走出一条中国热处理行业技术发展的道路。
(1)紧密跟踪发达国家的技术发展思路和具体措施 具体分析美国热处理技术发展路线图所提出的今年目标,以及所提出要大力加以解决的具体工作内容和研究项目。同时应分析从1996年美国提出路线图到今天(2007年),依照路线图而行所取得的阶段性、实质性的进展。并以此作为借鉴和参考。
(2)了解热处理行业技术发展的基本动向和趋势;现实地审视和认识提升中国装备制造业技术水平所必须的基本支撑,尤其是对中国热处理行业的技术、装备现状的底数的了解;明晰大工业生产过程中对热处理行业的基本需求,尽快提出中国热处理技术创新发展的思路。
(3)提出中国热处理行业创新提高所必须解决的技术与装备问题,制定科学合理的攻关方案和具体的项目体系,分阶段予以实施解决。
(4)全面整理热处理行业多年所取得的技术成果,通过合理的技术成果推广和转移方式,减少部门间、企业间不必要的技术推广障碍,将这些宝贵的知识财富充分利用起来;充分利用国内已经建立起来的、并且很好地开展了研究工作的各类研发平台资源,分门别类地予以支持有特点和特色的研发工作。
(5)尽快建立政府、部门、企业、研发机构的协调工作机制,以形成实现行业技术创新、满足企业发展需求、体现政府宏观意图、获得部门有力支持、发挥研发力量作用这样的整体共赢的局面,以便顺利开展相关工作,使中国热处理行业技术与装备迅速赶上和达到国际先进水平。
董企铭(全国热处理学会副理事长、江苏工业大学校长)
在今年召开的全国热处理学会常务理事会上,各位同事就“路线图”进行了研讨,纷纷发表了见仁见智的意见,对我个人颇有启发。坦诚地说,在仔细地阅读了这份“路线图”后,亦颇有感触。特谈谈个人之管见,旨在抛砖引玉,不当之处还请各位专家同仁不吝指教于以匡正。
(1)关于热处理学会职责 我参加机械工程学会热处理分会的活动,不觉间已有二十多年了。应当说由于理事会尤其是秘书处同志们的努力,与兄弟学会的工作相比,热处理分会的活动还是颇有声色的。学会秉承了前辈的传统及办会之宗旨,在交流学术、奖掖新人、国际交往、办刊办会、提供同行活动平台等方面成绩斐然,可圈可点。但细细想来,对照“路线图”的制订过程,我们学会在前瞻性地提出行业发展方向、形成行业共识并提供给政府部门作决策方面不够,急待加强。我们常常抱怨政府相关部门对热处理行业的重要性认识不足,这也是事实,然而我们又何时向政府提出过有分量的专家建议呢?在今后工作中,我想我们应当与全国热处理协会紧密合作,力图在此方面有所作为。
(2)组织起来 我注意到在美国提出这份“路线图”时,单列了一条“组织措施”,提出了组织全国行业企业、院所实施这份“路线图”目标的牵头单位。我认为这也是很重要的。很多事不组织起来就无法实施,往往止于一,二次讨论,后续的减幅振荡使之归于无声无息。可能不少同行认为,只有政府组织才是有效的,此言有理。然而在当今产业部不复存在,行业科研院所纷纷改制为高新技术企业、公司的背景下,行业的协会、学会在行业技术进步、前景规划制订、国内外业内交流与项目评审、报奖等方面应起的作用应引起整个业界、学界的关注与思考。否则行业内的无序度、无用功只会在非组织状态下增加,导致与国外同行差距进一步加大。我们应当像潘院士建议的那样建好并提高全国热处理中心的作用,并尽量发挥其组织核心作用。
(3)关于经费 在当前形势下,承担行业技术进步项目的最大障碍莫过于研究经费从何而来了。这是一个难以逾越的壁垒。这方面我建议:一是热处理学会可以学会名义组织产学研合作形式并由企业牵头的课题向国家和地方申报;二是在学会、协会内可否在自愿基础上组织联合攻关,经费共担、成果共享。并在保护知识产权的前提下,在业内有偿转让课题。为此还建议学会内增设“项目开发部”来探索多种可行的机制与模式。“有为才能有位”,市场经济信奉“锦上添花”淡“雪里送炭”;市场经济不相信眼泪也没有免费的午餐。我们这个学会与协会有着极好的互敬、互重、互爱的传统,还有一批资深的有成就有威望有感召力的老专家、老学者,是否可一试?!
(4)关于发展目标 在“路线图”中明确提出了今年美国热处理生产的发展目标。其中由能源消耗减少、工业周期缩短、生产成本降低、热处理畸变、热处理分散度、热处理炉寿命提高、热处理价格降低、热处理生产污染等8项目标构成可考核的指标体系,我认为是比较合理的。它反映了本行业的经济技术和社会效益所达到的基本情况,可供我们参考。这样的思路也很值得我们学习借鉴。至于具体指标的可行性与如何来理解和解释,我们可以进一步的交流了解,也可以提出符合国情的更合理的具体指标及其诠释。
(5)对于其中所列的70余研发项目,我认为对中国的热处理行业是个很好的借鉴,极为有益。当前由于种种原因国内高校中真正从事热处理工艺、设备与车间设计的教师、学生是越少,本行业学养素养较深的技术人员匮乏,相关部门对热处理工序的作用意义又知之甚少。“路线图”中这些项目的提出给中国热处理工作者提供了研发的方向,将促进热处理工程技术人员的科研积极性和相关部门的关注,从而在全国范围内提高热处理项目的立项可能。为此我建议学会应当进一步加强宣传,印发这一资料,使更多的同行了解一个经济发达的世界工业强国在热处理技术研发方向准备做什么,思考我们应当怎么办。
(6)立题的形式 在“路线图”中罗列了一部分课题,这些课题列出的方式也值得我们学习与借鉴。在这技术文件中,除了分类列出课题外,又在课题名称后面分别列出了对该课题的回报、风险、完成时间及紧迫性4项评述。这既表明了提出这份文件专家们对本行业及所列课题的了解与理解,也明确地给人以一种实事求是态度。这4项内容特别适用于市场经济由行业学会提出的研发项目,在今后我们学会进行类似工作时亦应学习借鉴。
(7)对“路线图”中所列70余项具体的课题,其内容是否符合国情,指标是否合理,回报、风险等4项内容简要评价是否中肯,在此就不再一一赘述。
(8)本次讨论是我们热处理学会的荣誉理事长樊东黎研究员提出的。樊先生多年来为我们热处理行业的发展呕心沥血,著作等身、德高望重。近年来一直跟踪由美国能源部―热处理学会等联合制定的“路线图”,这次又发起对“路线图”的讨论,引起全国同行关注,功不可没,令人感动,令人敬佩。
施也平(石家庄市热处理学会前理事长,研究员级高工)
《热处理技术发展路线图资料汇编》已阅读,现将看后的一些感受与想法简要表述如下。
(1) 热处理在制造业中的地位与重要性不言而喻。发展先进制造技术必然包括发展热处理先进制造技术。增强中国企业的核心竞争力,使中国由制造大国成为制造强国,离不开热处理制造技术的发展。因此从政府、企事业单位、院校、学术团体、行业协会直至各级有关领导干部、广大科技人员和职工都应十分重视,认真履行自己的职责,为此作出应有的贡献!
(2) 全国热处理学会推荐的“美国热处理技术发展路线图”的确 “是国际热处理界一件大事”,“有很多值得吸取和借鉴的东西,很有必要在行业内进行认真研究讨论”。对召集一次由行业有识之士参加的针对这个路线图的研讨会是十分必要的。我们应该“结合中国‘十一•五’规划,找出差距,以弥补我们的不足和缺陷,一起加速我们热处理生产技术的进步,尽快赶上国际先进水平”。这无疑是一项十分有意义的举措。
(3) 研究与制定中国热处理技术与行业发展目标及其实现的途径,实际上是一项国家重大的发展制造业的基础建设工程之一,不是单纯的学术问题,涉及国家很多方针政策,不能就技术论技术,也不是开一两次研讨会能解决的。“美国热处理技术发展路线图产生过程”,政府引导、鼓励,学会、高等院校、企业积极参与,历时十年才逐步形成、修订与补充的实践,十分清楚地说明了这一点。学会应为政府与相关行业的发展建言献策,当好参谋。但光由学会的积极性,难以成事。必须由政府部门下决心组织力量认真研究加以解决。为此建议学会在组织此次研讨会的基础上,向政府部门提议,把“中国热处理技术与行业发展目标及实现的途径”列为一个“软课题”。由科技部组织力量进行研究、规划、实施。只有通过这个“软课题”项目的研究《热处理技术发展路线图研讨会资料汇编》讨论提纲所列的十个问题和课题研究中提出的新问题,才能得到全面的回答。这个“软课题”研究做好了,必将对中国热处理技术与行业的发展起到巨大的促进作用,对中国制造业的发展产生重大影响。
(4) 中国今年热处理技术与行业发展目标与实现途径“软课题”项目研究必须以“科学发展观”为指针,实事求是,一切从中国的实情出发,以满足国内制造业对热处理技术的需求和赶超国际先进水平为目标,突出重点,有所不为,有所为。
(5) 研究可以从“美国热处理技术发展路线图”为切入点,同时也要研究俄罗斯、欧洲、日本等发达国家热处理技术与发展趋势。需切实弄清他们的发展理念与思路,以及他们为啥制订这样的目标与实现的途径。
(6) 要扎扎实实地对中国热处理行业的现状做出正确的分析(一切用数据说话,不要简单地估计与推测),找出中国热处理行业与发达国家之间实实在在的差距。 要摸清中国各个领域制造行业在今年前对热处理行业提出的需求。这样,知已知彼,从中国的实情出发,我们就可以明确热处理行业为之服务的产品,热处理要满足产品怎样的“精”(精确化)、“极”(苛刻化)、“文”(人文化)的标准,对热处理制造过程要达到怎样的“绿”(绿色制造)、“快”(快速化)、“省”(节省)、“效”(高效)的要求,对热处理制造技术应怎样朝“数”(数字化)、“自”(自动化)、“集”(集成化)、“网”(网络化)、“智”(智能化)的方向发展。这样我们就可制订出中国今年热处理技术发展的目标和“热处理制造技术”、“信息技术”与“管理科学”等有关科学技术交融的实现途径。“人是生产力中最具有决定性的力量,国力的竞争,归根结底,根本在于人才特别是有高素质的高级人才的竞争”。这项“软课题”研究中应包括如何培养热处理行业所需的各类人才,尤其是热处理专业的大师级人物,各方面的学科带头人和本行业的领军人物。“软课题”项目制订的今年热处理技术与行业发展目标与实现途径应该是一个滚动计划,边执行、边修订、不断补充完善,直至完成。
(7) “美国热处理技术发展路线图”提出的今年要实现的八大目标值,有很高的难度,尤其是热处理件畸变为零、热处理质量分散度(离散度)为零、热处理生产污染为零。这3个目标值如何达到,很难!很难!从学会提供的这份“汇编资料”看,其中有与此相关的一些课题,但究竟怎样实现这些目标的途径,还不很清晰、系统。
(8) 热处理先进制造技术要朝“数”“自”“集”“网”“智”的方向发展与热处理行业现代制造模式的实施,关键之一是电脑的应用。因此必须大力推广应用电子计算机。这方面我们与机加工行业相比差距甚大。建议要从上而下地进行规划,从单台设备的PA(可编程自动化)做起,从基层的技术、管理和人员抓起,下大力气打好基础。
(9) 要有重点的、在有条件的大型骨干企业按实际需要引进一点国外热处理及热加工方面先进的CAE(计算机辅助工程)软件,加以应用,消化吸收,再二次开发创新,开发建立自己的各种数据库和具有自主知识产权的软件。前两年,石家庄学会组织了两次法国ES集团和美国ATE公司的铸造、焊接、热处理方面的仿真软件的技术交流会,从会议的情况看,就是像石家庄飞机工业公司(132厂),这样一个已经建立CIMS系统的工厂,要引进这些软件还要创造很多软、硬件基础的环境条件。因此,建议由国家抓试点示范,取得经验再推广。西南交通大学有位教授在法国时使用过这方面软件,该公司送了两套软件给学校,以便协助该公司进行人员培训与售前售后服务。引进这方面的软件要十分慎重。企业要解决什么问题?买什么样的软件?什么时候买?买哪一家公司的?企业要具备怎样的软硬件环境?都要细致认证清楚再决策。做好这方面工作关键在人,因此首要的是抓好人员的培养。
(10) 几点具体意见:①“Heat Treating Technology Roadmap”译为“热处理技术发展路线图”从字面上讲是无异议的,但从全文内容看,是否译为“热处理技术发展目标及实现途径”更贴切,请斟酌。②“best practices”“资料汇编”P1上译为“最优秀的实践”。在P4上译为“最优异的生产技术实践”。是否统一译为“最佳实践”。③“real-time control”应译为“实时控制”为好。“real-time”应译为“实时”,不用“适时”。④“美国热处理技术发展路线图”中出现的一些专业词汇的译名建议由专家统一规范。
由于本人已退休数年,很长时间未直接从事热处理及相关专业的科研与生产技术实践,对本行业的现状缺乏了解,阅览的专业资料也较少,表述的意见与观点可能失之偏颇,仅供参考。
朱蕴策(全国学会常务理事,东风汽车有限公司副总工艺师,研究员)
热处理学会荣誉理事长樊东黎先生近年来一直跟踪研究美国热处理技术长远发展规划,这项工作有非常重要的意义。
美国热处理今年设想目标:能源消耗减少80%,工艺周期缩短50%,工艺成本降低75%,热处理实现零畸变和最低的质量分散度,加热炉使用寿命提高到原来的10倍,加热炉价格降低50%,实现生产零污染。
在美国这样一个工业高度发达,技术起点很高的国家,要在未来十几年的时间内实现这一目标是难以想象的,但它传递给我们明确的信息是:热处理制造领域的节能降耗依然有巨大的潜力,热处理制造成本的降低依然存在很大的空间,热处理各种耐热元件和构件的寿命在现有基础上可以成倍地增加,最大限度地减小产品热处理质量分散度,实现真正意义的绿色制造是热处理界应该始终追求的目标。
热处理是一门传统的制造技术,具有悠久的历史。在人类进入重环保、重节能、社会高度信息化的21世纪,时代赋予热处理技术更多的发展内涵。对美国热处理今年设想目标及围绕这一目标的实现提出的70多项研究项目分析,憧憬热处理制造技术的发展远景,不难想象在可以期待的未来,热处理生产将真正实现:无人作业,高度自动化、智能化;高品质、高效率、低能耗、低成本;零污染,实现真正的绿色制造。
实现这样一个目标需要的集成技术:①无人作业,高度自动化、智能化需要生产系统具有高度的自适应能力,高度集成的专家智能系统,系统故障自动诊断、预防、纠偏能力。②高品质的概念:零件零畸变,均匀的强化层及精细的组织,均布的硬度,理想的表面应力状态。③高品质的保证:在装备方面需要保证温度场的分布及均匀性;工作介质流及均匀性;零件的科学装载;冷却技术和过程控制。需要的在线检测和控制技术:温度传感和控制;炉内碳(氮)势传感和控制;零件表面碳(氮)浓度的实时检测和控制;渗层深度(硬化层)的在线无损检测和控制;零件表面残余应力检测和控制等。④高效率:除高效的生产组织管理外,需要各种缩短工艺周期的技术,如:高温渗碳技术、高效渗氮和氮碳共渗技术,高效表面淬火方法,适宜的表面强化新材料等。⑤低能耗、低成本:需要更高性能的耐热和绝热功能材料,各种高效、长寿命的加热元件和耐热构件,高效的各种燃烧加热技术,各种热处理废热回收、利用技术等。⑥零污染:清洁热处理工艺材料的应用,清洁无污染清洗技术,真空(低压)热处理技术,强烈水淬和高压气淬技术的应用等。
此外,还需要各种模拟试验及产品热处理质量分析、预测软件。所有这些技术都是美国未来热处理技术开发的重点。其70多项具体研发项目有很强的针对性和现实意义。
几点建议:①学会和协会应该组织力量不间断地跟踪研究美国和其他工业发达国家的热处理技术发展动态,寻找中国热处理行业与国外先进水平存在的主要差距,结合国情,制定行业的工作目标。②利用行业学会和协会的影响力,坚持大力推广有显著节能降耗和环保效果的热处理新装备、新工艺、新材料、新技术。③对热处理关键技术,如各种热处理传感和控制技术,热处理模拟试验和分析软件,热处理质量分析、预测软件,高效热处理节能结构材料的开发等,应定位为提升中国制造技术水平的一个环节,积极寻求政府有关部委的支持,建立企业、院校、院所联合攻关的工作平台,联合攻关。
潘 邻(全国热处理学会常务理事,杭州材料保护研究所副所长,研究员)
一、作为世界头号经济和科技发达国家的美国,对热处理这一单一技术如此重视,这件事本身就是一件值得深思的问题,体现了一个国家在社会发展目标获得高度认知的条件下反映出的社会各个层面和环节的协同。同时,也说明了另外一个问题,即使在市场经济高度发达的美国,这样一个技术的发展规划也迫切需要政府的主导和支持,因此,在中国有计划的市场经济条件下,要制定我们自己的热处理发展规划并得以施行,也必须得到各级政府的认同、支持和推动,其环境氛围应该更好。
美国热处理技术发展路线图是在美国热处理学会及美国金属热处理协会的直接主持下制定的,这些行业机构在运作上,上连接代表政府的美国能源部,下联系热处理及相关领域的加工、制造和销售企业,因此,路线图的制定和将来的圆满实施,必然是协同努力的结果:一方面从政策引导、法规规范上体现出政府的意志,另一方面从各企业积极性的发挥、社会责任的体现等各个方面,最终实现热处理技术及社会效益水平的提高。这种构架,在中国是可以实现的,但我们在各个环节所需要做的工作更多、更为艰巨。
政府参与推动技术进步是非常必要的,这在中国目前的形势下尤其如此。我们应该通过各种方式(媒体宣传、行业调查、高层论坛等),使各级政府切实认识到热处理技术在提高制造业及其他行业产品质量水平及使用寿命、减少环境污染、提高资源利用率等方面所能起到的巨大作用,从而在资金、政策等多方面予以实际的支持。政府参与还有利于推动与热处理相关领域(上游的配套及下游的应用)的技术水平的提高,实现国民经济的整体进步。
二、美国热处理技术发展路线图虽然概括在设备和硬件材料、工艺和被处理材料、能源和环境等3个领域,涉及70余个研发项目,但其重点仍然是资源节约和环境保护,这与社会发展总体趋势是一致的。路线图的研发项目中列出的涉及较多的数据库、过程控制、质量预测、计算机模拟等项目,也可以反映出该规划更多地关注可靠性、节能环保以及公共平台建设。
三、路线图所提出的今年美国热处理技术发展目标与美国当期的社会经济指标是一致的,而中国到今年才能进入中等发达国家的行列。因此,中国的热处理技术发展目标不应照搬国外的数据,而应依照中国的国情,提出适合自身社会经济发展水平的指标,相较而言,相对指标可以提得高一些,绝对指标应该适度。
四、在制定中国的热处理技术发展规划上,应该借鉴美国热处理技术发展路线图的经验,做得细致一些,既有明确的总体目标,又有具体的实施项目,更有实现目标的组织和机构保障。但在设定具体的研发项目上,应体现出中国特色,这种特色可以体现在社会发展水平、资源条件、行业发展的需求等多方面。如:中国富有的稀土、天然气等资源在热处理技术中的深化利用,国民经济发展过程中大量耐磨、耐蚀特殊构件对热处理技术的需求,适应中国制造业发展的热处理服务体系的建设等。
热处理作为制造业的一项共性技术,应用领域非常广泛。中国的热处理技术水平与发达国家的差距依然很大(尤其在技术的实际应用水平方面—这从路线图中可以清楚地反映出来),这种差距不是经过一、二十年就能消除的。路线图中所列的研发项目,基本上是没有产品针对性的通用热处理技术,我们应该充分利用有限的资源和能力,将解决国民经济发展过程中涉及到量大面广的领域和产品的热处理技术问题作为赶超国际先进水平的突破口,这样也更能得到全社会的认可;另外,路线图中列出的研发项目中,少有涉及到目前发展很快的复合技术,这是不太让人理解的,因而,也可以将此作为中国热处理技术发展的重要方面,进行攻关。
五、为完成路线图提出的众多研发项目,美国在热处理行业中成立了技术研发机构,同时发动全行业的企业积极参与,这一经验值得借鉴。在中国,除创造条件建立这样一些专门的研发机构之外,应该充分利用丰富的高校、科研机构及重点企业的研发能力,建立行业研发资源平台,将经过充分论证确立的研发项目加以委托,实现热处理技术的快速发展。
六、由中国热处理行业协会组织专家编制的《热处理行业“十一五”规划纲要及今年发展设想》,其内容涉及面广,对中国热处理行业现状、热处理行业“十五”规划执行情况、中国热处理行业发展环境、目前存在的问题等方面作了详细的分析,进行了热处理技术及市场需求预测,提出了热处理行业“十一五”规划的指导思想和发展目标、热处理技术重点发展方向、实现“十一五”规划的措施意见和政策建议,这是指导中国今后一段时期内热处理发展的纲领性文件。但与美国热处理技术发展路线图比较,也存在明显的不足:
(1)《纲要》中经济性指标较多,技术性指标较少。作为产业发展规划是可行的,但无法从技术层面加以反映,因而体现不出经济指标实现的可靠性,缺乏实现经济指标的努力方向;
(2)发展目标比较笼统,没有表现出行业发展的轻重缓急,缺乏发展层次,也没有提出从热处理的角度如何解决国民经济的重大问题(如在国家基本建设、能源发展、高新技术领域等方面所能发挥的作用);
(3)缺乏实现《纲要》的可操作性办法,还应加强实现《纲要》的机制、机构、政策保障措施的建立。
目前,我们应该抓住“坚持科学发展观,构建和谐社会”的大好时机,牢牢抓住环保、节能、高效的切入点,推动热处理技术的全面进步。
以上意见仅供参考。
陆金二(《热处理》(北京)杂志主编,研究员级高工)
2007年,樊东黎先生先后在《金属热处理》和《热处理》上发表了“美国热处理技术发展路线图概况”和“美国热处理技术发展路线图在行动”两篇文章,并在全国学会和一些地方学术团体的有关会议上介绍了《路线图》的主要内容,“一石激起千层浪”,在中国热处理界产生了很大反响,使广大热处理工作者了解到,世界头号工业大国在10年前就由有关政府部门、热处理专业团体、企业和专家学者共同着手制订“热处理技术发展路线图”,于2004年公布了“2004年热处理技术路线图HTS修订稿”,提出了到今年美国热处理生产技术发展的8个宏伟目标,并已付诸实施。据悉,日本及欧洲一些国家在这方面也都有所动作,可见美国等发达国家对热处理是多么的重视。再看看中国目前热处理行业的总体面貌和对热处理的重视程度,真使人感慨良多。下面谈谈我的一些感想。
(1)中华民族有着聪明好学、勤劳勇敢的优良传统是世界公认的,在热处理界也是人才辈出,不乏世界先进水平的高新技术成果。但是,与世界水平相比,目前中国热处理生产技术的总体水平仍然低下、落后,差距在拉大,尤其在环保、能耗、质量诸方面形势非常严峻。这样说,并非空穴来风,请看下面事实:有一批热处理企业在毫无顾忌地排污;渗氮件不进行预备热处理、工模具氮碳共渗前不淬火、回火已见怪不怪;堂而皇之无证无照生产也不鲜见,等等。对照美国热处理路线图,上述情况应引起有关政府部门、行业组织、业内有识之士的警觉和深思,并以此为契机,借鉴人家的经验和做法,奋起直追。否则,可以想象,到今年,中国热处理生产技术的水平与发达国家的差距之大,将不仅是使人汗颜的问题,恐怕将会达到令人“头晕目眩”的程度。
(2)应使热处理在中国得到普遍的应有的重视。多年来,至少在制造业,一直是重冷轻热,热加工得不到重视,有人曾把热加工比喻为“第三世界”。在热加工中,人们又习惯地称作“铸、锻、热”,显然,热处理“排行第三”。就企业界来说,尽管不能否定,重视热处理的企业不在少数,但从普遍情况看,说句时髦话,热处理属于“弱势群体”。在这些企业,甚至是一些大中型企业,处于这种地位的热处理,从设备、资金、人员、场地等软硬件的投入方面,就只好“受点委屈”,分一点“残羹剩饭”了,可想而知其热处理还能有多大的发展空间。上世纪七十年代中期,国家经委等有关部门曾经大力宣传热处理的重要性,“搞好热处理、零件一顶几”的口号在行业内几乎家喻户晓,时至21世纪的今日,情况又怎样呢?热处理并未得到普遍的应有的重视,与美国等发达国家相比,真是使人有“天壤之别”的感觉。所谓重视热处理,绝不是业内人士“黄婆卖瓜”式的空喊,而是有关领导、企业老总和管理人员,甚至包括某些政府部门,要彻底转变“重冷轻热”的观念。国家要采取制订相应的规章制度、质量、能耗指标等切实可行的措施,加以制约,使那些大大小小的掌权者对热处理的重视不只是停留在口头上而是落实到行动中,这样,若干年后,中国热处理的面貌将不至于落后太多,甚至能迎头赶上世界水平。
(3)美国热处理路线图有目标、有措施、有行动,这种对待“发展规划”的科学、严谨的态度和动作正是我们所缺乏的,也是最值得学习的地方。一个国家,一个地区或一个企业,制订“规划”并非难事,难的是如何有相应的措施跟上,使规划中的目标变成现实,而不是象《红楼梦》中的“好了”歌,规划制订出就“了”,虎头蛇尾,甚至因种种原因,或不知什么原因,最终干脆成了一纸空文。以往这方面的经验教训够深刻的了。拿北京地区来说,上世纪末,在北京市经委等部门的支持下,北京市机械制造工艺研究所与北京市热处理专业团体联合会合作,开展了由中科院院士、北京交通大学徐祖耀教授倡导的“绿色热处理”专题研究,投入了一定的资金和大量人力、物力,对北京地区热处理行业的厂点布局、人员结构、设备工艺、“三废”治理等基本情况进行了调研,分析了热处理污染源,并测试了有关数据,还从保护生态环境角度对发达国家热处理技术的发展动向进行了文献资料调研,在此基础上,根据中国热处理行业“十五”发展规划纲要和2015年发展设想,结合“绿色热处理”这一主题,提出了新世纪北京应研究开发并逐步应用于生产的热处理高新技术,即北京地区热处理的发展目标,其中包括:氮基气氛等控制气氛热处理,真空热处理,流态床热处理,淬火冷却技术,洁净短时渗氮,化学热处理的废气回收与再利用技术,洁净的清洗技术,节能技术,热处理智能CAD技术等9个方面,编写了1万3千余字的专题研究报告,于2000年底通过了课题验收,但令人遗憾的是,这样一个轰轰烈烈开场、在全市范围开展、得到市经委支持的研究课题,通过了验收也就“了”了,没有相应的措施来保障这些诱人目标的实现。在美国热处理路线图这面“镜子”前,我们的差距,我们应该怎么做,应该是不言而喻的。有感而发,不当之处,望指正。
杨贤金(全国热处理学会常务理事、重庆大学党委副书记、教授)
最近学习了“美国热处理发展路线图”,该路线图提出了美国热处理到今年要达到的八个方面的指标,这对于中国热处理技术的无疑有极其重要的参考价值及积极的推动作用。在这样一个工业发达的国家,为啥还要提出热处理路线图?说明美国政府对热处理技术发展的重视,他们把热处理作为提升工业产品质量的关键环节,很值得我们思考、学习。在落实科学发展观,建设资源节约型社会的今天,更应该重视热处理技术的发展。因为热处理是提高机械产品质量的关键,也是耗能大户。发展中国的热处理技术,不能“拿来主义”,要结合中国的实际情况,走自主创新的道路。建议热处理学会组织相关专家,对中国热处理的现状进行调查分析,提出我们的路线图,实现中国热处理技术的新发展新跨越。
刘耀中(全国热处理学会常务理事、无锡轴承研究所行业中心主任、研究员)
美国的路线图突出了“节能、环保”的主旨。包括能耗减少80%、零畸变、利用地下水循环、开发长寿命的炉用材料及配件等等,无一不是围绕这一主旨作文章,中国的规划似乎没有明确地突出这一主题。相应地,所列的规划有所偏离,在“十一五”期间甚至更长的时间内,对行业的引导会发生偏离,使行业对节能、环保不能引起足够的重视。而节能、环保在中国已成为一非常突出的问题,热处理又是耗能、污染大户,如果不能正确引导,若干年之后,目前一个时期所研发的某些新技术或购置的新设备又会因能耗环保问题而被废弃,造成人力物力资源的极大浪费,同时造成技术与发达国家差距拉大。
中国的“十一五”规划缺乏可实现性或可操作性,比较笼统或官样化,到头来只是一纸空文。一方面应积极进行行业引导,提出具体可行的实施措施;另一方面,应制定有关的法律法规或技术标准,禁止高能耗高污染的设备的制造和使用,逼迫热处理设备制造企业及用户围绕环保节能开展新技术的开发研究,缩小与国外的差距。