この20年来、国内が開発及び導入した先進レベルの無酸化加熱炉、例えば真空炉、保護雰囲気炉、制御雰囲気炉、プラズマ窒化炉などが占めている比例は20％不足ですが、これらの先進な加熱設備は管理と操作者のレベル低下で、設備の役割を十分に発揮しなかったです。

ですから、熱処理加熱炉の改造技術はやらずには済まされません。新しいプロセス技術を開発、普及して、社員にトレーニングをして、社員の素質をアップします。熱処理プロセス装備の更新は難しいです。新型の真空加熱設備と保護雰囲気、制御雰囲気加熱設備の採用を普及すると同時に、伝統の既存加熱設備に技術改造を行うことも重要です。実施可能性が高い案と技術改造措置を選んで、普及し、企業と国家のため財産を創造します。

天然ガスはベストエネルギーです。エネルギーを合理的に選択することは熱処理設備の省エネで考えるべき最初の問題です。熱処理のエネルギーは電気と燃料という二つに分けられています。電気を使うか、燃料を使うか、何の燃料を使うか、それは生産コスト、エネルギー供給条件、操作と制御の便利さ、信頼性、熱処理プロセスの特性と環境への影響などの要因によって決まります。

電気加熱は汚れがない、温度を制御しやすい、補助設備が少ない、操作が簡単です。電気抵抗炉で加熱した場合、理論上で70——80％の熱利用率を得られますが、電気は2次エネルギーですので、発電の効率を考えると、電気抵抗炉の総合熱利用率は30％を超えていません。電気の価格は高いですので、生産コストも高いです。科学技術の発展、水力発と原子力発電の割合の増加で、国際で電気の価格は少し下がっています。ですから、現在国際の趨勢は電気を採用する割合が徐々に増加しています。

燃料は電気よりやすいですが、燃焼過程は難しく、電気より汚染が多いです。制御技術の進歩に従って、電気の代わりにガスと液体燃料炉の温度制御が実現されました。

天然ガスは1次エネルギーです。熱処理炉は直接燃焼でせめて30％の熱効率を得る以外に、ヒュームの廃熱は予燃焼、空気、焼戻炉の加熱、洗浄液と焼入油の加熱及びほかの用途に用いられて、絶対的な熱利用率が80％以上に達成します。現在、先進工業国家の熱処理燃料炉の割合が相当大きいです。

調査によって、ヨーロッパ国家の熱処理は燃料炉を使う割合は20％——30％を占めて、アメリカは25.5％を占めて、日本の燃料炉は主に重油、石油、液化ガスと都市ガスを使って、トータルで61.4％を占めています。

この10年来、我が国の天然資源探査は大きな突破が有ります。これは熱処理業界へ非常に便利なガス使用条件を創造します。企業は熱処理エネルギー変化の見込みを見て、熱処理生産技術改造と設備の更新で十分に考えて利用すべきです。

円形炉の省エネ効果ははっきり見られます。一般的、企業はプロセス要求、ワーク形状と寸法、生産量から炉型を選択します。熱処理エネルギーの利用角度から見ると、加熱炉の効率、密閉性と炉の外形を考える必要があります。ワークの生産量が大きい、種類が単一な場合、連続式炉を採用すべきです。炉内容積が同じような状態で、円形炉は四角形炉より省エネの効果がもっと良いです。

加熱設備の熱損失を減少することは、加熱効率をアップする主要な方法です。加熱炉の熱損失を減少する方法は下記の通りです。

炉壁の放熱を減少して、ライニング材料の断熱能力をアップして、熱量の蓄えを減少して、炉の密閉性を増加して、転動部品、トレー、治具に連れられた熱量を減少します。

1.加熱炉の放熱量を減少する方法はまず炉の表面積を減少することです。ほかの条件が同じな場合、炉の放熱損失は炉の表面積と正比例します。円柱形炉の表面は四角形炉より14％小さくて、外壁の温度が10℃低いですので、炉壁の放熱は約20％を減少します。ライニングの熱量の蓄えを減少することで、処理品の単位エネルギー消耗量が7％をダウンします。これによって、現在、一番新しい周期式と連続式過熱は全部円柱形に変更しました。

2.ライニングの熱量の蓄えを減少する方法は品質熱容量と密度が小さい断熱耐火材を採用することです。セラミックファイバーは珪酸アルミニウムファイバーと称して、新型省エネ耐火材です。セラミックファイバーの熱伝導率が小さいですので、炉内とライニングの寸法が同じ、炉温が同じな場合に、炉外壁の温度は重質レンガと軽質レンガより非常に低いです。セラミックファイバーのライニングの昇温時間は軽質レンガと粘土ライニングの昇温時間の５分の１または６分の１です。加熱炉が断続運転した場合、セラミックファイバーを採用することは明らかに有利的です。炉の迅速昇温は補助時間を短縮します。一方、熱量の蓄えの大量減少は、エネルギーの消耗を大幅に減少します。セラミックファイバーのライニングを採用することは、空炉の昇温時間が６分の１を減少して、50％の燃料を節約できます。

3.各種類の加熱炉に対して、加熱インナー、トレー、治具に用いられる熱能比重は18%——29%です。ですから、治具、トレーの重量を軽くすると、加熱効率をアップできます。重量減少の方法の一つは治具、トレー構造変更です。二つは合理的に材料を選択することです。実際から見ると、優質の耐熱鋼で作られた治具とトレーは使用寿命の延長と省エネの意味でお得です。例えば、日本日立建築機械工場は密閉バッチ式炉のトレー構造を変えて、重量を軽くして、もともとトレー毎に200個積むから現在トレー毎に300個積むに増加して、電気20％、プロパン500kgを節約しました。アメリカTRW会社は改善後、真空熱処理のワークとトレーの重量比が300％に到達しました。この会社は以前使ったトレーと柱の総重量が630kgですが、モリブデンバーに変更したら225kgだけで、全体の加熱時間が8hから6hに減少しました。

連続式炉の搬送コンベアは炉から出て、大気の中で冷却してから、また炉に入れて加熱します。搬送重量を減ると、コンベアを加熱する大量な熱量を節約できます。この意義から見ると、ローラーハース式とメッシュベルト炉はチェーン式炉より省エネの面で優れています。

廃熱を十分に利用できます。各種な燃料を使っている燃料は、廃熱利用の潜在能力が大きいです。炉から排出した廃棄ガスの温度は炉の指示温度よりせめて50℃高いです。排出した廃棄ガスの温度が高ければ高いほど炉の熱損失が大きいです。

燃料は大量な空気が必要ですので、燃料の排気ガスの熱量を利用して空気を予熱することは、燃焼炉に対して、一番省エネの措置です。例えば、廃棄ガスの温度が900℃の場合、空気燃焼比は1:4です。排気ガスが連れていた熱損失率は50％です。もしこの廃棄ガスで空気を250℃までに予熱したら、15％の燃料を節約できます。22％の廃棄ガスの熱量も回収されます。これによって、空気予熱の温度が高ければ高いほど燃料の節約率が大きいです。