芯棒淬火的新型熱處理設(shè)備中變頻器的應(yīng)用

0 引言

攀鋼集團成都鋼鐵有限責(zé)任公司四川省冶金機械廠熱處理分廠的芯棒淬火設(shè)備，是搬遷新建的工程項目，主要為攀成鋼公司熱處理H13 大芯棒。為了保證芯棒的淬火質(zhì)量，在對開鐘罩式電阻加熱爐上采用新型的密封裝置和合理的功率配置，保證其爐溫的均勻性達到依5益。采用配套的專用起重機及專用排鉤夾吊具來吊裝芯棒，并采用變頻器控制芯棒在入油及在油中淬火時的起升、下降過程，這樣保證了芯棒的變形量最小，從而提高了芯棒的熱處理質(zhì)量。

1 芯棒熱處理設(shè)備的工作原理

1.1 芯棒熱處理過程

芯棒熱處理過程如圖1 所示，依次為起重機在料架小車位置吊裝芯棒寅將芯棒放置在鐘罩式加熱爐內(nèi)加熱寅待加熱到一定的溫度和時間后由起重機吊裝芯棒進入淬火油槽里淬火(淬火過程中起重機及夾吊具夾吊著芯棒不停地上、下運動)寅淬火完成后再由起重機將芯棒裝吊到鐘罩式加熱爐內(nèi)進行回火處理寅回火完成后由起重機將芯棒吊裝到料架小車上等待轉(zhuǎn)運，至此芯棒的熱處理過程完成。

1.2 對開鐘置式電阻加熱爐

采用對開鐘罩式電阻加熱爐(如圖圓所示)替代井式電阻加熱爐和氣氛熱處理爐來熱處理H13芯棒。爐罩對開的方式是為了加快芯棒的出爐時間，保證芯棒整體溫度的一致性和淬火質(zhì)量。在對開鐘罩式電阻加熱爐上還重點解決了爐子密封和電阻功率的合理匹配問題，保證了爐溫的均勻性。

在爐罩開啟時和運行的過程中氣動閥自動打開，當(dāng)爐罩閉合到位時，氣動閥自動關(guān)閉，封堵纖維則緊貼爐臺側(cè)體，確保罩式爐的密封性。對開鐘罩式電阻加熱爐爐罩開啟、閉合變頻器控制如圖3 所示。罩式爐的爐體和爐臺分布有12 個加熱區(qū)，對其加熱電阻的功率進行合理的功率配置，使三相電阻功率盡量平衡，以保證爐溫的均勻性。

1.3 變頻控制

為了盡量減少芯棒在熱處理過程中的變形，起重機的起升、下降采用如圖4 所示的變頻器控制，這樣可以使芯棒入油時以及在油中不斷地起升和下降的運行十分平穩(wěn)(芯棒在油里的淬火過程中，夾吊具夾持著芯棒在不停地起升和下降)，從而減少沖擊，保證芯棒的淬火變形量盡量減少至最低。

1.4 專用的夾吊具

專用的夾吊具采用排鉤形式，使芯棒的夾持點增多，并采用液壓缸推動的連桿機構(gòu)，保證排吊鉤的同步開合。夾吊具裝吊芯棒的動作過程是：在需要裝吊芯棒的位置，由PLC 發(fā)出指令，液壓缸推動9 個排吊鉤張開(如圖5、圖6 所示)，由于特殊設(shè)計的排鉤結(jié)構(gòu)，可以使夾持芯棒的排吊鉤同時張開和閉合，達到快速裝爐、出爐的目的，又由于夾持點的增多以及起升、下降的變頻控制也使芯棒在入油及油中熱處理的過程中運行平穩(wěn)，將芯棒變形量降至最低。

1.5 芯棒的淬火控制

芯棒的整個淬火過程都由PLC 可編程控制器實現(xiàn)熱處理工藝過程的自動控制，也可以手動人工干預(yù)。控制過程中罩式爐與起重機設(shè)計有連鎖保護，在罩式爐未打開爐罩及打開到位時不能把起重機開到爐體位置，以防止夾吊具碰撞爐體造成事故，控制原理見圖7、圖8 。[!--empirenews.page--]

2 H13芯棒熱處理設(shè)備的驗收內(nèi)容在H13 芯棒熱處理設(shè)備的考核及驗收過程中，主要針對如表1 所列項目內(nèi)容進行確認和驗收。

3 結(jié)語

自2008 年6 月該H13 芯棒熱處理設(shè)備驗收運行以來，證明新型的鐘罩式電阻加熱爐完全能夠替代井式爐和保護氣氛熱處理爐，能夠滿足H13 芯棒的熱處理生產(chǎn)的特殊要求。

1)對開鐘罩式電阻加熱爐中應(yīng)用了新技術(shù)，著重解決了密封性、功率匹配和爐溫均勻性，爐溫均勻性達到了依5益。

2)專用起重機和夾吊具為對開鐘罩式電阻加熱爐配套，用于芯棒的裝爐、淬火、回火吊裝用，具有裝爐、出爐快速和操作安全等特點，采用特殊的排吊鉤結(jié)構(gòu)可以使芯棒的變形量盡量降低。

3)由于起重機的起升、下降采用了變頻控制，這樣在芯棒入油時和淬火的過程中可以減少淬火油對芯棒的沖擊，同時能滿足芯棒熱處理工藝參數(shù)變化的要求，從而減少芯棒的變形量，提高芯棒的熱處理質(zhì)量。

4)芯棒的熱處理過程由PLC 可編程控制器實現(xiàn)工藝過程的自動控制，能夠?qū)崿F(xiàn)起重機及專用的夾吊具與鐘罩式電阻加熱爐的連鎖控制，確保操作安全、動作可靠。