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(tuán)成都鋼鐵有限責(zé)任公司四川省冶金機(jī)械廠熱處理分廠的芯棒淬火設(shè)備，是搬遷新建的工程項(xiàng)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(duì)開(kāi)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(dá)到依5益。采用配套的專用起重機(jī)及專用排鉤夾吊具來(lái)吊裝芯棒，并采用變頻器控制芯棒在入油及在油中淬火時(shí)的起升、下降過(guò)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(guò)程

芯棒熱處理過(guò)程如圖1 所示，依次為起重機(jī)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(shí)間后由起重機(jī)吊裝芯棒進(jìn)入淬火油槽里淬火(淬火過(guò)程中起重機(jī)及夾吊具夾吊著芯棒不停地上、下運(yùn)動(dòng))寅淬火完成后再由起重機(jī)將芯棒裝吊到鐘罩式加熱爐內(nèi)進(jìn)行回火處理寅回火完成后由起重機(jī)將芯棒吊裝到料架小車上等待轉(zhuǎn)運(yùn)，至此芯棒的熱處理過(guò)程完成。

1.2 對(duì)開(kāi)鐘置式電阻加熱爐

采用對(duì)開(kāi)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(lái)熱處理H13芯棒。爐罩對(duì)開(kāi)的方式是為了加快芯棒的出爐時(shí)間，保證芯棒整體溫度的一致性和淬火質(zhì)量。在對(duì)開(kāi)鐘罩式電阻加熱爐上還重點(diǎn)解決了爐子密封和電阻功率的合理匹配問(wèn)題，保證了爐溫的均勻性。

在爐罩開(kāi)啟時(shí)和運(yùn)行的過(guò)程中氣動(dòng)閥自動(dòng)打開(kāi)，當(dāng)爐罩閉合到位時(shí)，氣動(dòng)閥自動(dòng)關(guān)閉，封堵纖維則緊貼爐臺(tái)側(cè)體，確保罩式爐的密封性。對(duì)開(kāi)鐘罩式電阻加熱爐爐罩開(kāi)啟、閉合變頻器控制如圖3 所示。罩式爐的爐體和爐臺(tái)分布有12 個(gè)加熱區(qū)，對(duì)其加熱電阻的功率進(jìn)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(guò)程中的變形，起重機(jī)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(shí)以及在油中不斷地起升和下降的運(yùn)行十分平穩(wěn)(芯棒在油里的淬火過(guò)程中，夾吊具夾持著芯棒在不停地起升和下降)，從而減少?zèng)_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(diǎn)增多，并采用液壓缸推動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)，保證排吊鉤的同步開(kāi)合。夾吊具裝吊芯棒的動(dòng)作過(guò)程是：在需要裝吊芯棒的位置，由PLC 發(fā)出指令，液壓缸推動(dòng)9 個(gè)排吊鉤張開(kāi)(如圖5、圖6 所示)，由于特殊設(shè)計(jì)的排鉤結(jié)構(gòu)，可以使夾持芯棒的排吊鉤同時(shí)張開(kāi)和閉合，達(dá)到快速裝爐、出爐的目的，又由于夾持點(diǎn)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(guò)程中運(yùn)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(gè)淬火過(guò)程都由PLC 可編程控制器實(shí)現(xiàn)熱處理工藝過(guò)程的自動(dòng)控制，也可以手動(dòng)人工干預(yù)?？刂七^(guò)程中罩式爐與起重機(jī)設(shè)計(jì)有連鎖保護(hù)，在罩式爐未打開(kāi)爐罩及打開(kāi)到位時(shí)不能把起重機(jī)開(kāi)到爐體位置，以防止夾吊具碰撞爐體造成事故，控制原理見(jiàn)圖7、圖8 。[!--empirenews.page--]

2 H13芯棒熱處理設(shè)備的驗(yàn)收內(nèi)容在H13 芯棒熱處理設(shè)備的考核及驗(yàn)收過(guò)程中，主要針對(duì)如表1 所列項(xiàng)目?jī)?nèi)容進(jìn)行確認(rèn)和驗(yàn)收。

3 結(jié)語(yǔ)

自2008 年6 月該H13 芯棒熱處理設(shè)備驗(yàn)收運(yùn)行以來(lái)，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(hù)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(duì)開(kāi)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(dá)到了依5益。

2)專用起重機(jī)和夾吊具為對(duì)開(kāi)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(diǎn)，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(jī)的起升、下降采用了變頻控制，這樣在芯棒入油時(shí)和淬火的過(guò)程中可以減少淬火油對(duì)芯棒的沖擊，同時(shí)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(guò)程由PLC 可編程控制器實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程的自動(dòng)控制，能夠?qū)崿F(xiàn)起重機(jī)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(dòng)作可靠。