芯棒淬火的新型熱處理設備中變頻器的應用

0 引言

攀鋼集團成都鋼鐵有限責任公司四川省冶金機械廠(chǎng)熱處理分廠(chǎng)的芯棒淬火設備，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(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到依5益。采用配套的專(zhuān)用起重機及專(zhuān)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，依次為起重機在料架小車(chē)位置吊裝芯棒寅將芯棒放置在鐘罩式加熱爐內加熱寅待加熱到一定的溫度和時(shí)間后由起重機吊裝芯棒進(jìn)入淬火油槽里淬火(淬火過(guò)程中起重機及夾吊具夾吊著(zhù)芯棒不停地上、下運動(dòng))寅淬火完成后再由起重機將芯棒裝吊到鐘罩式加熱爐內進(jìn)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(chē)上等待轉運，至此芯棒的熱處理過(guò)程完成。

1.2 對開(kāi)鐘置式電阻加熱爐

采用對開(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)和運行的過(guò)程中氣動(dòng)閥自動(dòng)打開(kāi)，當爐罩閉合到位時(shí)，氣動(dòng)閥自動(dòng)關(guān)閉，封堵纖維則緊貼爐臺側體，確保罩式爐的密封性。對開(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分布有12 個(gè)加熱區，對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行十分平穩(芯棒在油里的淬火過(guò)程中，夾吊具夾持著(zhù)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(zhuān)用的夾吊具

專(zhuān)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)的連桿機構，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)，由于特殊設計的排鉤結構，可以使夾持芯棒的排吊鉤同時(shí)張開(kāi)和閉合，達到快速裝爐、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)程中運行平穩，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)現熱處理工藝過(guò)程的自動(dòng)控制，也可以手動(dòng)人工干預?？刂七^(guò)程中罩式爐與起重機設計有連鎖保護，在罩式爐未打開(kāi)爐罩及打開(kāi)到位時(shí)不能把起重機開(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 。