氮基氣氛輥棒爐熱處理生產線的開發研制(2)
2007-08-08
升降臺升降速度及工件在油中串動時間(即淬火時間),升降行程等均可調,方便工藝調整,升降臺上輥棒帶有溝槽,對工件冷卻有利。 油槽設攪拌機兩套,分裝在兩邊,槽內設有導流筒,控制油流方向,攪拌速度由雙速電機決定,兩擋,快速1500r/min,慢速為750r/min。 冷卻系統在油溫升高時,冷卻水電磁閥打開,電動三通閥接通板式冷卻器,從而使油溫降低。 熱油槽淬火室是密封的,與外界空氣隔絕,但通過兩側通道與爐子相連,淬火爐門打開時,保護氣亦充滿淬火室,故工件淬火時不會氧化。但缺點是油煙進入爐膛,污染氣氛,并易造成光電管與工件探測器故障。 冷油槽: 工作室尺寸:2075mm×1000mm×250mm 工作溫度:5~20℃ 油槽容積:4.9m3 冷卻水耗量:10m3/h 冷油槽由槽體、升降臺、攪拌機、冷凍機等組成,油槽中部有隔板,使油槽一半處于保護氣體下,以便于承接從熱油槽來的工件,另一半敞露在空氣中,升降臺升高,從熱油槽來的工件進入到升降臺處于密封的一半,然后升降臺下降,在下部將工件送到另一邊,再上升,然后再傳送到槽向小車上,油槽設有一臺攪拌機,促進油的循環,冷凍機把油泵打來的油進行冷卻。 橫向傳送裝置:該裝置有一橫向傳送小車及其傳動裝置,小車上的輥棒沒有單獨的傳動機構,靠剛性離合器帶動隨冷油槽或后清洗機一起傳動。冷油槽出來的工件通過橫向傳送小車過渡到后清洗機中,小車上有兩個微動開關用于控制工件到達位置。 后清洗機同前清洗機。 回火爐: 回火爐具有雙層輥棒,這是因為回火時間比淬火時間長得多,而回火爐又不宜作得太長,所以采用雙層解決這一矛盾。 爐膛有效尺寸:2×(13000mm×900mm×250mm) 常用工作溫度:150~450℃ Z高工作溫度:650℃ 電輻射管加熱,共分4區,總功率為162.4KW,I區78KW,II、III、IV區均為28.8KW。 工件在爐中通過時間:60~360min 由于爐子是雙層的,因此在回火爐進出口各設一升降臺架,每個升降臺架各設一套光電開關,控制工件的動作行程。工件一般先進上層,但若上層工件還未離開騰出空位,則升降臺自動降下,工件進入下層,這個空位是否已經騰出的信號由凸輪(進料間距開關)發出。 當使爐溫均勻,全爐共設9臺風機,爐內設有導風板,可使其熱風循環,達到均溫目的,因回火爐高低溫兼顧,為降低爐子表面溫升,爐子兩側設有水冷管冷卻上、下傳動輥棒,冷卻效果良好。 爐子前后均設有爐門,但進料門常開,高度可調,出料端門一般關閉(僅在出料時打開),爐門兼作工件探測器,當工件與爐門接觸,則發出信號,使門打開,出料,然后再關閉,若工件到了爐門,而門因故打不開,則自動停止回火爐主驅動,以防擠壞爐門或使爐內工件亂套,當采取措施打開出料門后,主驅動再啟動。 出料小車:若進行高溫回火時,工件出爐后溫度太高,不宜人工卸下,工件先傳動到出料小車上,待冷卻后再卸料。 液壓系統: 采用進口雙向變量泵,解決熱油槽升降臺上下串動,使工件淬火效果更好。 電氣控制盤: 采用日本OMRON可編程序控制器,使全線動作控制更準確、可靠,而且維修更加方便,淬回火爐加熱區溫度控制采用可控硅,PID調節,節能可靠。控制盤上設有全線動作橫控制屏,采用PC膜顯示,新穎美觀,便于觀察工件運行狀況。 二、生產線的特點 1、保護氣氛采用氮基氣氛,氮氣添加少量乙醇裂解氣,安全性好。 2、靠輥棒轉動傳遞工件,大工件可直接擺放加工,小工件又可裝盤處理,加工范圍廣。 3、傳動系統中采用電磁離合器、超越離合器,由進料間距(凸輪)開關、光電開關、工件探測器、時間繼電器發信號,PC機自動處理控制,從而實現位置控制及各傳動系統轉換,工件從上料到下料一直維持原狀,無碰傷。工件在爐內的擺動功能,可防止故障時壓彎棒輥,快速、慢速轉換及退料倒轉功能,可滿足動作及工藝要求。 4、采用上下串動熱油淬火與二次冷卻(5-10℃),前者可提高淬火冷卻速度,后者可減少殘余奧氏體含量,提高加工工件的尺寸穩定性。 5、清洗及油水分離效果好,為獲得良好的工件表面質量打下了基礎。 6、全線中加熱均采用輻射管與管狀加熱器,維修方便。 三、生產線使用效果 該生產線經用戶驗收投產使用后,經長期生產考驗,該設備使用狀況穩定,經濟及社會效益顯著。 1、熱處理質量優良 向淬火爐通入高純氮氣和乙醇裂解氣,采用合理的熱處理工藝,處理的工件,脫貧碳層深度均小于0.05毫米,表面顏色為均勻一致灰色,其它質量指標完全符合JB 1255-91標準要求。 2、技術指標先進 淬、回火爐溫度均勻性、表面溫升以及淬火爐爐壓均達到用戶要求。 3、運行安全可靠 清洗液及淬火油溫度、液位、各傳動電機、淬火機和回火爐溫度等控制精確,性能穩定,并設置安全報警裝置,保證了整條線安全運行。 4、經濟效益和社會效益顯著 該生產線在保護氣氛正常的情況下,產品合格率100%,表面質量好,可減少加工余量,材料利用率提高。淬、回火爐設計合理,保溫性能好,節能效果明顯,經濟效益顯著。因該生產線性能同引進設備相當,可替代進口,為國家節約大量外匯。 四、幾點看法 1、該生產線熱油淬火升降臺的串動速度一般調在6次/分鐘,但對薄壁易變形工件升降速度則必須降到3次/分鐘左右,否則工件變形較大。 2、回火爐雖高低溫兼顧,方便生產組織,但高溫向低溫轉換時,全線生產能力大大降低。 3、全線采用了二十幾個電磁離合器,傳動系統非常復雜,據資料介紹,國外已采用變頻調速方法簡化了傳動系統,取消電磁離合器。這一點有待于我們進一步去研究改造。 五、結束語 氮基氣氛輥棒爐熱處理生產線的研制成功,并順利投產使用。生產實踐表明,該設備運行可靠,具有熱處理軸承零件質量好、產量高、能耗低的特點。其性能與國外設備相當,完全可以替代進口,為國家節約大量外匯,是適合于大中型軸承廠的理想熱處理設備。