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熱處理、調質案例

名稱板材、鍵槽感應加熱熱處理調質生產線

主要技術參數: ●供電系統:KGPS200~800KW/4~8KHZ或者IGBT200~800KW/4~15KHZ。 ●生產效率:小時產量0.6-2.5噸 ●適用范圍:厚20mm-60mm,寬80mm-500mm ●送料系統:輥道+動力雙夾輥,每軸獨立電機減速機驅動,獨立變頻器控制;靈活設計速差輸出,分段控制運行速度。 ●工控機系統:實時顯示當時工作參數的狀態,工件參數記憶、存儲、打印、故障顯示、報警等功能。
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板材、鍵槽感應加熱熱處理調質生產線

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感應加熱原理:

    感應加熱的加熱線圈與被加熱物(金屬)的關系就如同變壓器的1次側、2次側線圈的關系一樣。
    如圖所示,由加熱線圈通高頻電流產生的磁力線集中在被加熱物上、由電磁的感應作用,產生渦旋電流,將被加熱物加熱。在這個時候,根據鋼材的種類和形狀選擇適當的交流電流的頻率、功率、加熱時間、保持時間、線圈的形狀等,就能使各種鋼材得到適當的品質特性。其熱效率為95%,感應加熱,是把三相工頻交流電,整流后變成直流電,再把直流電變為可調節的中頻電流,供給由電容和感應線圈里流過的中頻交變電流,在感應圈中產生高密度的磁力線,并切割感應圈里盛放的金屬材料,在金屬材料中產生很大的渦流。工件依靠這些電流的焦耳熱達到預計溫度。如果圓柱體放在線圈中心,那么圓柱體周邊的溫度是一樣的,圓柱體加熱過程中也不會產生有害氣體、強光污染環境等。正因為感應加熱有以上的優點,在各種行業得到了廣泛推廣使用。


主要技術參數:
●供電系統:KGPS200~800KW/4~8KHZ或者IGBT200~800KW/4~15KHZ。
●生產效率:小時產量0.6-2.5噸
●適用范圍:厚20mm-60mm,寬80mm-500mm
●送料系統:輥道+動力雙夾輥,每軸獨立電機減速機驅動,獨立變頻器控制;靈活設計速差輸出,分段控制運行速度。
●輥道電隔離:針對高頻設備引起的工件與輥道打火問題,我們設計了堅固耐用的輥道電隔離系統,徹底解決了工件打火損傷的問題。
●工控機系統:實時顯示當時工作參數的狀態,工件參數記憶、存儲、打印、故障顯示、報警等功能。
●配方管理功能:強大的配方管理系統,選擇待生產的鋼種、板型參數后,自動調用相關參數,不用再手動記錄、查閱、輸入各種工件所需的參數值。
▲ 能量轉化:加熱每噸鋼材至840℃,噸耗電240~260度。
●根據用戶需要提供帶觸摸屏或者工控機系統的遠程操作臺。
●專門定制的人機界面,高度人性化的操作指示。
●全數字、高深度的可調節參數,讓您對設備的控制得心應手。
●嚴格的等級管理制度,完善的一鍵還原系統。
●根據不同國家和地區提供相應的語言切換。
配方管理功能:
    強大的配方管理系統,輸入待生產的鋼種、直徑、長度等參數后,自動調用相關參數,不用再手動記錄、查閱、輸入各種工件所需的參數值。
歷史曲線功能
    可追溯的工藝歷史曲線( 工控機系統標配), 精確至0 . 1 秒的記錄精度,形象、準確的再現單支產品的處理溫度趨勢圖。高達1T 的容量儲存空間,永久保存數十年內的所有產品工藝記錄。
歷史記錄:
    可追溯的工藝數據表格,可以在每支產品上取出多組采樣點, 準確的再現單支產品各段的處理溫度值。觸摸屏系統中可儲存約3 萬條工藝記錄, 可以U盤或者網絡備份; 工控機系統中則完全不受儲存空間限制,永久保存數十年內的所有產品工藝記錄。
長材類鋼板、推土機刀角板感應加熱熱處理優勢:
    長材類鋼板、推土機刀角板,其熱處理加熱方式為燃氣加熱、電阻爐加熱和感應加熱三種。燃氣加熱、電阻爐加熱對于長材類鋼板推土機刀角板的熱處理,其關鍵點之一就是整體均勻并且高效的加熱、淬火較難實現,這是造成長板類工件的變形、調質后硬度不均勻難以控制的原因之一,而感應加熱熱處理較為經濟合理,通過感應加熱熱處理調質線,對產品進行調質以提升鋼材性能。感應加熱熱處理調質的主要特點是加熱速度快、表面氧化少、旋轉加熱過程中實現淬、回火過程,調質后鋼板直線度好、不彎曲。感應調質熱處理在生產這類長材產品熱處理時應用較為廣泛。國外在加熱方式上選用較多的也是感應加熱。
長材類鋼板、推土機刀角板感應加熱熱處理調質生產線特點:
    我們設計的鋼板、推土機刀角板感應熱處理線,在傳動設計上采用雙壓輥,減小徑向的跳動。采用壓力噴射冷卻技術,冷卻介質從壓力噴嘴中以一定壓力噴出呈紊流狀態的連續水流,利用液流破碎前的連續噴流沖擊鋼板而冷卻。穿透性好,適用于水汽膜較厚的環境,冷卻效率高。當冷卻水接觸到熾熱的鋼板時,產生汽化并形成汽膜,由于連續水流沖擊在表面,該表面很難形成穩定的蒸汽膜。表面溫度迅速下降,此時核沸騰為主要的換熱方式。核沸騰一開始,熱流密度q就急劇增加,當鋼板表面溫度降到低于氣泡沸騰的溫度下限時,沸騰停止,熱流密度下降。
    射流的正下方存在一個單相對流換熱區域,隨著距駐點的半徑增大,將出現核沸騰和膜沸騰區。單相對流時換熱系數的影響因素為射流速度和冷卻水溫度,完全核沸騰時自由流體的溫度和速度對換熱系數影響不大。核沸騰出現的半徑由射流速度和過冷度決定,一定位置熱流密度最大的時刻即為出現核沸騰的時刻。在生產中的噴水淬火情況下,淬火烈度H可達到3~4,在高速冷卻下,鋼板在幾秒鐘內就全部冷卻到馬氏體轉變點以下。芯部基本上也完全轉變成均勻細小的馬氏體,工件的整個橫截面上組織趨于一致,使得鋼材的性能得到充分的發揮。淬火過程中的噴水冷卻階段,冷卻水從環形的噴水裝置中噴出后,匯聚到工件表面,出水壓力最高達0. 3MPa。充分將工件表面的蒸汽膜破壞掉,使得淬火效率和產品質量大大提高。基體組織就基本上轉變成馬氏體,組織較為均勻,有利于回火后強度和韌性的提高。

    噴射的水流在工件表面形成更加均勻接觸的核沸騰,使其橫截面的溫度場分布更加合理,抑制了整體的變形。冷卻水流噴至工件表面后沿工件前進方向形成一個包絡住工件表面的水簾,保證冷卻水和工件充分接觸,提高了工件均勻淬透。連續冷卻方式為鋼板在通過控制冷卻裝置時,邊前進邊冷卻,使之從頭至尾漸次達冷卻到規定的終冷溫度,這是目前采用最多的冷卻方式,被廣泛應用于鋼板淬火中。由于生產線為連續不間斷工作模式,整條生產線的控制采用PLC與人機交互系統,傳動采用變頻式對整條生產線進行調度調節,控制精度高、調節范圍廣、運行更加平穩。同時在電源配置上留有一定的富余量,以保證一定的加熱速度:在配套熱處理工藝中使用了相對Ac3高出很多的淬火溫度,讓工件芯部在足夠高的溫度進行奧氏體化。生產線溫度檢測采用高精度非接觸紅外線測溫儀,確保了產品質量的穩定性。紅外實時測溫系統將數據傳至操作臺的無紙記錄儀中,方便工作人員的遠端監控和生產關鍵參數的回溯。

成套設備組成及主要元器件廠家:
  1)淬火IGBT雙頻感應加熱電源:
  2)回火IGBT感應加熱電源:                
  3)淬火感應加熱爐體
  4)回火感應加熱爐體
  5)儲料架
  6)輸送架
  7)淬火爐體柜(含不銹鋼管道、雙頻電容器柜組、輸送托輥)               
  8)淬火水箱(含不銹鋼噴水圈,流量計及變頻托輥)                
  9)回火爐柜體(含不銹鋼管道、雙頻電容器柜組、變頻拖動)       
  10)收料架
  11)PLC總控制臺
  12)變頻器控制柜                                            
  13)氧化皮過濾箱                                                               
  14)紅外測溫自動控溫系統  


主要元器件廠家及零部件材質

序號

名稱

產地或品牌

1

紅外線測溫儀

美國雷泰

2

PLC控制系統硬件

SIEMENS

3

變頻器

SIEMENS

4

IGBT模塊

英飛凌

5

開關、按鈕

施耐德

6

接近開關

歐姆龍

7

氣動元件

煙臺氣動液壓應用有限公司

8

主控板

河北遠拓

9

感應線圈

河北遠拓,線圈絕緣材料進口,線圈使用壽命和無故障使用時間長,加熱效率高

10

調諧電容

杭州科昂,該電容耐高溫高壓,使用穩定,壽命長

11

冷卻水管

韓國三山優質多層無碳絕緣管,不會斷裂、不導電。

12

卡箍

不銹鋼不導磁,強磁場下不發熱,不會斷裂

13

銅材

中國洛銅,T2高純度99.99%導電率無氧銅管,大截面母排,傳導性好,發熱小,能耗損失小,壽命也長

14

耐火水泥

美國聯礦(天津分公司),特別配方,和銅材熱膨脹系數接近,不易開裂、脫落,使用壽命長。

15

減速機

江蘇泰隆、國茂或德國諾德、SEW

16

爐體中間托送輥

304無磁不銹鋼


設備機械系統工作過程:
    本成套設備機械動作采用PLC控制,只需人工將原材料置于輸送架,其余動作均由PLC控制下的系統自動完成。可根據用戶的每個產品規格設定一套程序,工作時只需在觸摸屏上點擊需要生產的產品規格一切動作均有PLC程序自動完成。
天車吊料→儲料平臺→進料輥道→淬火感應加熱→紅外線測溫→出料輥道→噴淋淬火→淬火完成→回火輸送機構→回火感應加熱→紅外線測溫→出料輥道→收料架

    先進的自動化變頻感應加熱熱處理生產線,集成了電力電子、機械、自動化控制、工業計算機、智能化技術、感應加熱工藝等機電一體化技術,構成系統化解決方案。遠拓可以針對用戶不同需求,提供定制化變頻感應加熱熱處理調質生產線解決方案。
遠拓感應加熱熱處理調質技術用于管材/棒材/板材的熱處理調質有諸多優點,主要如下:
●直線度好:采用遠拓感應加熱熱處理生產線,熱處理過程中均設計校直功能,管/棒/板材在熱處理調質后能獲得非常好的直線度
●氧化脫碳少:由于熱量在被加熱工件內部產生,因此升溫速度快、效率高、工件表面氧化脫碳少,節省原材料。
●加熱溫度均勻、溫控精度高、溫差小、無污染:遠拓串聯變頻電源容易直接、精確檢測負載電流變化、從而實現輸出功率的閉環控制,即使外部電壓波動,也能維持輸出功率恒定和溫度穩定。產品加熱溫度控制精度極高而且芯表溫差低,生產過程中不會出現有害氣體、煙塵、強光等污染環境。
●機械化和自動化程度高:具有電源智能化程度高、溫度調整精確、變頻自動跟蹤、變載自適應、功率自動調節等智能化優點,為“一鍵式”操作,即在生產前將電流、電壓、速度等預設參數錄入至智能化控制系統,一鍵啟動后,自動完成加熱工作,不需要人員值守,真正實現自動化智能化感應加熱。
●連續運行的可靠性極強:遠拓IGBT變頻電源,用于感應加熱熱處理生產線, 24小時不停機連續運行一年以上,期間多次不停機變載(重載/輕載反復切換)未發生任何故障。
●適應連續自動化生產線的柔性化生產:頻繁更換不同規格品種的鋼材,適應不同的生產工藝,變頻變載后無需人員調整,整線清空和工藝調整簡單快捷,滿足中大批量生產需求。
●溫度閉環控制系統:紅外線測溫儀測量感應加熱爐出口坯料的加熱溫度,監測是否存在過熱或加熱不完全。溫度監測后最終將信號反饋給感應加熱的工作主機—遠拓變頻電源的控制系統,電源根據設定之工藝要求進行自動識別,當坯料溫度超出目標溫度范圍時,控制系統會在該設定值的基礎上自動調節輸出功率,對電源功率進行修正,以控制坯料溫度在目標范圍之內。減少了不合格品的產生,保證了產品質量的一致性。
●定制化的坯料加熱工藝選擇系統:用戶可以根據所加工的不同鋼坯品類,通過工藝調試,獲取并存儲相應的加工工藝參數,并且可以預設相關工藝標準以備后用。標準存儲數據量為50組工藝,采用遠拓智能化控制系統可擁有無限數據存儲能力。確定鋼坯規格后,選擇預設的相應工藝參數開機運行,將人工調整降至最低,此功能與遠拓溫度閉環控制系統相配合,即可獲得質量一致性高的加熱鋼坯。
●啟動成功率100%可靠性高:任何負載(空載/滿載)、任何溫度下(冷態/熱態)0.2秒快速啟動,100%啟動成功率,重復精度0.1%,具有連續快速穩定運行、溫控精度高、均溫性好、生產效率高、智能保護及故障診斷完善、產品品質一致性好、運行成本低、調試維護及備件方便快捷的綜合優勢,更適合滿足國內用戶對高端感應加熱設備的需求。
●智能化控制系統:以遠拓智能化平臺設計為基礎的智能化、定制化的操作監控系統。基于對感應加熱熱處理行業高耗能的精細化管理,遠拓專門開發的電能管理系統,可以監測記錄每爐能耗及批量總能耗,能有效計算、控制生產成本。質量監控系統及質量可追溯功能 ; 運行狀態實時監控/遠程控制 ; 故障自診斷功能/在線顯示及處理 ; 工藝定制及工藝參數控制。
PLC總操作控制系統
    良好的人機對話窗口,可實時檢測整個系統設備的運行狀態。方便快捷的操作方式轉換,在自控運行狀態可實現人工參與對電源功率或運行速度的調整,對人工參與的調整數據系統將進行實時記錄。
    實時檢測加熱過程溫度變化趨勢能自動分辨出加熱溫度的高低并報警。通過測溫儀可對工件在加熱過程中各段的升溫情況進行檢測。
    實時采集、記錄、存儲過程控制的數據并具有相應的分類檢索、查詢、打印功能。過程數據可按年月日詳細記錄、查詢、打印。 (工控機)對過程加熱設定參數可自動形成數據庫并可儲存至少半年,數據能夠拷貝,以備隨時抽查。(工控機)自動記錄所采集到的加熱溫度,自動生成加熱溫度時間曲線,并能查詢。(工控機)集成VGA+DVI顯示接口,4PCI,6COM口,6USB,1PCIEX1,1PCIEX16,2個千兆網卡,功能強大的研華IPC-610L/EBC-MB06/I5-2400/4G/1T 工控機。
    由于生產線為連續不間斷運行,故電機與電源的自動控制顯得尤為重要,并且將直接影響到產品的質量。電機傳動部分SIEMENS 變頻調速電源來控制傳送線的運行速度。利用集控臺,通過SIEMENS PLC 及工控機人機界面等控制系統,可實現下述功能:
     1).生產線啟動時,能自動完成傳動機構及各電源的啟動,并自動實現速度與功率上升的合理匹配。自動調節加熱電源功率,盡量減少溫度波動。
     2).控制系統具有50套工藝參數的設定、存儲、調節、修改、統計、等功能。
     3).系統具有溫度、電流、電壓等閉環功能,確保生產線按最佳工藝參數運行,保證產品質量不受人工及環境因素的影響。
     4).人機界面中文圖形文本(觸摸屏)可設定及實時顯示以下參數:
     a.電源電壓、功率
     b.線速度、直徑、重量
     c.電源工作狀態
     d.故障信息顯示,10組歷史故障存儲
     e.生產線工作狀態信息顯示
     5).同時可實現生產數據實時記錄、存檔、查詢、打印等功能(包括實時顯示生產數據、生產效率、工件溫度及電源運行參數等)根據技術要求,自動記錄和分析參數變化,自動預測故障和報警,設備遠程集中控制,自動生成各種報表實現生產過程的可追溯性。
    電氣控制主要完成對整個生產線的過程控制和調節,完成生產線相關設備及其各個相關專業之間的工藝聯結、連鎖,以保證整個生產線設備能夠按照生產和工藝要求,正常、正確、準確地進行相應的有序動作。各動作過程設有調整、手動、自動等操作方式。

PLC總操作控制臺

人機界面


溫度曲線

定制:板材、鍵槽感應加熱熱處理調質生產線

電話:15731716669 郵箱:yuantuojidian@aliyun.com 地址:吳橋縣經濟技術開發區嘉陵江路北燕山道西側
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