Die große vertikale Mittelfrequenz-Induktionsheiz-Stützwalzen-Verbundabschreckmaschine ist eine neue Art von Werkzeugmaschine, die nach einem neuen Konzept entwickelt wurde, um den Gas-, Öl- und Stützwalzen-Differenztemperaturofen zu ersetzen. Sein Hebe-, Heiz-, Betriebs- und Injektionsabschreckmodus unterscheidet sich vom herkömmlichen Differenztemperaturofen mit Stützrollen. Das Konstruktionskonzept des neuen Typs von Werkzeugmaschinen zielt auf die Mängel des gasbefeuerten Differenztemperaturofens im Produktionsprozess (lange Aufheizzeit, hoher Energieverbrauch, unbequemes Anheben usw.) und das Design ab. Daher hat die neue Werkzeugmaschine in den Bereichen Produktionseffizienz, Heizmodus, Injektionsabschreckmodus, Produktionskosten, Arbeitssicherheit, Arbeitsintensität, Werkstückanpassungsfähigkeit, Werkstückqualität und Prozesseinstellungen einen starken Vorteil gezeigt.
Es ist bekannt, dass die Verbesserung der Qualität, Präzision und Lebensdauer sowie die Verkürzung des Bearbeitungszyklus von Stützwalzen ein wichtiges Forschungsthema auf dem Gebiet des Stahlwalzens ist. Durch die Untersuchung der neuen Technologie zur Herstellung von Stützrollen kann die Ausnutzungsrate von Materialien effektiv verbessert werden. Die Lebensdauer der Stützrolle hängt eng mit der Oberflächenhärte und der Tiefe der Härtungsschicht und der Verschleißfestigkeit der Rolle zusammen. Gleichzeitig sind die Verbesserung des ursprünglichen Herstellungsverfahrens und die Auswahl eines besseren Stützrollenmaterials die wichtigsten Maßnahmen zur Verbesserung der Leistung der Stützrolle.
Der Umfang der maschinell behandelten Werkstücke: Die Gesamtlänge der Stützrolle beträgt 6000 mm, der Durchmesser 800 bis 1680 mm, die Länge der Rolle 780 bis 2500 mm, die Qualität ≤ 60 T, die Tiefe der Härtungsschicht 30 bis 118 mm.
1. Designkonzept der Stützrolleninduktionsheizung
Die Induktionserwärmungstechnologie ist in der mechanischen Bearbeitung weit verbreitet, aber die Anwendung einer Niederfrequenz- und Hochleistungsstromversorgung bei der Wärmebehandlung wird selten verwendet. Diese Anwendung der Niederfrequenz- und Hochleistungserwärmung als Stützwalzen-Induktionserwärmung ist ein wichtiger Durchbruch in der Induktionswärmebehandlungstechnologie, die eine neue technische Plattform für die Induktionswärmebehandlung bietet.
Unter Verwendung des Visual Basic-Softwarepakets ANSYS, kombiniert mit der Änderung von Parametern der Stützwalzen-Induktionsheizung, wurde das Temperaturfeld simuliert und analysiert. Das Temperaturfeld der induktiven Erwärmung des Stützrollenmaterials wird numerisch simuliert und die relevanten Daten des Erwärmungsprozesses der Stützrolle, einschließlich Sensordesign, Erwärmungsprozessformulierung, Magnetfeldstärke und Magnetfeldverteilung, werden erhalten.
2. Konstruktions- und Fertigungsmerkmale von Werkzeugmaschinen
Dieses Verfahren der induktiven Wärmebehandlung und Sprühabschreckung der Stützwalze ist ein neues Konzept.
(1) Die vertikale Stützrollen-Induktions-Differenztemperatur-Abschreckmaschine kann in einer Stationszuführung, Erwärmung und Sprühabschreckung abgeschlossen werden.
(2) Das große hängende Werkstück für den Auf- und Ab-Betrieb und eine gleichmäßige Drehung.
(3) Integrierte Niederfrequenz- und Hochleistungs-Induktionsheizung und Temperaturregelung.
(4) Wassersprühstrahl der Sprühlöschstation, Sprühnebel, Lufteinspritzung entsprechend dem Prozess können automatisch umgewandelt werden.
Abschreckmaschine für die Induktionsheizung der Stützwalze als Ganzes, ich habe die neueste Forschung und Entwicklung der fortschrittlichsten Wärmebehandlungsausrüstung für Stützwalzen, sie hat einen geringen Kohlenstoffgehalt, Umweltschutz, Energieeinsparung, niedrige Betriebskosten, Produktqualität und die Vorteile von Ultra -Tiefe Härtungsschicht, über 30% Energie als herkömmliche Wärmebehandlungsgeräte für Stützwalzen und eine erhebliche Reduzierung der Arbeitsintensität der Bediener, ist die ideale Ausrüstung für die Wärmebehandlung von Stützwalzen.
(1) Werkzeugmaschinen
Die Konstruktion und Herstellung von Werkzeugmaschinen basiert auf dem Prinzip des Erhitzens und Abschreckens des gesamten vertikalen Werkstücks. Werkzeugmaschinen müssen Tragfähigkeit, Stabilität, Erdbebensicherheit, Stabilität und Sicherheitszuverlässigkeit aufweisen. Der Hauptkörper der Werkzeugmaschine (siehe Abbildung 1) ist eine Gantry-Struktur mit einer konkaven Gestaltung auf der Oberseite. Der bewegliche Balken an der Werkzeugmaschine hebt die Stützrolle durch eine spezielle Klemmung an. Der obere bewegliche Balken kann durch die Leitspindel auf und ab laufen. Die Laufposition umfasst Zuführungs-, Erwärmungs- und Sprüh- und Abschreckpositionen. Die Abwärtsgeschwindigkeit des oberen beweglichen Balkens ist durch Frequenzumwandlung einstellbar; Der untere Balken wird durch die Lichtleiste nach oben und unten verstellt, die als Neutralisierungs- und Verriegelungsfunktion des Werkstücks fungiert. Die Werkzeugmaschine ist mit einer hydraulischen Gegengewichtsvorrichtung ausgestattet, die die Kraft der Werkzeugmaschine ausgleichen, ihre Stabilität erhöhen und ihre Lebensdauer verlängern kann.
Während des Betriebs hängt der obere bewegliche Balken das Werkstück und läuft nach unten zur Mitte der unteren Balkenmitte und verriegelt den unteren Balken, so dass der obere und der untere Balken und das Werkstück zu einem Lastkörper verbunden sind. Das Werkstück wird zum Erhitzen im Induktionsofen gedreht. Nach dem Erhitzen senkt sich der Lastkörper zur Sprühabschreckung in die Position der Sprühabschreckung. Nach dem Abschrecken des Sprühstrahls in eine neutrale Position zurückkehren, entriegeln und in die Zufuhrposition anheben. Daher ist es erforderlich, die Beschickungs-, Erwärmungs- und Abschreckarbeiten in derselben Station durchzuführen. Das Design jeder Struktur erfolgt durch die genaue Berechnung und Demonstration des Experten. Die Maschine hat eine strenge Struktur, kurze Entfernungen, ein breites Anwendungsspektrum und einen stabilen Betrieb.
(a) Fotografien von vertikalen Werkzeugmaschinen mit tragender Rolleninduktion
(b) Schematische Darstellung einer vertikalen Werkzeugmaschine mit Stützrollen
Abbildung 1
(2) Stromversorgung
Mit SCR-Frequenzumwandlungsnetzteil, hoher Wirkungsgrad, kleines Volumen, geringes Gewicht, einfach zu bedienen, flexibel zu starten. Die Netzfrequenz beträgt 36 ~ 60 Hz. Nach der Summenformel beträgt die Eindringtiefe von Stahlstrom bei 900℃:
Delta =500/ F1 /2 (f ist die Netzfrequenz)
Wie aus der obigen Gleichung ersichtlich ist, ist die aktuelle Eindringtiefe umso tiefer, je niedriger die Frequenz ist, und die Diathermietiefe, die Diathermietemperatur und die Haltezeit bestimmen die Austenitisierungstiefe. Unter der Bedingung einer bestimmten Diathermietiefe bestimmt die Länge der Haltezeit die Austenitisierungstiefe nach der Diathermietiefe. Da die Austenitisierungstiefe steuerbar ist, werden die Erwärmungsgeschwindigkeiten erhöht, was Zeit und Energie spart.
Die Erwärmung des Induktionsofens wird mit Last gestartet, sodass die Mittelfrequenz-Stromversorgung und der Ofenkörper Stößen mit hoher Leistung und niederfrequenten Vibrationen standhalten können. Die Erfolgsquote bei Leistungsstarts beträgt 100%. Da sich das Werkstück während des Erhitzens dreht, kann das Phänomen der ungleichmäßigen Erwärmung, das durch die Exzentrizität des Werkstücks verursacht wird, überwunden werden.
Induktionsofen-Temperaturmesssystem VERWENDET Infrarot-Messtemperatur-Regelung, der Regelkreis ist die Werkstücktemperatur – Infrarot-Messtemperatur – SPS-Computersteuerungsausgangssignal an Mittelfrequenz-Stromversorgung und Steuerung der Induktionsofen-Ausgangsleistung, die Temperatur des Werkstücks , stellen Sie so sicher, dass die eingestellte Werkstücktemperatur innerhalb von plus oder minus 10 ℃ beim Heizbetrieb liegt, und hat auch die gleichmäßige Austenitisierung der Walzenoberfläche verwirklicht.
(3) Sprühabschrecken
Nach dem Erhitzen fährt das Werkstück zum Sprühabschrecken in die Sprühabschreckposition. Der Sprühabschreckmechanismus besteht aus einem gemischten Mehrkanal-Sprühabschreckkörper, und mehrere Abschreckbänder werden während des Sprühabschreckens auf der Oberfläche des Werkstücks gebildet. Da das Werkstück beim Sprühhärten gedreht wird, können die Mehrkanal-Sprühkühlbänder alle Oberflächen der Stützrolle innerhalb von 3s bedecken. Der Arbeitsmodus des Sprühlöschmechanismus hat Wasserzustand, Nebelzustand, Gas 3 Arten, in jeder Weise kann der Größenanteil der Sprühmenge angepasst werden, um eine vollständigere Löschprozesskette, Größe, Weg und Zeit zu bilden der Sprühabschreckung wird computergesteuert, kann sich an eine Vielzahl von Spezifikationen des Stützwalzen-Abschreckprozesses anpassen.
Der Einspritz- und Abschreckteil der Gesamtstruktur nimmt je nach Größe des Außendurchmessers der Stützwalze jederzeit eine mechanische Bewegung an, um den Einspritz- und Abschreckabstand einzustellen, so dass der Oberflächendruck und die Dichte den verschiedenen Spezifikationen der Walze entsprechen gleich sind, um die Einheitlichkeit der Werkstückqualität zu gewährleisten.
(4) Elektrische Steuerung
Die elektronische Steuerung der Induktionsheiz-Abschreckmaschine mit vertikaler Stützrolle besteht aus Maschinenbetrieb, Zwischenfrequenzheizung, Gerätekühlung, Sprühabschreckkühlung, Temperaturregelung mit geschlossenem Regelkreis, SPS und Computersystem. Der Betrieb des Geräts kann nicht nur automatisch durch den Hauptsteuercomputer online erfolgen, sondern auch Schritt für Schritt unabhängig gesteuert werden.
Im Online-Betrieb werden Prozessparameter vom Computer an die SPS übertragen, die SPS sendet Anweisungen zum Steuern des Starts und Stopps und des Betriebs jedes Teils, und alle Parameter, Zustände und Temperaturen im Betrieb werden auf dem Computerdisplay angezeigt und Die Betriebsdaten werden für lange Zeit im Computer gespeichert. Der Steuerungsteil verfügt über ein vollständiges Informationserfassungs- und Aufzeichnungssystem und ist mit einem Schnittstellencontrollersystem für die Vernetzung des Managements mit einem Computer der zweiten Ebene, einer Logiksteuerung und dem Zustandserfassungssystem des elektrischen Systems und der Instrumente im System ausgestattet.
3. Praktischer Anwendungseffekt
(1) Wärmebehandlungsverfahren bei Differenztemperatur
Die Stützwalze sollte vor der schnellen Induktions-Differenzheizung auf 350 bis 500 ℃ im Kastenofen vorgewärmt werden (Vorwärmen kann die Temperatur innerhalb und außerhalb der Walze gleichmäßig machen). Nach dem Vorheizen wird durch schnelles Induktionsheizen auf der Oberfläche der Walze eine Heizschicht von 810 ~ 940 ℃ bis zur Tiefe der 190-mm-Schicht gebildet, die den Temperaturunterschied zwischen Innen und Außen des Werkstücks verursacht und somit die Wärmespannung verringert durch Erwärmung verursacht.
Nach dem Vorwärmen wird die Stützrolle in den Induktions-Differenztemperaturofen überführt und durchläuft dabei drei Stufen:
(1) Schnelles Erhitzen der Vorheiztemperatur auf die Prozesssolltemperatur von der Oberfläche der Walze bis zu einer Tiefe von 70 mm und gleichzeitiges Erhitzen durch elektromagnetische Induktion, um eine Oberflächen-Hochtemperatur-Energiespeicherschicht zu bilden, um Wärmeleistung für die Temperatur bereitzustellen zur inneren Leitung.
Nachdem die Oberflächenheizschicht den Curie-Punkt passiert hat, wird die Leistung erhöht und die Wärmeerhaltung beginnt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Energiespeicherfläche weiter auf 90 mm erweitert. Währenddessen wird die Wärme der Hochtemperatur-Energiespeicherschicht nach innen geleitet, und die Wärmeerhaltungszeit bestimmt die erforderliche Tiefe der austenitisierten Schicht.
(3) nach der Wärmekonservierung des Werkstücks zum Abschrecken mit starkem Wasserstrahl in die Sprühabschreckposition fallen lassen; Wenn die Temperatur der Oberflächenschicht des Werkstücks auf den ersten Übergangspunkt des Prozesses abfällt, wird der starke Wassersprühmodus in den starken Sprühmodus umgewandelt. Wenn der zweite Übergangspunkt des Prozesses erreicht ist, wird der starke Sprühmodus in den schwachen Sprühmodus geändert. Kann das Werkstück so gestalten, dass es den besten Abschreckeffekt erzielt.
Hinweis: Die Dauer der Wärmeerhaltungszeit richtet sich nach dem Durchmesser der Rolle, den Anforderungen an die Tiefe der Härtungsschicht und der tatsächlichen Temperaturanstiegsgeschwindigkeit. Eine zu lange Wärmeerhaltungszeit führt dazu, dass die Temperatur des Rollenkerns zu hoch ist, und der Prozess steuert die Temperatur des Rollenkerns <600 ° C.
Die austenitisierte Schicht ist mindestens 2-mal so tief wie die erforderliche gehärtete Schicht, damit die nach dem Abschrecken erhaltene gehärtete Schicht genügend sanften Übergangsschichtverteilungsraum hat, wobei die gehärtete Schicht und die Übergangsschicht in der Druckspannungszone und der Zugspannungsspitze liegen Innenraum, so dass die Oberflächenschicht die Anti-Ermüdungsleistung hat und erheblich verbessert.
Die vertikale Induktions-Differenztemperatur-Werkzeugmaschine hat eine offensichtliche Energieeinsparung und eine hohe Produktqualität. Zur gleichen Zeit verursacht herkömmliches Heizöl mit Differenztemperatur oder Erdgas mehr oder weniger Umweltverschmutzung, während die vertikale Werkzeugmaschine mit Induktionserwärmung Umweltverschmutzung und kohlenstoffarmen Umweltschutz verursacht. Darüber hinaus ist aus Fig. 5 intuitiv ersichtlich, dass die Einführung einer vertikalen Induktions-Differenztemperatur-Werkzeugmaschine die Erwärmungszeit der Stützrolle erheblich verkürzen, die Arbeitsintensität der Arbeiter verringern und die Produktionseffizienz verbessern kann.