大型臥式旋轉(zhuǎn)噴霧淬火設(shè)備的研制

王玉林 張 劍 楊春旭 梁景茹

(中國(guó)中元國(guó)際工程公司，北京 100089)

大型臥式旋轉(zhuǎn)噴霧淬火設(shè)備用于支撐輥差溫加熱后表面淬火，同時(shí)也可用于支撐輥或其它軸類(lèi)件整體噴淬調(diào)質(zhì)處理。為了滿足5 m 軋機(jī)支撐輥的制造要求，我公司對(duì)大型臥式旋轉(zhuǎn)噴霧淬火設(shè)備進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究，并裝備在國(guó)內(nèi)某重型機(jī)械制造公司，使用效果良好。

1 臥式旋轉(zhuǎn)噴霧淬火設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 臥式旋轉(zhuǎn)噴霧淬火設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)Table 1 Main technical parameters of horizontal rotary spray quenching equipment

2 大型臥式旋轉(zhuǎn)噴霧淬火設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

臥式噴霧淬火設(shè)備主要由可轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)的托輥系統(tǒng)，可上下移動(dòng)、左右移動(dòng)的噴淬系統(tǒng)，及設(shè)備的自動(dòng)控制系統(tǒng)組成。

2.1 托輥系統(tǒng)

托輥系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)為坑式，由兩組托輥、托輥轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、托輥軸間距調(diào)整機(jī)構(gòu)及支撐輥軸兩端定位裝置等組成。

支撐輥在冷卻過(guò)程中保持連續(xù)低速轉(zhuǎn)動(dòng)，并具備間歇轉(zhuǎn)動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)功能。為防止支撐輥軸向竄動(dòng)過(guò)量，采取托輥正反轉(zhuǎn)交替運(yùn)轉(zhuǎn)，以此方式循環(huán)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間根據(jù)具體情況在工控機(jī)上設(shè)定。同時(shí)兩側(cè)均設(shè)有可調(diào)節(jié)式行程開(kāi)關(guān)，用以監(jiān)測(cè)工件位置。當(dāng)支撐輥竄動(dòng)至設(shè)定位置時(shí)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)反轉(zhuǎn)。

2.2 噴霧系統(tǒng)

噴霧系統(tǒng)由升降平移旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、噴霧管路、過(guò)濾裝置組成。臥式旋轉(zhuǎn)噴霧淬火設(shè)備可實(shí)現(xiàn)噴水、噴霧、噴風(fēng)工作模式，各種模式均可覆蓋整個(gè)工件。

噴霧選用霧化均勻、抗污染、抗波動(dòng)性能強(qiáng)的、質(zhì)量可靠并具有手動(dòng)調(diào)節(jié)噴射角度并鎖緊的霧化噴嘴。噴嘴的材質(zhì)為不銹鋼。噴嘴噴出的水或霧或風(fēng)均為扇面狀，噴到工件上有部分重疊，保證了工件冷卻的均勻性。為滿足不同規(guī)格支撐輥的需要，要求噴嘴上下行程可調(diào)，每側(cè)車(chē)架可相對(duì)輥?zhàn)?工件)徑向距離可調(diào)，調(diào)節(jié)方式為電動(dòng)推桿推動(dòng)，每側(cè)由2 個(gè)電動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)。

在總供水管路上設(shè)有磁性水過(guò)濾器和“Y”型過(guò)濾器兩級(jí)過(guò)濾裝置，過(guò)濾水中的鐵銹和其他雜質(zhì)，保證水的循環(huán)使用。在供氣總管路上設(shè)有空氣過(guò)濾凈化裝置，過(guò)濾壓縮空氣中的雜質(zhì)，防止噴嘴堵塞，失去控制。在供水管路上設(shè)置有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和壓力傳感器，調(diào)節(jié)供水壓力和流量;在供氣管路上同樣設(shè)置電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和壓力傳感器，以調(diào)節(jié)供氣的壓力和流量，實(shí)現(xiàn)噴霧、噴水、噴風(fēng)的自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)定的需求。

2.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

用一個(gè)上位工控機(jī)，同時(shí)采用一用一備的冗余方式。設(shè)計(jì)采用PLC 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。同時(shí)設(shè)置手動(dòng)和自動(dòng)控制方式，確保生產(chǎn)過(guò)程的安全、可靠。

上位管理——由高性能的工控機(jī)和打印設(shè)備組成。配有工業(yè)控制的專(zhuān)用軟件，主要完成對(duì)工藝設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視和報(bào)表打印的功能(其中包括:系統(tǒng)總貌的動(dòng)態(tài)運(yùn)行顯示、各熱工參數(shù)的顯示、重要參數(shù)的歷史曲線顯示、報(bào)警畫(huà)面顯示、各種報(bào)表顯示等)。報(bào)警值的修改及重設(shè)，調(diào)節(jié)閥的遠(yuǎn)程手動(dòng)操作，流量的計(jì)算，系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)(其中包括:生產(chǎn)過(guò)程中有關(guān)日期、班次、人員、工件、材料等)。同時(shí)可根據(jù)設(shè)備和用戶(hù)的需求情況調(diào)整噴霧的分段、分區(qū)控制，并提出優(yōu)化的運(yùn)行方案、制定節(jié)能控制的生產(chǎn)計(jì)劃。

過(guò)程控制——由PLC、電源、通訊單元、各種輸入及輸出模塊等組成。主要完成信號(hào)的采集、系統(tǒng)的控制及通訊。

現(xiàn)場(chǎng)操作——在電控盤(pán)上設(shè)置自動(dòng)(切至計(jì)算機(jī)控制)和手動(dòng)(切至就地控制)方式，且安裝有維持工藝設(shè)備正常運(yùn)行的必備的儀表。手動(dòng)方式可脫離開(kāi)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，在儀表柜及電控柜上直接對(duì)噴淬參數(shù)進(jìn)行控制。

該系統(tǒng)具有良好的人機(jī)對(duì)話界面?？奢斎肴掌?、班次、操作者、工件號(hào)、工藝編號(hào)、材料編號(hào)、工藝曲線等，并與過(guò)程參數(shù)記錄相關(guān)聯(lián)，便于日后檢索，打印輸出。過(guò)程顯示界面可顯示壓縮空氣和水的流量、壓力與工藝值的偏差，調(diào)整狀態(tài)。對(duì)上述界面及工藝實(shí)測(cè)參數(shù)，超限和故障報(bào)警指示及曲線可以隨時(shí)打印和定時(shí)打印。并可長(zhǎng)時(shí)間存在計(jì)算機(jī)內(nèi)作為工作人員分析和查詢(xún)用。

3 結(jié)論

這套大型臥式旋轉(zhuǎn)噴霧淬火設(shè)備托輥?zhàn)畲蟪兄?00 t，托輥長(zhǎng)6 m，噴淋區(qū)長(zhǎng)14 m。工作過(guò)程中實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制，噴水量均勻可控，保證要求的支撐輥表面硬度，可滿足6 m 寬厚板軋機(jī)支撐輥差溫淬火工藝要求。2009 年投產(chǎn)以來(lái)，使用效果良好，取得良好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。