網(wǎng)帶爐熱處理技術(shù)進(jìn)展及其現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)

林鳳英

摘 要：網(wǎng)帶爐是緊固件加工企業(yè)必不可少的一種機(jī)械設(shè)備，其質(zhì)量直接關(guān)系到緊固件質(zhì)量，可見(jiàn)，網(wǎng)帶爐在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性。本文首先簡(jiǎn)單介紹了網(wǎng)帶爐的概念和特點(diǎn)，然后說(shuō)明了網(wǎng)帶爐技術(shù)發(fā)展的方向，最后詳細(xì)介紹了網(wǎng)帶爐現(xiàn)場(chǎng)均勻性、波動(dòng)性以及溫度偏差校準(zhǔn)，旨在與相關(guān)工作者借鑒交流和為企業(yè)提供科學(xué)、合理的網(wǎng)帶爐校準(zhǔn)方法。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)帶爐；熱處理；現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TG155 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

網(wǎng)帶爐是工業(yè)企業(yè)最為常見(jiàn)的一種機(jī)器設(shè)備，為了使固件的熱處理水平得到提升，首先就需要對(duì)熱處理技術(shù)進(jìn)行改善。從目前來(lái)看，我國(guó)大多數(shù)固件企業(yè)在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)的基礎(chǔ)上，固件熱處理水平已經(jīng)有了明顯改善，能夠制造出滿足需要和高質(zhì)量的網(wǎng)帶爐，并且在配套件方面，比如調(diào)功器、控溫儀表、氧探頭、可編程控制器等電器件和耐火磚、耐熱高強(qiáng)網(wǎng)帶等材料的質(zhì)量上也都取得了非常大的進(jìn)步，推動(dòng)了我國(guó)熱處理設(shè)備的進(jìn)一步完善。目前，市場(chǎng)潛力最大的就是無(wú)馬弗網(wǎng)帶爐，可靠性極高，得到了用戶的廣泛青睞，對(duì)設(shè)備制造企業(yè)來(lái)說(shuō)也無(wú)疑是一個(gè)重大機(jī)遇。由此可見(jiàn)，對(duì)其技術(shù)現(xiàn)狀和校準(zhǔn)方法進(jìn)行探討具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、網(wǎng)帶爐概述

網(wǎng)帶爐是指一般由馬弗保護(hù)的網(wǎng)帶將零件實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)連續(xù)輸送的燒結(jié)爐。主要應(yīng)用于金屬粉末還原、粉末冶金制品燒結(jié)和電子產(chǎn)品在保護(hù)氣氛或空氣中的預(yù)燒、燒成或熱處理工藝。

特點(diǎn)：網(wǎng)帶爐的組成大致分為三個(gè)部分，分別是爐體、溫度控制系統(tǒng)和網(wǎng)帶傳動(dòng)系統(tǒng)。爐體由進(jìn)料段、預(yù)燒段、燒結(jié)段、緩冷段、水冷段和出料段組成；溫度控制系統(tǒng)由電熱偶、可控硅以及數(shù)顯式智能PID調(diào)節(jié)器組成，三者形成一個(gè)閉環(huán)式的控制系統(tǒng)，這樣一來(lái)，對(duì)爐內(nèi)溫度就能夠進(jìn)行精確控制；網(wǎng)帶傳動(dòng)系統(tǒng)主要由傳動(dòng)裝置以及耐高溫網(wǎng)帶組成。通過(guò)變頻器裝置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)帶運(yùn)行速度的調(diào)節(jié)，數(shù)顯式網(wǎng)帶測(cè)速裝置能夠?qū)⒕W(wǎng)帶速度直接讀取出來(lái)。

加熱元件大多數(shù)選擇FEC陶瓷加熱棒或者是加熱板，采用日本生產(chǎn)多段智能程序溫度控制儀作為溫度控制系統(tǒng)，根據(jù)要求可以對(duì)數(shù)據(jù)通訊接口進(jìn)行配置，變頻無(wú)級(jí)調(diào)速，耐熱鋼網(wǎng)帶傳送，采用大包角張緊輪設(shè)計(jì)理念，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的平穩(wěn)輸送。

二、網(wǎng)帶爐技術(shù)發(fā)展方向

1 智能化

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)帶爐智能化特征也越來(lái)越突出，網(wǎng)帶爐應(yīng)用熱處理數(shù)據(jù)庫(kù)、CAD程序、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和模擬仿真技術(shù)的應(yīng)用使得網(wǎng)帶爐無(wú)論是在功能上還是在穩(wěn)定性方面都有了較大的提升。從目前來(lái)看，我國(guó)大多數(shù)固件企業(yè)網(wǎng)帶爐管理系統(tǒng)和綜合控制基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了智能化，今后，生產(chǎn)線智能化特征也將更加顯著。

2 高質(zhì)量

通過(guò)對(duì)最近幾年的網(wǎng)帶爐生產(chǎn)情況研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)制造企業(yè)在網(wǎng)帶爐質(zhì)量方面均有了明顯提升。網(wǎng)帶爐上料已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了階梯式系統(tǒng)，不需要人工進(jìn)行變頻調(diào)速、控制上料節(jié)奏以及排列零件方向，這些工作已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。加熱區(qū)溫度控制穩(wěn)定，控制在±1℃，均勻性也較為穩(wěn)定，不超過(guò)5℃，采用PID實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制。爐內(nèi)氣氛均勻性在±5℃，碳勢(shì)控制儀、氧探頭除碳空氣泵以及調(diào)節(jié)器能夠和網(wǎng)帶爐可靠配合，對(duì)甲醇丙烷氣氛能夠做到完全適應(yīng)。除此之外，可以根據(jù)不同客戶需要求，通過(guò)雙氧探頭二區(qū)碳勢(shì)控制技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化碳氮和滲碳共滲層質(zhì)量。在硬度均勻性上，將變頻可調(diào)速?gòu)?qiáng)力攪拌器添加到淬火槽中，使其冷卻均勻性大大提高，繼而實(shí)現(xiàn)了淬火槽溫度可控和均勻。

3 低成本

以連續(xù)式網(wǎng)帶爐為例，原開(kāi)關(guān)式供電已經(jīng)被PID調(diào)節(jié)所取代，加之可變時(shí)基過(guò)零式調(diào)功器以及自適應(yīng)數(shù)顯溫控表的應(yīng)用，使得控溫精度更高，而且輻射管壽命得以延長(zhǎng)。機(jī)械傳動(dòng)應(yīng)用電動(dòng)機(jī)鏈輪鏈條，確保了運(yùn)行的可靠以及準(zhǔn)確。

氣氛控制氧探頭采用超輕質(zhì)的抗?jié)B碳磚、保溫磚、保溫板以及耐火棉，壽命延長(zhǎng)了3～5倍，使用壽命至少在5年以上。生產(chǎn)線如果一旦出現(xiàn)故障，系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測(cè)并將故障點(diǎn)信息顯示出來(lái)，并且故障點(diǎn)前道會(huì)自動(dòng)停機(jī)并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

4 清潔化

生產(chǎn)線全部采用鋼鐵發(fā)黑技術(shù)，這種技術(shù)無(wú)污染，符合當(dāng)前綠色環(huán)保理念。生產(chǎn)線整個(gè)過(guò)程均勻?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化。在淬火前和淬火后清洗螺栓兩次，在淬火過(guò)程中所產(chǎn)生的油煙已經(jīng)被蒸發(fā)，從而降到最低程度，不僅回火油煙減少，而且在運(yùn)行過(guò)程中基本不會(huì)出現(xiàn)污染問(wèn)題。

三、網(wǎng)帶爐校準(zhǔn)

網(wǎng)帶爐是一種適合多品種、工藝變化靈活的熱處理設(shè)備。由于有氣體保護(hù)，因此各類(lèi)工件淬火后表面會(huì)出現(xiàn)脫碳、硬度不均、軟點(diǎn)及裂紋等缺陷缺少的問(wèn)題得到了明顯改善，使網(wǎng)帶爐的力學(xué)性能得到大大改善。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)網(wǎng)帶爐制造企業(yè)已經(jīng)達(dá)到了數(shù)千家之多，網(wǎng)帶爐的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，為此，做好網(wǎng)帶爐現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)十分重要。它不光關(guān)系到網(wǎng)帶爐的穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)也關(guān)系到企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。文章從均勻性、波動(dòng)性以及溫度偏差校準(zhǔn)三個(gè)方面詳細(xì)介紹了網(wǎng)帶爐的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)，旨在為用戶提供一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1 均勻性校準(zhǔn)

這里所說(shuō)的均勻性校準(zhǔn)的指的是溫度均勻性校準(zhǔn)，在校準(zhǔn)過(guò)程中要以相關(guān)校準(zhǔn)規(guī)程、方法進(jìn)行校準(zhǔn)。如果熱電偶K型等廉價(jià)金屬熱電偶，工作溫度在760℃以上，則不需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)，每年更換一次即可；如果工作溫度在760℃以下，同樣不需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)，每?jī)赡赀M(jìn)行一次更換。如果熱電偶材質(zhì)為貴金屬，則需要按照公式，根據(jù)溫度升降循環(huán)次數(shù)確定校準(zhǔn)期限。由于篇幅限制，在本文中不將公式列出。

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)帶爐工作儀表每季度需要進(jìn)行一次校驗(yàn)，有能力的企業(yè)可以根據(jù)實(shí)際情況，縮短網(wǎng)帶爐工作儀表檢驗(yàn)周期。在對(duì)網(wǎng)帶爐工作儀表進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，可以通過(guò)過(guò)程校驗(yàn)儀在量程范圍內(nèi)的若干典型溫度點(diǎn)上、下行程均值作為該溫度點(diǎn)測(cè)量值，與名義值比較，就能夠得出測(cè)量誤差，從而進(jìn)行校準(zhǔn)。

根據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)帶爐溫度均勻性校準(zhǔn)每年至少進(jìn)行一次，在校準(zhǔn)過(guò)程中測(cè)量點(diǎn)個(gè)數(shù)不可隨意選擇，需要根據(jù)爐寬合理選擇測(cè)量點(diǎn)個(gè)數(shù)，一般來(lái)說(shuō)，測(cè)量點(diǎn)個(gè)數(shù)在2～3個(gè)左右。

2 波動(dòng)性校準(zhǔn)

波動(dòng)性校準(zhǔn)是網(wǎng)帶爐現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)中非常重要的一部分。根據(jù)網(wǎng)帶爐校準(zhǔn)要求，在對(duì)網(wǎng)帶爐波動(dòng)性校準(zhǔn)時(shí)應(yīng)當(dāng)30min內(nèi)進(jìn)行間隔讀取被檢示值，通常情況下，2min為一個(gè)讀取周期，組數(shù)設(shè)定為15組，根據(jù)對(duì)應(yīng)公式對(duì)波動(dòng)性進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)計(jì)算結(jié)果，對(duì)網(wǎng)帶爐的波動(dòng)性進(jìn)行判斷和校準(zhǔn)。要求規(guī)定，當(dāng)網(wǎng)帶爐穩(wěn)定之后方可進(jìn)行波動(dòng)性校準(zhǔn)，從而對(duì)網(wǎng)帶爐是否穩(wěn)定做出判斷。從目前來(lái)看，波動(dòng)性校準(zhǔn)普遍采用PID算法，這種計(jì)算方法不僅簡(jiǎn)便，而且結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。需要注意的是，對(duì)網(wǎng)帶爐波動(dòng)性進(jìn)行校準(zhǔn)必須以大量記錄數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)變化趨勢(shì)，從而做出正確判斷。

3 溫度偏差校準(zhǔn)

溫度控制系統(tǒng)需要對(duì)其偏差進(jìn)行校準(zhǔn)，溫度偏差校準(zhǔn)周期較短，企業(yè)應(yīng)當(dāng)每月或者是每周進(jìn)行一次現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)。在現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的方法上要求較為嚴(yán)格，不可隨意選擇，應(yīng)當(dāng)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的溫度校準(zhǔn)方法。

例如，網(wǎng)帶爐有效加熱區(qū)為300mm× 4700mm×50mm，50mm不需要對(duì)垂直溫場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，只需要對(duì)水平溫場(chǎng)測(cè)量即可。在網(wǎng)帶前進(jìn)方向與每一加熱區(qū)中心線垂直的兩端分別布置一支熱電偶，由于網(wǎng)帶爐出口端溫度為淬火瞬間溫度，因此，在其出口端也應(yīng)當(dāng)布置兩支熱電偶。熱電偶總數(shù)為13支，用鋼條將熱電偶的位置固定，以間距260mm平行放置于網(wǎng)帶爐內(nèi)。在進(jìn)口端，由于存在冷空氣流動(dòng)，所以溫度并不是均勻溫場(chǎng)溫度，而是向內(nèi)有一段距離才能達(dá)到均勻溫場(chǎng)溫度，為了解決這一問(wèn)題可以在端面進(jìn)行擋板，這樣一來(lái)，就可以對(duì)網(wǎng)帶爐溫度偏差進(jìn)行校準(zhǔn)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文就網(wǎng)帶爐的技術(shù)發(fā)展方向以及現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)進(jìn)行了探討。緊固件熱處理質(zhì)量取決于熱處理設(shè)備水平，因此做好網(wǎng)帶爐的校準(zhǔn)工作十分重要，只有網(wǎng)帶爐的精確性、穩(wěn)定性得到保障，緊固件熱處理質(zhì)量才能達(dá)到理想標(biāo)準(zhǔn)。從目前來(lái)看，我國(guó)網(wǎng)帶爐已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量生產(chǎn)，已經(jīng)能夠生產(chǎn)出滿足熱處理需求的網(wǎng)帶爐，在科學(xué)技術(shù)日新月異的大背景下，我國(guó)也將生產(chǎn)出水平更高的智能化、自動(dòng)化網(wǎng)帶爐。企業(yè)在對(duì)網(wǎng)帶爐進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，不僅要全面，而且還要確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時(shí)還要對(duì)網(wǎng)帶爐進(jìn)行定期清洗，對(duì)器件進(jìn)行更換。

參考文獻(xiàn)

[1]姬俊祥，陳立奇，王強(qiáng).UMS型貝氏體等溫淬火網(wǎng)帶爐生產(chǎn)線的調(diào)試和應(yīng)用[J].熱處理，2015（05）.

[2]王濤，袁福東，龔海華.GCr15軸承套圈網(wǎng)帶爐淬火光亮性分析[J].金屬加工：熱加工，2014（19）.

[3]林俊，劉靜，田紹潔.大連圣潔公司網(wǎng)帶爐創(chuàng)新應(yīng)用與發(fā)展[J].金屬加工：熱加工，2014（S2）.

[4]劉國(guó)麗，何玉瑋，呂洪偉.軸承套圈熱處理錐度變形的分析及控制[J].哈爾濱軸承，2014（02）.