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2000年以来の誘導加熱

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最新の垂直支持ロール誘導加熱示差温度焼入れ工作機械の設計と適用

大型竪型中周波誘導加熱補助ローラー複合焼入れ工作機械は、ガス、油、補助ローラー差温炉に代わる新しいコンセプトで設計された新しいタイプの工作機械です。 その巻き上げ、加熱、操作、および射出焼入れモードは、従来のサポートローラーの温度差炉とは異なります。 新型工作機械の設計思想は、生産工程におけるガス焚き差温炉の欠点(加熱時間が長い、エネルギー消費が大きい、持ち上げるのが不便など)と設計に照準を合わせたものです。 したがって、生産効率、加熱モード、射出焼入れモード、生産​​コスト、作業の安全性、労働強度、ワークの適応性、ワークの品質、およびプロセス設定における新しい工作機械は、強力な利点を示しています。

鉄鋼圧延分野において、支持ロールの品質、精度、寿命を向上させ、加工サイクルを短縮することが重要な研究課題であることはよく知られています。 サポートローラーを製造する新しい技術を研究することにより、材料の利用率を効果的に向上させることができます。サポートローラーの耐用年数は、ローラーの表面硬度と硬化層の深さ、およびローラーの耐摩耗性と密接に関係しています。 同時に、独自の製造方法を改善し、より良いサポート ローラー材料を選択することは、サポート ローラーの性能を向上させる主要な手段です。

機械処理ワークの範囲:支持ローラーの全長は6000mm、直径は800〜1680mm、ローラーの長さは780〜2500mm、品質は60T以下、硬化層の深さは30〜118mmです。

1. ローラー誘導加熱対応の設計思想

誘導加熱技術は機械加工で広く使用されていますが、熱処理における低周波および高出力電源の適用はほとんど使用されていません。 ロール誘導加熱をサポートする低周波および高出力加熱のこのアプリケーションは、誘導熱処理技術の大きなブレークスルーであり、誘導熱処理の新しい技術プラットフォームを提供します。

Visual BasicソフトウェアパッケージANSYSを使用して,サポートローラー誘導加熱温度場のパラメータの変化と組み合わせてシミュレートし,分析した。 支持ローラー材料の誘導加熱の温度場を数値的にシミュレートし,センサー設計,加熱プロセス定式化,磁場強度,および磁場分布を含む,支持ローラーの加熱プロセスの関連データを得た。

2. 工作機械の設計・製造上の特徴

この支持ローラの誘導加熱処理とスプレー焼入れの方法は新しいコンセプトです。

(1)垂直支持ローラー誘導温度差焼入れ工作機械は、ステーション供給、加熱、スプレー焼入れ作業で完成できます。

(2) 大きな吊り下げワークで上下動作とスムーズな回転ができます。

(3) 低周波・高出力一体型誘導加熱・温度制御。

(4) スプレー焼入れステーションの水スプレー、スプレー、空気注入は、プロセスに応じて自動的に変換できます。

バックアップ ロール誘導加熱焼入れ工作機械全体、私は最先端のサポート ローラー熱処理装置の最新の研究開発を持っている、低炭素、環境保護、省エネ、低使用コスト、製品品質、および超の利点があります。 - 深い硬化層、従来のバックアップ ロール熱処理装置よりも 30% 以上のエネルギー、およびオペレーターの労働強度を大幅に削減するバックアップ ロール熱処理の理想的な装置です。

(1) 工作機械

工作機械の設計と製造は、垂直ワーク全体を加熱および急冷するという原則に基づいています。 工作機械には、耐荷重、安定性、耐震性、安定性、安全信頼性が求められます。 工作機械の本体 (図 1 参照) は、上部が凹んだデザインのガントリー構造です。 工作機械の可動ビームは、特別なクランプを介して支持ローラーを持ち上げます。 上部の可動ビームは、送りネジを介して上下に動くことができます。 運転位置には、供給、加熱、噴霧、および急冷の位置が含まれます。 上部移動ビームの下降速度は、周波数変換によって調整可能です。 下部ビームはライトバーによって上下に調整され、ワー​​クピースの中和およびロック機能として機能します。 工作機械には、工作機械の力のバランスを取り、安定性を高め、耐用年数を延ばすことができる油圧カウンターウェイト装置が装備されています。

動作中、上移動ビームはワークを吊るし、下ビーム中心の中心まで走り、下ビームをロックして、上下ビームとワークが負荷本体に接続されます。 誘導炉内でワークを回転させて加熱します。 加熱後、負荷本体は噴霧焼入れの位置まで降下し、噴霧焼入れを行います。 スプレークエンチ後、ニュートラル位置に戻し、ロックを解除してフィード位置まで持ち上げます。 そのため、投入・加熱・急冷の作業を同一ステーション内で完結させることが求められます。 各構造の設計は、専門家の正確な計算とデモンストレーションによって行われます。機械は、厳密な構造、短い距離、幅広い用途、および安定した動作を備えています。

(a) 支持ローラー誘導立形工作機械

(a) 支持ローラ誘導立形工作機械の写真

(b) 補助ローラー立形工作機械の模式図

(b) 補助ローラー立形工作機械の模式図

図1

(2)電源

SCR周波数変換電源、高効率、小容量、軽量、操作が簡単、柔軟に起動できます。 電源周波数は36~60Hzです。 経験式によると、900℃での鋼電流の浸透深さは次のとおりです。

デルタ =500/ F1 /2 (f は電力周波数)

上式からわかるように、周波数が低いほど電流浸透深さが深くなり、ジアテルミー深さ、ジアテルミー温度、保持時間によってオーステナイト化深さが決まります。 特定のジアテルミー深さの条件下では、保持時間の長さが、ジアテルミー深さ後のオーステナイト化深さを決定します。 オーステナイト化の深さを制御できるため、加熱速度が速くなり、時間とエネルギーを節約できます。

誘導炉の加熱は負荷で開始されるため、中周波電源と炉体は高出力の衝撃と低周波の振動に耐えることができ、電力の開始成功率は100%です。 加熱中にワークが回転するため、ワークの偏心による加熱むら現象を解消できます。

誘導炉温度測定システムは、赤外線測定温度閉ループ制御を使用し、閉ループプロセスはワーク温度です - 赤外線測定温度 - 中周波電源へのPLCコンピュータ制御出力信号と制御誘導炉出力電力、ワーク温度これにより、加熱時のワーク設定温度を±10℃以内に保ち、ロール表面の均一なオーステナイト化も実現しました。

(3) 噴霧焼入れ

加熱後、ワークはスプレー焼入れ位置に下降し、スプレー焼入れを行います。 スプレー焼入れ機構は、マルチチャネル混合スプレー焼入れ体で構成され、スプレー焼入れ中にワークピースの表面にいくつかの焼入れベルトが形成されます。 スプレー焼入れ中はワークピースが回転するため、マルチチャンネルのスプレー焼入れベルトは、3 秒以内に支持ローラーのすべての表面をカバーできます。 スプレー焼入れメカニズムの動作モードには、水状態、霧状態、ガスの 3 種類があり、それぞれの方法でスプレー量のサイズ比率を調整して、より完全な焼入れプロセス チェーン、サイズ、方法、および時間を形成できます。噴霧焼入れの制御はコンピュータ制御で、サポートロール焼入れ工程の様々な仕様に対応できます。

全体構造の射出および急冷部分は、ローラーのさまざまな仕様の表面圧力と密度を調整するために、いつでも支持ローラーの外径のサイズに応じて、射出と急冷の距離を調整する機械的な動きを採用していますワーク品質の統一性を確保するために、同じです。

(4) 電気制御

垂直支持ローラー誘導加熱焼入れ機の電子制御は、機械操作、中間周波数加熱、機器冷却、スプレー焼入れ冷却、閉ループ温度制御、PLC、およびコンピューターシステムで構成されています。 装置の操作は、主制御コンピュータによるオンライン自動操作だけでなく、独立して段階的に制御することもできます。

オンライン操作では、コンピュータからTHE PLCにプロセスパラメータが送信され、PLCが指示を送信して各部の起動と停止および操作を制御し、操作中の各パラメータ、状態、および温度がコンピュータのディスプレイから表示され、運転データはパソコンに長期間保存されます。 制御部には完全な情報検出および記録システムがあり、XNUMX 番目のレベルのコンピューター、ロジック制御、およびシステム内の電気システムと機器の状態検出システムを使用したネットワーク管理用のインターフェイス コントローラー システムが装備されています。

3. 実用化効果

(1) 差温熱処理工程

支持ローラーは、急速誘導差加熱の前にボックス炉で350〜500℃に予熱する必要があります(予熱によりローラーの内側と外側の温度を均一にすることができます)。 予熱後、急速誘導加熱により、ローラーの表面に深さ810mmまで940~190℃の発熱層が形成され、ワー​​クの内外に温度差が生じ、熱応力が緩和されます。加熱が原因。

予熱後、支持ローラーは誘導示差温度炉に移され、次の XNUMX つの段階を経ます。

(1) 予熱温度から工程設定温度まで急速加熱し、ロール表面から深さ70mmまで同時に電磁誘導加熱し、表面高温エネルギー貯蔵層を形成し、温度に火力を与える内部伝導に。

表面発熱層がキュリー点を超えた後、パワーを上げて保温を開始します。 このとき、蓄電エリアはさらに90mmに拡大。 一方、高温エネルギー貯蔵層の熱は内部に伝導され、保温時間は必要なオーステナイト化層の深さを決定します。

(3)ワーク保温後、強力なウォータージェット焼入れを行うスプレー焼入れ位置に落下。 ワークピースの表層の温度がプロセスの最初の転移点まで下がると、強水噴霧モードから強水噴霧モードに変わります。 プロセスの第 XNUMX 遷移点に達すると、強スプレー モードから弱スプレー モードに変更されます。 最高の焼入れ効果が得られるワークを作ることができます。

注:保温時間は、ロール径、硬化層の深さ、実際の昇温速度などにより決定されます。 保温時間が長すぎると、ロール芯の温度が高くなりすぎるため、ロール芯の温度を600℃未満に制御します。

オーステナイト化層は、必要な硬化層の少なくとも 2 倍の深さであるため、焼入れ後に得られる硬化層は十分な緩やかな遷移層分布空間を持ち、硬化層と遷移層は圧縮応力ゾーンにあり、引張応力のピークは内部に、表層があり、抗疲労性能を大幅に向上させます。

誘導差温度縦型工作機械は、明らかな省エネと高い製品品質を備えています。 同時に、従来の温度差炉油または天然ガスは多かれ少なかれ環境汚染を引き起こしますが、誘導加熱垂直工作機械の環境汚染、低炭素環境保護。 さらに、図5から直感的にわかるように、誘導温度差のある垂直工作機械の採用により、サポートローラーの加熱時間が大幅に短縮され、作業者の労働強度が削減され、生産効率が向上します。

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