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Calentamiento por inducción desde 2000

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Diseño y aplicación de la última máquina herramienta de enfriamiento de temperatura diferencial de calentamiento por inducción de rodillo de soporte vertical

La máquina herramienta de enfriamiento de compuesto de rodillo de soporte de calentamiento por inducción de frecuencia media vertical grande es un nuevo tipo de máquina herramienta diseñada bajo un nuevo concepto para reemplazar el horno de temperatura diferencial de gas, aceite y rodillo de soporte. Su modo de elevación, calentamiento, operación y enfriamiento por inyección son diferentes del horno de temperatura diferencial de rodillo de soporte tradicional. El concepto de diseño del nuevo tipo de máquina herramienta tiene como objetivo las deficiencias del horno de temperatura diferencial a gas en el proceso de producción (el tiempo de calentamiento es largo, el consumo de energía es alto, el levantamiento es inconveniente, etc.) y el diseño. Por lo tanto, la nueva máquina herramienta en la eficiencia de producción, el modo de calentamiento, el modo de enfriamiento por inyección, el costo de producción, la seguridad en el trabajo, la intensidad del trabajo, la adaptabilidad de la pieza de trabajo, la calidad de la pieza de trabajo y la configuración del proceso han mostrado una gran ventaja.

Es bien sabido que mejorar la calidad, la precisión, la vida útil y acortar el ciclo de procesamiento del rodillo de soporte es un tema de investigación importante en el campo del laminado de acero. La tasa de utilización de los materiales se puede mejorar de manera efectiva mediante el estudio de la nueva tecnología de producción de rodillos de soporte. La vida útil del rodillo de soporte está estrechamente relacionada con la dureza de la superficie y la profundidad de la capa de endurecimiento y la resistencia al desgaste del rodillo. Al mismo tiempo, mejorar el método de fabricación original y seleccionar un mejor material para los rodillos de soporte son las principales medidas para mejorar el rendimiento de los rodillos de soporte.

El alcance de las piezas de trabajo del tratamiento de la máquina: la longitud total del rodillo de soporte es de 6000 mm, el diámetro de 800 ~ 1680 mm, la longitud del rodillo es de 780 ~ 2500 mm, la calidad ≤ 60 T, la profundidad de la capa de endurecimiento es de 30 ~ 118 mm.

1. Concepto de diseño de calentamiento por inducción de rodillos de apoyo

La tecnología de calentamiento por inducción se ha utilizado ampliamente en el procesamiento mecánico, pero rara vez se utiliza la aplicación de fuentes de alimentación de baja frecuencia y alta potencia en el tratamiento térmico. Esta aplicación de calentamiento de baja frecuencia y alta potencia como calentamiento por inducción de rodillos de apoyo es un gran avance en la tecnología de tratamiento térmico por inducción, que proporciona una nueva plataforma técnica para el tratamiento térmico por inducción.

Usando el paquete de software Visual Basic ANSYS, combinado con el cambio de parámetros del campo de temperatura de calentamiento por inducción del rodillo de soporte, se simuló y analizó. El campo de temperatura del calentamiento inductivo del material del rodillo de soporte se simula numéricamente y se obtienen los datos relevantes del proceso de calentamiento del rodillo de soporte, incluido el diseño del sensor, la formulación del proceso de calentamiento, la fuerza del campo magnético y la distribución del campo magnético.

2. Características de diseño y fabricación de las máquinas herramienta

Este método de tratamiento térmico inductivo y enfriamiento por aspersión del rodillo de soporte es un nuevo concepto.

(1) La máquina herramienta de enfriamiento de temperatura diferencial de inducción de rodillo de soporte vertical se puede completar en una estación de trabajo de alimentación, calentamiento y enfriamiento por aspersión.

(2) La gran pieza de trabajo colgante para realizar operaciones hacia arriba y hacia abajo y una rotación suave.

(3) Calentamiento por inducción integral de baja frecuencia y alta potencia y control de temperatura.

(4) El rocío de agua de la estación de enfriamiento por rociado, el rociado, la inyección de aire según el proceso se pueden convertir automáticamente.

La máquina herramienta de enfriamiento de calentamiento por inducción de rodillos de respaldo completa, tengo la última investigación y desarrollo del equipo de tratamiento térmico de rodillos de soporte más avanzado, tiene bajo contenido de carbono, protección ambiental, ahorro de energía, bajo costo de uso, calidad del producto y las ventajas de ultra -capa de endurecimiento profundo, más del 30% de la energía que el equipo de tratamiento térmico de rodillos de respaldo tradicional, y reduce en gran medida la intensidad de trabajo de los operadores, es el equipo ideal de tratamiento térmico de rodillos de respaldo.

(1) Máquinas herramienta

El diseño y la fabricación de máquinas herramienta se basan en el principio de calentar y templar toda la pieza de trabajo vertical. Se requiere que las máquinas herramienta tengan capacidad de carga, estabilidad, resistencia sísmica, estabilidad y confiabilidad en la seguridad. El cuerpo principal de la máquina herramienta (ver Figura 1) es una estructura de pórtico con un diseño cóncavo en la parte superior. La viga móvil de la máquina herramienta eleva el rodillo de apoyo a través de una abrazadera especial. La viga móvil superior puede subir y bajar a través del tornillo de avance. La posición de funcionamiento incluye las posiciones de alimentación, calentamiento y rociado y extinción. La velocidad de descenso del haz móvil superior es ajustable por conversión de frecuencia; El haz inferior se ajusta hacia arriba y hacia abajo por la barra de luz, que ACTÚA como la función de neutralización y bloqueo de la pieza de trabajo. La máquina herramienta está equipada con un dispositivo de contrapeso hidráulico, que puede equilibrar la fuerza de la máquina herramienta, aumentar su estabilidad y prolongar su vida útil.

Durante la operación, la viga móvil superior cuelga la pieza de trabajo y corre hacia el centro del centro de la viga inferior, y bloquea la viga inferior, de modo que la viga superior e inferior y la pieza de trabajo se conectan en un cuerpo de carga. La pieza de trabajo se gira en el horno de inducción para su calentamiento. Después del calentamiento, el cuerpo de carga desciende a la posición de extinción por aspersión para la extinción por aspersión. Regrese a una posición neutral después de la extinción por aspersión, desbloquee y levante a la posición de alimentación. Por lo tanto, está llamado a completar el trabajo de alimentación, calentamiento y enfriamiento en la misma estación. El diseño de cada estructura se realiza a través del cálculo y la demostración precisos del experto. La máquina tiene una estructura estricta, corta distancia, una amplia gama de aplicaciones y un funcionamiento estable.

(a) Máquinas herramientas verticales de inducción de rodillos de apoyo

(a) Fotografías de máquinas herramienta verticales de inducción de rodillos de apoyo

(b) Diagrama esquemático de la máquina herramienta vertical de rodillos de soporte

(b) Diagrama esquemático de la máquina herramienta vertical de rodillos de soporte

Figura 1

(2) Fuente de alimentación

Uso de fuente de alimentación de conversión de frecuencia SCR, alta eficiencia, volumen pequeño, peso ligero, fácil de operar, flexible para comenzar. La frecuencia de la fuente de alimentación es de 36 ~ 60 Hz. Según la fórmula empírica, la profundidad de penetración de la corriente de acero a 900 ℃ es:

Delta =500/ F1 /2 (f es la frecuencia de potencia)

Como se puede ver en la ecuación anterior, cuanto más baja es la frecuencia, más profunda es la profundidad de penetración de la corriente, y la profundidad de diatermia, la temperatura de diatermia y el tiempo de retención determinan la profundidad de austenización. Bajo la condición de cierta profundidad de diatermia, la duración del tiempo de retención determina la profundidad de austenización después de la profundidad de diatermia. Debido a que la profundidad de austenización es controlable, las velocidades de calentamiento aumentan, lo que ahorra tiempo y energía.

El calentamiento del horno de inducción se inicia con carga, por lo que la fuente de alimentación de frecuencia media y el cuerpo del horno pueden resistir golpes de alta potencia y vibraciones de baja frecuencia, la tasa de éxito de arranque de potencia es del 100%. Debido a que la pieza de trabajo gira durante el calentamiento, se puede superar el fenómeno del calentamiento desigual causado por la excentricidad de la pieza de trabajo.

El sistema de medición de temperatura del horno de inducción UTILIZA control de circuito cerrado de temperatura de medición infrarroja, el proceso de circuito cerrado es la temperatura de la pieza de trabajo - temperatura de medición infrarroja - Señal de salida de control de computadora PLC a fuente de alimentación de frecuencia media y potencia de salida del horno de inducción de control, la temperatura de la pieza de trabajo , por lo tanto, asegúrese de que la temperatura establecida de la pieza de trabajo esté dentro de más o menos 10 ℃ cuando se calienta la operación, también se ha dado cuenta de que la superficie del rodillo se austeniza uniformemente.

(3) enfriamiento por pulverización

Después del calentamiento, la pieza de trabajo baja a la posición de enfriamiento por rociado para el enfriamiento por rociado. El mecanismo de enfriamiento por rociado se compone de un cuerpo de enfriamiento por rociado mixto de varios canales, y se forman varias correas de enfriamiento en la superficie de la pieza de trabajo durante el enfriamiento por rociado. Dado que la pieza de trabajo gira durante el enfriamiento por aspersión, las correas de enfriamiento por aspersión multicanal pueden cubrir todas las superficies del rodillo de soporte en 3 segundos. El modo de trabajo del mecanismo de enfriamiento por rociado tiene estado de agua, estado de niebla, 3 tipos de gas, en cada forma se puede ajustar la proporción de tamaño de la cantidad de rocío, para formar una cadena de proceso de enfriamiento más completa, el tamaño, la forma y el tiempo El enfriamiento por aspersión está controlado por computadora, puede adaptarse a una variedad de especificaciones del proceso de enfriamiento por rodillo de soporte.

La parte de inyección y enfriamiento de la estructura general adopta un movimiento mecánico, de acuerdo con el tamaño del diámetro exterior del rodillo de soporte en cualquier momento para ajustar la distancia de inyección y enfriamiento, de modo que la presión superficial y la densidad de las diversas especificaciones del rodillo. son los mismos, para garantizar la unidad de la calidad de la pieza.

(4) control eléctrico

El control electrónico de la máquina enfriadora de calentamiento por inducción con rodillo de soporte vertical se compone de operación de la máquina, calentamiento de frecuencia intermedia, enfriamiento del equipo, enfriamiento de enfriamiento por aspersión, control de temperatura de circuito cerrado, PLC y sistema informático. La operación del equipo no solo puede ser una operación automática en línea por parte de la computadora de control principal, sino que también puede controlarse paso a paso de forma independiente.

En la operación en línea, los parámetros del proceso se transmiten desde la computadora al PLC, el PLC envía instrucciones para controlar el inicio y la parada y la operación de cada parte, y cada parámetro, estado y temperatura en la operación se muestran desde la pantalla de la computadora, y Los datos de operación se guardarán en la computadora durante mucho tiempo. La parte de control tiene un sistema completo de detección y registro de información y está equipada con un sistema de controlador de interfaz para la gestión de redes con una computadora de segundo nivel, control lógico y el sistema de detección de estado del sistema eléctrico e instrumentos en el sistema.

3. Efecto de aplicación práctica

(1) Proceso de tratamiento térmico de temperatura diferencial

El rodillo de soporte debe precalentarse a 350~500 ℃ en el horno de caja antes del calentamiento diferencial por inducción rápida (el precalentamiento puede hacer que la temperatura dentro y fuera del rodillo sea uniforme). Después del precalentamiento, mediante un rápido calentamiento por inducción, se forma una capa de calentamiento de 810~940 ℃ en la superficie del rodillo hasta la profundidad de la capa de 190 mm, lo que provoca la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior de la pieza de trabajo y, por lo tanto, reduce el estrés térmico. causado por el calentamiento.

Después del precalentamiento, el rodillo de soporte se transfiere al horno de temperatura diferencial de inducción, pasando por tres etapas:

(1) Caliente rápidamente la temperatura de precalentamiento a la temperatura establecida del proceso, desde la superficie del rollo hasta una profundidad de 70 mm y se calienta simultáneamente por inducción electromagnética, para formar una capa superficial de almacenamiento de energía a alta temperatura, para proporcionar energía térmica para la temperatura a la conducción interior.

Después de que la capa de calentamiento de la superficie pasa el punto de Curie, la potencia aumenta y comienza la conservación del calor. En este momento, el área de almacenamiento de energía se amplía aún más a 90 mm. Mientras tanto, el calor de la capa de almacenamiento de energía a alta temperatura se conduce hacia adentro y el tiempo de conservación del calor determina la profundidad requerida de la capa austenizada.

(3) después de la preservación del calor de la pieza de trabajo, colóquese en la posición de enfriamiento por aspersión para un enfriamiento fuerte por chorro de agua; Cuando la temperatura de la capa superficial de la pieza de trabajo cae al primer punto de transición del proceso, el modo de rociado de agua fuerte se transforma en el modo de rociado fuerte. Cuando se alcanza el segundo punto de transición del proceso, el modo de rociado fuerte cambia al modo de rociado débil. Puede hacer que la pieza de trabajo obtenga el mejor efecto de enfriamiento.

Nota: La duración del tiempo de conservación del calor se determina según el diámetro del rollo, los requisitos de la profundidad de la capa de endurecimiento y la velocidad real de aumento de la temperatura. Un tiempo de conservación del calor demasiado largo hará que la temperatura del núcleo del rollo sea demasiado alta, y el proceso controla la temperatura del núcleo del rollo <600 ℃.

La capa austenizada es al menos 2 veces más profunda que la capa endurecida requerida para que la capa endurecida obtenida después del enfriamiento tenga suficiente espacio de distribución de la capa de transición suave, la capa endurecida y la capa de transición en la zona de tensión de compresión, y la tensión máxima de tracción al Interior, para que la capa superficial tenga y mejore en gran medida el rendimiento antifatiga.

La máquina herramienta vertical de temperatura diferencial de inducción tiene un ahorro de energía evidente y una alta calidad del producto. Al mismo tiempo, el aceite de horno de temperatura diferencial convencional o el gas natural causarán más o menos contaminación ambiental, mientras que la máquina herramienta vertical de calentamiento por inducción contaminación ambiental, protección ambiental baja en carbono. Además, se puede ver intuitivamente en la Figura 5 que la adopción de la máquina herramienta vertical de temperatura diferencial de inducción puede acortar en gran medida el tiempo de calentamiento del rodillo de soporte, reducir la intensidad de trabajo de los trabajadores y mejorar la eficiencia de producción.

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