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Conception et application de la dernière machine-outil de trempe à température différentielle de chauffage par induction à rouleau de support vertical

La grande machine-outil de trempe composée de rouleaux de support de chauffage par induction à moyenne fréquence verticale est un nouveau type de machine-outil conçue selon un nouveau concept pour remplacer le four à température différentielle à gaz, à huile et à rouleaux de support. Son mode de levage, de chauffage, de fonctionnement et de trempe par injection est différent du four traditionnel à température différentielle à rouleaux de support. Le concept de conception du nouveau type de machine-outil vise les lacunes du four à gaz à température différentielle dans le processus de production (le temps de chauffage est long, la consommation d'énergie est élevée, le levage est peu pratique, etc.) et la conception. Par conséquent, la nouvelle machine-outil dans l'efficacité de la production, le mode de chauffage, le mode de trempe par injection, le coût de production, la sécurité du travail, l'intensité du travail, l'adaptabilité de la pièce, la qualité de la pièce et les paramètres de processus ont montré un fort avantage.

Il est bien connu qu'améliorer la qualité, la précision, la durée de vie et raccourcir le cycle de traitement du rouleau de support est un sujet de recherche important dans le domaine du laminage de l'acier. Le taux d'utilisation des matériaux peut être amélioré efficacement en étudiant la nouvelle technologie de production de rouleaux de support. La durée de vie du rouleau de support est étroitement liée à la dureté de surface et à la profondeur de la couche de durcissement et à la résistance à l'usure du rouleau. Dans le même temps, l'amélioration de la méthode de fabrication d'origine et la sélection d'un meilleur matériau de rouleau de support sont les principales mesures pour améliorer les performances du rouleau de support.

La portée des pièces de traitement de la machine: la longueur totale du rouleau de support est de 6000 mm, le diamètre de 800 ~ 1680 mm, la longueur du rouleau est de 780 ~ 2500 mm, la qualité ≤ 60T, la profondeur de la couche de durcissement est de 30 ~ 118 mm.

1. Concept de conception de support de chauffage par induction à rouleaux

La technologie de chauffage par induction a été largement utilisée dans le traitement mécanique, mais l'application d'une alimentation basse fréquence et haute puissance dans le traitement thermique est rarement utilisée. Cette application du chauffage à basse fréquence et à haute puissance comme support de chauffage par induction des rouleaux est une percée majeure dans la technologie de traitement thermique par induction, qui fournit une nouvelle plate-forme technique pour le traitement thermique par induction.

À l'aide du progiciel Visual Basic ANSYS, combiné avec le changement des paramètres du champ de température de chauffage par induction du rouleau de support a été simulé et analysé. Le champ de température du chauffage par induction du matériau du rouleau de support est simulé numériquement et les données pertinentes du processus de chauffage du rouleau de support, y compris la conception du capteur, la formulation du processus de chauffage, l'intensité du champ magnétique et la distribution du champ magnétique, sont obtenues.

2. Caractéristiques de conception et de fabrication des machines-outils

Cette méthode de traitement thermique inductif et de trempe par pulvérisation du rouleau de support est un nouveau concept.

(1) La machine-outil de trempe à température différentielle par induction à rouleau de support vertical peut être complétée dans une station d'alimentation, de chauffage, de trempe par pulvérisation.

(2) La grande pièce suspendue pour effectuer des opérations de haut en bas et une rotation en douceur.

(3) Chauffage par induction intégré basse fréquence et haute puissance et contrôle de la température.

(4) La pulvérisation d'eau de la station de trempe par pulvérisation, la pulvérisation, l'injection d'air selon le processus peuvent être automatiquement converties.

Machine-outil de trempe de chauffage par induction de rouleau de secours entier, est-ce que j'ai la dernière recherche et développement de l'équipement de traitement thermique de rouleau de support le plus avancé, il a une faible teneur en carbone, une protection de l'environnement, des économies d'énergie, un faible coût d'utilisation, la qualité du produit et les avantages de l'ultra -La couche de durcissement en profondeur, plus de 30% d'énergie que l'équipement de traitement thermique de rouleau de secours traditionnel, et réduit considérablement l'intensité de travail des opérateurs, est l'équipement idéal de traitement thermique de rouleau de secours.

(1) Machines-outils

La conception et la fabrication des machines-outils reposent sur le principe du chauffage et de la trempe de toute la pièce verticale. Les machines-outils doivent avoir une capacité de charge, une stabilité, une résistance sismique, une stabilité et une fiabilité de sécurité. Le corps principal de la machine-outil (voir Figure 1) est une structure de portique avec une conception concave sur le dessus. La poutre mobile de la machine-outil soulève le rouleau de support à travers une pince spéciale. Le faisceau mobile supérieur peut monter et descendre à travers la vis mère. La position de fonctionnement comprend les positions d'alimentation, de chauffage, de pulvérisation et de trempe. La vitesse de descente du faisceau mobile supérieur est réglable par conversion de fréquence ; Le faisceau inférieur est ajusté de haut en bas par la barre lumineuse, qui agit comme la fonction de neutralisation et de verrouillage de la pièce. La machine-outil est équipée d'un dispositif de contrepoids hydraulique, qui peut équilibrer la force de la machine-outil, augmenter sa stabilité et prolonger sa durée de vie.

Pendant le fonctionnement, le faisceau mobile supérieur accroche la pièce et descend jusqu'au centre du centre du faisceau inférieur, et verrouille le faisceau inférieur, de sorte que le faisceau supérieur et inférieur et la pièce sont connectés dans un corps de charge. La pièce est mise en rotation dans le four à induction pour le chauffage. Après chauffage, le corps de charge descend jusqu'à la position de trempe par pulvérisation pour la trempe par pulvérisation. Revenez en position neutre après la trempe par pulvérisation, déverrouillez et soulevez en position d'alimentation. Par conséquent, il est appelé à effectuer les travaux d'alimentation, de chauffage et de trempe dans la même station. La conception de chaque structure se fait par le calcul et la démonstration précis de l'expert. La machine a une structure stricte, une courte distance, un large éventail d'applications et un fonctionnement stable.

(a) Soutenir les machines-outils verticales à induction à rouleaux

(a) Photographies des machines-outils verticales à induction à rouleaux de support

(b) Schéma de principe d'une machine-outil verticale à rouleaux de support

(b) Schéma de principe d'une machine-outil verticale à rouleaux de support

la figure 1

(2) Alimentation

Utilisation de l'alimentation à conversion de fréquence SCR, haute efficacité, petit volume, poids léger, facile à utiliser, flexible pour démarrer. La fréquence d'alimentation est de 36 ~ 60Hz. Selon la formule empirique, la profondeur de pénétration du courant d'acier à 900℃ est :

Delta =500/ F1 /2 (f est la fréquence de puissance)

Comme le montre l'équation ci-dessus, plus la fréquence est basse, plus la profondeur de pénétration actuelle est profonde, et la profondeur de diathermie, la température de diathermie et le temps de maintien déterminent la profondeur d'austénitisation. Sous la condition d'une certaine profondeur de diathermie, la durée du temps de maintien détermine la profondeur d'austénitisation après la profondeur de diathermie. Parce que la profondeur d'austénitisation est contrôlable, les vitesses de chauffage sont augmentées, ce qui permet d'économiser du temps et de l'énergie.

Le chauffage du four à induction est démarré avec une charge, de sorte que l'alimentation à moyenne fréquence et le corps du four peuvent résister aux chocs de haute puissance et aux vibrations à basse fréquence, le taux de réussite des démarrages de puissance est de 100%. Parce que la pièce tourne pendant le chauffage, le phénomène de chauffage irrégulier causé par l'excentricité de la pièce peut être surmonté.

Le système de mesure de la température du four à induction UTILISE le contrôle en boucle fermée de la température de mesure infrarouge, le processus en boucle fermée est la température de la pièce - la température de mesure infrarouge - le signal de sortie de contrôle de l'ordinateur PLC vers l'alimentation à fréquence moyenne et la puissance de sortie du four à induction, la température de la pièce , ainsi assurer la température réglée de la pièce à usiner à plus ou moins 10 ℃ lors de l'opération de chauffage, a également réalisé l'austénitisation uniforme de la surface du rouleau.

(3) Trempe par pulvérisation

Après chauffage, la pièce descend en position de trempe par pulvérisation pour la trempe par pulvérisation. Le mécanisme de trempe par pulvérisation est composé d'un corps de trempe par pulvérisation mixte multicanal et plusieurs courroies de trempe sont formées sur la surface de la pièce pendant la trempe par pulvérisation. Étant donné que la pièce est tournée pendant la trempe par pulvérisation, les courroies de trempe par pulvérisation multicanaux peuvent couvrir toutes les surfaces du rouleau de support en 3 secondes. Le mode de fonctionnement du mécanisme de trempe par pulvérisation a l'état de l'eau, l'état du brouillard, les types de gaz 3, dans chaque sens, la proportion de taille de la quantité de pulvérisation peut être ajustée, de manière à former une chaîne de processus de trempe plus complète, la taille, la manière et le temps de la trempe par pulvérisation est contrôlée par ordinateur, peut s'adapter à une variété de spécifications du processus de trempe des rouleaux de support.

La partie injection et trempe de la structure globale adopte un mouvement mécanique, en fonction de la taille du diamètre extérieur du rouleau de support à tout moment pour ajuster la distance d'injection et de trempe, de sorte que la pression de surface et la densité des différentes spécifications du rouleau sont les mêmes, pour assurer l'unité de la qualité de la pièce.

(4) Commande électrique

Le contrôle électronique de la machine de trempe par chauffage par induction à rouleaux de support vertical est composé du fonctionnement de la machine, du chauffage à fréquence intermédiaire, du refroidissement de l'équipement, du refroidissement par trempe par pulvérisation, du contrôle de la température en boucle fermée, du PLC et du système informatique. Le fonctionnement de l'équipement peut non seulement être un fonctionnement automatique en ligne par l'ordinateur de contrôle principal, mais peut également être contrôlé étape par étape indépendamment.

En fonctionnement en ligne, les paramètres de processus sont transmis de l'ordinateur à L'API, l'API envoie des instructions pour contrôler le démarrage et l'arrêt et le fonctionnement de chaque pièce, et chaque paramètre, état et température en fonctionnement sont affichés à partir de l'écran de l'ordinateur, et les données de fonctionnement seront enregistrées dans l'ordinateur pendant une longue période. La partie contrôle dispose d'un système complet de détection et d'enregistrement des informations et est équipée d'un système de contrôleur d'interface pour la gestion du réseau avec un ordinateur de second niveau, le contrôle logique et le système de détection d'état du système électrique et des instruments du système.

3. Effet d'application pratique

(1) Processus de traitement thermique à température différentielle

Le rouleau de support doit être préchauffé à 350 ~ 500 ℃ dans le four à caisson avant le chauffage différentiel par induction rapide (le préchauffage peut uniformiser la température à l'intérieur et à l'extérieur du rouleau). Après le préchauffage, par chauffage par induction rapide, une couche chauffante de 810 ~ 940 ℃ est formée sur la surface du rouleau jusqu'à la profondeur de la couche de 190 mm, ce qui provoque la différence de température entre l'intérieur et l'extérieur de la pièce et réduit ainsi la contrainte thermique causée par le chauffage.

Après préchauffage, le rouleau de support est transféré dans le four à induction à température différentielle, en passant par trois étapes :

(1) chauffer rapidement la température de préchauffage à la température de consigne du processus, de la surface du rouleau à une profondeur de 70 mm et est simultanément chauffé par induction électromagnétique, pour former une couche de stockage d'énergie à haute température de surface, pour fournir une puissance thermique pour la température à la conduction intérieure.

Une fois que la couche chauffante de surface a passé le point de Curie, la puissance est augmentée et la conservation de la chaleur commence. À ce moment, la zone de stockage d'énergie est encore étendue à 90 mm. Pendant ce temps, la chaleur de la couche de stockage d'énergie à haute température est conduite vers l'intérieur, et le temps de conservation de la chaleur détermine la profondeur de la couche austénitisée requise.

(3) après la conservation de la chaleur de la pièce, passez à la position de trempe par pulvérisation pour une forte trempe au jet d'eau; Lorsque la température de la couche superficielle de la pièce tombe au premier point de transition du processus, le mode de pulvérisation d'eau forte est transformé en mode de pulvérisation forte. Lorsque le deuxième point de transition du processus est atteint, le mode de pulvérisation forte est changé en mode de pulvérisation faible. Peut faire la pièce pour obtenir le meilleur effet de trempe.

Remarque : La durée de conservation de la chaleur est déterminée en fonction du diamètre du rouleau, des exigences de profondeur de la couche de durcissement et de la vitesse de montée en température réelle. Un temps de conservation de la chaleur trop long entraînera une température trop élevée du noyau du rouleau et le processus contrôle la température du noyau du rouleau <600 ℃.

La couche austénitisée est au moins 2 fois plus profonde que la couche durcie requise de sorte que la couche durcie obtenue après trempe ait suffisamment d'espace de distribution de couche de transition douce, la couche durcie et la couche de transition dans la zone de contrainte de compression, et le pic de contrainte de traction à la intérieur, de sorte que la couche de surface a et améliore considérablement les performances anti-fatigue.

La machine-outil verticale à température différentielle par induction présente des économies d'énergie évidentes et une qualité de produit élevée. Dans le même temps, l'huile de four à température différentielle conventionnelle ou le gaz naturel causeront plus ou moins une pollution de l'environnement, tandis que le chauffage par induction de la machine-outil verticale pollue l'environnement, la protection de l'environnement à faible teneur en carbone. De plus, on peut voir intuitivement à partir de la figure 5 que l'adoption d'une machine-outil verticale à température différentielle par induction peut considérablement raccourcir le temps de chauffage du rouleau de support, réduire l'intensité du travail des travailleurs et améliorer l'efficacité de la production.

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