高錳鋼轍叉熱處理系統及熱處理工藝的製作方法

2023-06-01 11:10:06 1

專利名稱：高錳鋼轍叉熱處理系統及熱處理工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鐵路專用高錳鋼轍叉熱處理系統及熱處理工藝，屬鐵路專用高錳鋼轍叉製造領域。
背景技術：
重油加熱本申請人在高錳鋼轍叉水韌處理時採用重油為燃料加熱。其存在的不足之處一是隨著石油價格的上漲，重油的質量較以前相比，在不斷下降，燃燒過程中熱值低且加熱不穩定；二是重油加熱，不僅造成環境嚴重汙染，而且工作環境相當惡劣，影響操作人員的身體健康；三是採用手工操作，加熱過程中熱電偶溫度顯示的同步性、重油流量的控制、低溫階段的反覆拉爐等，都在一定程度上不僅增加了加熱過程的人為因素，而且由於質量主要靠人工手動操作控制，人為影響質量的因素多不僅直接影響到產品熱處理質量，而且無法確保產品質量的一致性；四是勞動強度大；五是能耗高，由於當前重油的燃燒值低，在水韌處理加熱時所需的重油量大，能耗高；六是水韌處理每爐高錳鋼轍叉需耗時20個小時左右，效率低；七是溫控精度低，由於重油加熱爐的低溫均溫溫控精度為±40℃，高溫溫控精度＞±40℃，因此直接影響熱處理的質量。

發明內容
設計目的避免背景技術中的不足之處，提供一種高錳鋼轍叉熱處理系統及熱處理工藝，一是採用天然氣取代重油加熱，降低能耗、最大限度地避免對環境的汙染和對操作人員的身體損害；二是採用自動檢測、自動控制系統取代人工操作，達到熱處理過程中自動檢測、控制，不僅精度高、效率高、熱處理質量可靠，而且質量的一致性好。
設計方案為了實現上述設計目的。1、採用天然氣加熱採用目前國家大力推廣使用的清潔能源——天然氣，其具有環境汙染小，成本低，燃燒穩定性好。2、全過程數位化計算機控制①通過4支熱電偶採集爐膛溫度，經過計算機運算確定控制溫度，控制溫度通過計算機設定工藝進行比對，通過PID控制使溫升曲線同工藝曲線嚙合。達到數位化的工藝控制。②控制方法使通過溫度檢測質同工藝質的比對，輸出參數控制脈衝控制器，脈衝控制器輸出控制信號控制比例閥，比例閥導致空氣壓力、流量發生變化，聯調燃氣比例閥，最終達到控制燃燒能力。同時，再附加爐壓和風機變頻控制，達到溫度的工藝控制。3、爐體改進將原來重油有燃燒室熱處理爐改造為空氣預熱，無燃燒室加熱式，整個過程無需拉反覆，縮短了工藝時間(縮短了約7小時)。4、採用比例燃燒控制節約能源，減少了工件的脫碳，提了高產品內在質量。5、脈衝式燃燒控制通過大小火轉換，節約能源，溫控精度高，範圍寬，大小火轉換過程中充分攪拌爐氣溫度，縮短加熱時間，爐體均溫性好。6、可靠的安全報警機制整個系統設計了，燃氣高低壓保護環節，可靠的火焰檢測和熄火保護機制，完善的爐膛壓力和風路壓力控制措施，可靠的系統燃氣檢漏方案。保證了熱處理爐安全可靠運行。
技術方案1高錳鋼轍叉熱處理系統，它包括高錳鋼熱處理爐，高錳鋼處理爐的爐壁兩側或三側設有多個燃氣噴嘴，多個燃氣噴嘴的燃氣進氣嘴分別通過截止閥、比例閥與天然氣輸送管道連通，多個燃氣噴嘴的空氣進氣嘴分別通過截止閥、比例閥與空氣輸送管道連通，多個熱電偶傳感器分布在高錳鋼處理爐內且用於採集爐膛溫度，多個熱電偶傳感器採集的信號經PLC(可編程序控制器)至計算機且與計算機內設定的工藝參數曲線進行比對、通過PID(比例積分微分調節器)控制系統使高錳鋼熱處理爐內的溫升曲線同計算機設定的工藝參數曲線嚙合。
技術方案2高錳鋼轍叉熱處理工藝，高錳鋼轍叉經造型、澆注、開箱清砂後運往熱處理工位，由熱處理組專人將同爐轍叉整齊、牢固碼放好，每層轍叉墊專用墊鐵且數量不少於4塊，碼放層數不超過5層，同爐次澆注的各種試件同轍叉一起入窯，普通高錳鋼轍叉入窯三次拉反覆，即每次窯內外各停留10分鐘，溫度控制在≤(350±20)℃，均溫2小時後，以＜60℃/h速度升溫加熱至(650±20)℃時均溫1小時，然後以＜150℃/h的速度繼續升溫至(1070±20)℃，保溫2小時後即打開窯門啟動吊具。轍叉起吊後應迅速入水，在空氣中停留時間應小於60秒，轍叉入水後，池中水應不停攪動，轍叉在水中停留時間不得小於20分鐘，轍叉出水時，水韌池不得大於60℃，水韌處理完成後出水進熔解工位。
本發明與背景技術相比，一是採用溫度主環控制(溫度採集子系統)，外加兩個付環控制(負壓採集控制子系統---爐膛負壓、風壓採集控制子系統---鼓風變頻)，控制溫度以爐膛平均溫度為參量進行控制，多參量控制，使幹擾工業爐影響影響產品的主要參量-----爐溫均勻性、溫度可控性得到有效實現，達到±5℃均勻性的最終工藝參量；二是工藝可控性好(採取平均溫度為控制參量)，節能效果50％以上；三是徹底解決了對環境的汙染，環保汙染物排放下降50％以上；四是大大地降低了操作人員的勞動強度，從根本上改善操作人員的工作環境；五是實現了熱處理過程中的自動檢測、控制，不僅精度高、效率高，而且熱處理質量可靠、一致性好。


圖1是高錳鋼轍叉熱處理系統的方框示意圖。
圖2是高錳鋼轍叉熱處理系統中高錳鋼熱處理爐的結構示意圖。
圖3是高錳鋼熱處理工藝的曲線示意圖。
具體實施例方式實施例1參照附圖1和2。高錳鋼轍叉熱處理系統，它包括臺車10，高錳鋼處理爐9的爐壁兩側或三側設有多個燃氣噴嘴7，多個燃氣噴嘴7的燃氣進氣嘴分別通過截止閥5、比例閥4與天然氣輸送管道3連通，截止閥5和比例閥4間串有射流器6且射流器中間進氣嘴通過管道與空氣管道連通；多個燃氣噴嘴7的空氣進氣嘴分別通過截止閥5、比例閥4與空氣輸送管道1連通，多個熱電偶傳感器8分布在高錳鋼處理爐9內且用於採集爐膛溫度，多個熱電偶傳感器8採集的信號經PLC(可編程序控制器)至計算機且與計算機內設定的工藝參數曲線進行比對、通過PID(比例積分微分調節器)控制系統使高錳鋼熱處理爐內的溫升曲線同計算機設定的工藝參數曲線嚙合。天然氣輸送管道的輸入端設有天然氣調壓站12。空氣輸送管道的輸入端與風機13出風口連通。PLC控制系統是由溫度採集子系統、負壓採集控制子系統、風壓採集控制子系統、溫控脈衝空燃閥控制子系統及PLC構成；溫度採集子系統中熱電偶採集到的溫度信號經多點溫度控制器、分配器，一路輸入至溫控脈衝空燃閥控制子系統中的溫度過程控制儀的信號輸入端，一路輸入至PLC的信號輸入端；負壓採集控制子系統中負壓差壓控制器採集到的負壓差壓信號經PLC至計算機信號輸入端，經計算機處理後經PLC控制煙道閘板11的工作與否，煙道閘板負壓差壓信號輸送至負壓差壓控制器；風壓採集控制子系統中鼓風壓力控制器採集到的風壓信號經PLC輸入至計算機信號輸入端，經計算機處理後經PLC控制風機的工作頻率且將風機的工作頻率輸入到鼓風壓力控制器的信號輸入端；溫控脈衝空燃閥控制子系統中溫度過程控制儀分別接收溫度採集子系統及PLC的輸出信號且通過脈衝控制器和比例閥控制空燃比例閥的工作與否及燃燃溫度，也就是說，轉換開關輸出參數控制脈衝控制器，脈衝控制器輸出控制信號控制比例閥，比例閥導致空氣壓力、流量發生變化，聯調燃氣比例閥，同時，控制爐壓和風機變頻控制，最終達到控制燃燒能力。高錳鋼熱處理爐的製作工藝系現有技術，在此不作敘述。各控制電路、熱處理工藝參數選擇、曲線的設定均系現有技術的開發利用，在此不作詳細敘述。各類傳感器均系現有技術，在此不作詳細敘述。
實施例2參照附圖1和3。高錳鋼轍叉熱處理工藝，高錳鋼轍叉經造型、澆注、開箱清砂後運往熱處理工位，由熱處理組專人將同爐轍叉整齊、牢固碼放好，每層轍叉墊專用墊鐵且數量不少於4塊，碼放層數不超過5層，同爐次澆注的各種試件同轍叉一起入窯，普通高錳鋼轍叉入窯三次拉反覆，即每次窯內外各停留10分鐘，溫度控制在≤(350±20)℃，均溫2小時後，以＜60℃/h速度升溫加熱至(650±20)℃時均溫1小時，然後以＜150℃/h的速度繼續升溫至(1070±20)℃，保溫2小時後即打開窯門啟動吊具。轍叉起吊後應迅速入水，在空氣中停留時間應小於60秒，轍叉入水後，池中水應不停攪動，轍叉在水中停留時間不得小於20分鐘，轍叉出水時，水韌池不得大於60℃，水韌處理完成後出水進熔解工位。
需要理解到的是上述實施例雖然對本發明作了比較詳細的說明，但是這些說明只是對本發明的簡單說明，而不是對本發明的限制，任何不超出本發明實質精神內的發明創造，均落入本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種高錳鋼轍叉熱處理系統，它包油高錳鋼熱處理爐，其特徵是高錳鋼處理爐的爐壁兩側或三側設有多個燃氣噴嘴，多個燃氣噴嘴的燃氣進氣嘴分別通過截止閥、比例閥與天然氣輸送管道連通，多個燃氣噴嘴的空氣進氣嘴分別通過截止閥、比例閥與空氣輸送管道連通，多個熱電偶傳感器分布在高錳鋼處理爐內且用於採集爐膛溫度，多個熱電偶傳感器採集的信號經PLC至計算機且與計算機內設定的工藝參數曲線進行比對、通過PID控制系統使高錳鋼熱處理爐內的溫升曲線同計算機設定的工藝參數曲線嚙合。
2.根據權利要求1所述的高錳鋼轍叉熱處理系統，其特徵是PLC控制系統是由溫度採集子系統、負壓採集控制子系統、風壓採集控制子系統、溫控脈衝空燃閥控制子系統及PLC構成；溫度採集子系統中熱電偶採集到的溫度信號經多點溫度控制器、分配器，一路輸入至溫控脈衝空燃閥控制子系統中的溫度過程控制儀的信號輸入端，一路輸入至PLC的信號輸入端；負壓採集控制子系統中負壓差壓控制器採集到的負壓差壓信號經PLC至計算機信號輸入端，經計算機處理後經PLC控制煙道閘板的工作與否，煙道閘板負壓差壓信號輸送至負壓差壓控制器；風壓採集控制子系統中鼓風壓力控制器採集到的風壓信號經PLC輸入至計算機信號輸入端，經計算機處理後經PLC控制風機的工作頻率且將風機的工作頻率輸入到鼓風壓力控制器的信號輸入端；溫控脈衝空燃閥控制子系統中溫度過程控制儀分別接收溫度採集子系統及PLC的輸出信號且通過脈衝控制器和比例閥控制空燃比例閥的工作與否及燃燃溫度。
3.根據權利要求1或2所述的高錳鋼轍叉熱處理系統，其特徵是轉換開關輸出參數控制脈衝控制器，脈衝控制器輸出控制信號控制比例閥，比例閥導致空氣壓力、流量發生變化，聯調燃氣比例閥，同時，控制爐壓和風機變頻控制，最終達到控制燃燒能力。
4.根據權利要求1所述的高錳鋼轍叉熱處理系統，其特徵是天然氣輸送管道的輸入端設有天然氣調壓站。
5.根據權利要求1所述的高錳鋼轍叉熱處理系統，其特徵是空氣輸送管道的輸入端與風機出風口連通。
6.一種高錳鋼轍叉熱處理工藝，高錳鋼轍叉經造型、澆注、開箱清砂後運往熱處理工位，由熱處理組專人將同爐轍叉整齊、牢固碼放好，每層轍叉墊專用墊鐵且數量不少於4塊，碼放層數不超過5層，同爐次澆注的各種試件同轍叉一起入窯，其特徵是普通高錳鋼轍叉入窯三次拉反覆，即每次窯內外各停留10分鐘，溫度控制在≤(350±20)℃，均溫2小時後，以＜60℃/h速度升溫加熱至(650±20)℃時均溫1小時，然後以＜150℃/h的速度繼續升溫至(1070±20)℃，保溫2小時後即打開窯門啟動吊具。轍叉起吊後應迅速入水，在空氣中停留時間應小於60秒，轍叉入水後，池中水應不停攪動，轍叉在水中停留時間不得小於20分鐘，轍叉出水時，水韌池不得大於60℃，水韌處理完成後出水進熔解工位。
全文摘要
本發明涉及一種鐵路專用高錳鋼轍叉熱處理系統及熱處理工藝，高錳鋼處理爐的爐壁兩側或三側設有多個燃氣噴嘴，多個燃氣噴嘴的燃氣進氣嘴分別通過截止閥、比例閥與天然氣輸送管道連通，多個燃氣噴嘴的空氣進氣嘴分別通過截止閥、比例閥與空氣輸送管道連通，多個熱電偶傳感器分布在高錳鋼處理爐內且用於採集爐膛溫度，多個熱電偶傳感器採集的信號經PLC至計算機且與計算機內設定的工藝參數曲線進行比對、通過PID控制系統使高錳鋼熱處理爐內的溫升曲線同計算機設定的工藝參數曲線嚙合。
文檔編號C21D1/18GK1869256SQ20061008760
公開日2006年11月29日 申請日期2006年6月13日 優先權日2006年6月13日
發明者郭雲奇, 張洲旭, 胡小斌, 同亞勇, 張彥, 張貝 申請人:中鐵寶橋股份有限公司