軸承鋼管坯中頻感應自動加熱方法

2023-05-25 14:53:06

專利名稱：軸承鋼管坯中頻感應自動加熱方法
技術領域：
本發明涉及軸承鋼管坯中頻感應自動加熱方法。具體地說是採用 中頻感應加熱原理對軸承鋼管坯進行自動加熱的方法。
二背景技術：
我國目前生產軸承鋼管的傳統加熱方法是採用發生爐煤氣一一 斜底爐加熱軸承鋼管坯。斜底爐加熱生產流程如下煤一土煤氣一 燃燒管坯，以對流和輻射方法獲得熱量傳導升溫一熱軋軸承鋼管。 其弊端主要有發熱值較低，燃燒過程不穩定，爐溫不均勻，能源 消耗大，燃料利用率低；加熱速度慢，溫度波動大，溫度不易控制; 氧化皮厚，材料浪費大；需要人工不斷的翻料，作業條件差；佔地 面積大；開爐要預熱(耗能)；管坯離層、摺疊缺陷不可避免，從 而造成廢品率高，成品率低。採用此方法生產軸承鋼管，生產工藝 落後，汙染嚴重，不符合國家環保政策的要求。安全運行方面，存 在三大危害易燃、易爆、有毒，在生產和使用過程中存在較大的 安全隱患。總之，採用發生爐煤氣一_斜底爐加熱軸承鋼管坯，不 可避免會產生管坯兩端溫度高，穿管容易造成局部離層、摺疊，由 於溫度不能控制，導致生產出來的軸承鋼管質量得不到保證，只能 生產低品質的軸承鋼管。
三
發明內容
針對上述加熱軸承鋼管坯的傳統加熱方法採用發生爐煤氣—— 斜底爐存在的種種弊病，本發明提供一種利用中頻感應加熱原理， 配合成熟的PLC可編程序控制器，依據軸承鋼材料特性，設計中頻 感應加熱爐，採用分段加熱的方法，對全線實施自動控制，使被加 熱的軸承鋼管坯升溫嚴格按設計的溫度曲線進行，加熱好的管坯芯 表溫差小於15。C，頭尾溫差小於3(TC，能完全滿足熱軋穿孔對管坯 的溫度要求的軸承鋼管坯中頻感應自動加熱方法。
本發明軸承鋼管坯中頻感應自動加熱方法採用的技術方案包
括感應加熱爐4，加熱床5，出料機械手6，三路分選機械7，操作 臺8，紅外測溫系統9，中頻電源IO，計算機系統ll等。其特徵是 將感應加熱爐4分為三個爐段即預熱爐段4. 1、升溫爐段4.2、均 溫爐段4.3，預熱爐段4. 1設定管坯溫度《800。C，升溫爐段4.2設 定管坯溫度在1000°C 1050°C，均溫爐段4. 3設定管坯溫度在1050 。C 1150。C;各加熱爐段均設置在加熱床5上，各加熱爐段通過引 出導電排4. 16與加熱床5連接，並通有中頻電源10提供的中頻電 流，感應加熱爐4的出口處設有紅外測溫系統9及出料機械手6，出 料機械手6下部設有三路分選機械7，中頻電源10與操作臺8分別 設置在加熱床5二側，計算機系統11設置在監控室內，通過專用通 訊電纜與操作臺8相連。所述的三路分選機械7的構造為過溫翻 板7. 1與過溫氣缸7.2連接，下部設有過溫通道7.3，欠溫翻板7.4 與欠溫氣缸7.5連接，下部設有欠溫通道7.6，上述另件均設在機架 7.7上，過溫翻板7. 1、欠溫翻板7.4、合格過渡板7.8成一斜線布 置，合格過渡板7. 8的下部設有合格通道7. 9，合格通道7. 9設有合 格管坯傳送裝置7.10，上述另件均設在機架7. ll上。 本發明的優點如下
本發明通過合理設計升溫曲線——體現在感應加熱爐4的設計 中，精確控制升溫速度，使被加熱的軸承鋼管坯在感應加熱爐4內 的升溫嚴格按設計好的加熱規範進行，不同溫度段分段加熱，熱透 均勻，保證被加熱的管坯芯表溫差小於15'C，頭尾溫差小於3(TC，
完全滿足熱軋穿孔對管坯的溫度要求。本發明充分利用中頻感應加 熱的特點具有加熱時間短，加熱溫度精確，氧化脫碳燒損小於0. 5% ——節材，佔地面積小，隨開隨停，免除了開機等待時的能量消耗 ——節能，作業環境好，沒有粉塵，無公害綠色加熱，定額人員少， 自動化程度高，大大減輕勞動強度。本發明能適用於機械自動化生
產流程，是一種先進的加熱工藝，是生產高品質軸承鋼管的有效方 法。按本發明加熱方法製造軸承鋼管，能有效地提高軸承鋼管品質，
大大提高成品率，延長軸承的使用壽命；節約能源、材料消耗，改
善作業環境，降低工人勞動強度。
本發明自動加熱方法有益效果歸納如下
a) 芯表溫差小(《15°C)
b) 頭尾溫差小(《30°C)
c) 可以任意設定溫度，在1100。C士5(TC範圍任意一點設定溫度， 設定溫度值的變化控制在才± l(TC 。
d) 可以改善金相結構，改善帶狀物分布在0.5級；
e) 生產出的軸承鋼管，沒有離層現象，這是用傳統方法發生爐 煤氣——斜底爐加熱所不能及的。
f) 環保與人的勞動作業條件，中頻加熱遠遠優於煤氣斜底爐。
g) 綜合能耗低。
h) 感應加熱爐可以方便實現機械、自動化、精確化生產。
i) 可以用計算機系統監視中頻爐對實心管坯加熱的結果，並分 析、儲存、列印運行參數，有利於軸承鋼管生產過程中質量的管 理，並使軸承鋼管產品質量具有可追溯性。
四

圖1為軸承鋼管坯中頻感應自動加熱方法總裝圖2為軸承鋼管坯中頻感應自動加熱方法中三路分選機械總裝
圖1中另件名稱1、上料機械系統；2、進料機械系統；3、進 料機；4、感應加熱爐(包括預熱爐4. 1;升溫爐4.2;加熱爐4.3); 5、加熱床；6、出料機械手；7、三路分選機械；8、操作臺；9、紅 外測溫系統；10、中頻電源；20、計算機系統。
圖2中另件名稱7.1、過溫翻板；7.2過溫氣缸；7.3、過溫通
道；7.4、欠溫翻板；7.5、欠溫氣缸；7.6、欠溫通道；7.7、機架； 7.8、合格過渡板；7.9、合格通道；7. 10、合格管坯傳送裝置；7. 11、 機架。
五具體實施例方式
下面結合附圖對本發明軸承鋼管坯中頻感應加熱方法的實施過 程作進一步說明
軸承鋼管坯由上料機械系統1按節拍送入進料機械系統2，由進
料機3將管坯勻速送入感應加熱爐4中，感應加熱爐4通有中頻電 源IO提供的中頻電流，管坯在感應加熱爐4中的交變磁場作用下， 產生感應電流而發熱，這個發熱是在金屬內部形成，所以較火焰爐 加熱速度快。依據軸承鋼材GCrl5材料特性，坯料尺寸，控制輸入 每段電爐的能量就能控制軸承鋼管坯的升溫速度和溫度高低在預 熱爐段控制溫度《80(TC緩慢加熱，使其與軸承鋼材GCrl5特性相匹 配，因為在低溫段，軸承鋼的導熱性差，使軸承鋼不因加熱速度過 快而產生金屬裂紋；在升溫爐段控制溫度在1000。C 105(TC進行快 速加熱；在均溫爐段控制溫度在1080°C 1150°C，此時加熱主要目 的是保證管坯斷面和長度方向的均勻性，即減少管坯芯表溫差與頭 尾溫差，改善金屬組織結構，穩定在設定溫度士1(TC下工作(例1080 °C±10°C)，使被加熱管坯出加熱爐時芯表溫差小於15。C，頭尾溫差 小於30°C。
使用過程
啟動計算機系統11，進入監控程序，在操作臺8上啟動中頻電 源10，按軸承鋼管坯規格，在操作臺8上輸入送料速度，將中頻電 源10功率升至所需值，系統進入自動運行狀態。軸承鋼管坯由上料 機械系統l,按節拍自動送入進料機械系統2，進料機3按操作臺8 給定的速度將管坯勻速送入感應加熱爐4中，感應加熱爐4通有中 頻電源10供給的中頻電流，管坯通過感應加熱爐4時由於交變磁場
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作用，產生感應電流而發熱，管坯出加熱爐4時首先被紅外測溫系
統9檢測，檢測到的信號送至操作臺8中由PLC進行處理，利用溫 度閉環控制管坯的溫度在設定範圍內，同時出料機械手6按預置的 運行程序將管坯快速拉出，三路分選機械7按操作臺8的指令作出 相應動作，過程如下過溫時，過溫氣缸7.2動作，過溫翻板7.1 拉下，過溫通道7.3打開，過溫管坯進入過溫通道7.3;欠溫時，欠 溫氣缸7.5動作，欠溫翻板7.4拉下，欠溫通道7.6打開，欠溫管 坯進入欠溫通道7. 6;只有合格溫度的管坯經合格過渡板7. 8進入合 格通道7. 9送入穿孔機熱軋穿管。計算機系統11通過通訊接口與PLC 連接，對裝置運行參數進行實時監控、數據統計、儲存——建立電 子檔案。
正常情況下，上料機械系統1中軸承鋼管坯不斷料，則整個工 作周而復始進行，合格溫度的管坯源源不斷供給熱軋穿孔機穿管。 如缺料及其他故障，系統能自動停止工作，待故障排除重新開始工 作。
權利要求
1、軸承鋼管坯中頻感應自動加熱方法，包括感應加熱爐(4)，加熱床(5)，出料機械手(6)，三路分選機械(7)，操作臺(8)，紅外測溫系統(9)，中頻電源(10)，計算機系統(11)，其特徵是將感應加熱爐(4)分為預熱爐段(4.1)、升溫爐段(4.2)、均溫爐段(4.3)，在預熱爐段(4.1)設定管坯溫度為≤800℃，在升溫爐段(4.2)設定管坯溫度為1000℃～1050℃，在均溫爐段(4.3)設定管坯溫度為1050℃～1150℃，各加熱爐段均設置在加熱床(5)上，各加熱爐段通過引出導電排(4.16)與加熱床(5)連接，各加熱爐段通有中頻電源(10)提供的中頻電流，感應加熱爐(4)的出口處設有紅外測溫系統(9)及出料機械手(6)，出料機械手(6)下部設有三路分選機械(7)，中頻電源(10)與操作臺(8)分別設置在加熱床(5)二側，計算機系統(11)設置在監控室內，通過專用通訊電纜與操作臺(8)相連。
2、 按權利要求l所述的自動加熱方法，其特徵是三路分選機械 (7)的構造為過溫翻板(7. 1)與過溫氣缸(7.2)連接，下部設有過溫通 道(7.3)，欠溫翻板(7.4)與欠溫氣缸(7.5)連接，下部設有欠溫通道 (7. 6)，上述另件均設在機架(7. 7)上，過溫翻板(7. 1)、欠溫翻板(7. 4)、 合格過渡板(7.8)成一斜線布置，合格過渡板(7.8)的下部設有 合格通道(7.9)，合格通道(7.9)設有合格管坯傳送裝置(7.10)， 上述另件均設在機架(7.11)上。
全文摘要
本發明涉及軸承鋼管坯中頻感應自動加熱方法，它的技術要點是將感應加熱爐分為預熱爐段、升溫爐段、均溫爐段，在預熱爐段控制溫度為≤800℃，升溫爐段控制溫度為1000℃～1050℃，均溫爐段控制溫度為1050℃～1150℃。各加熱爐段均設置在加熱床上，各加熱爐段通有中頻電流，感應加熱爐的出口處設有紅外測溫系統及出料機械手，出料機械手下部設有三路分選機械。本發明通過設計升溫曲線，精確控制各爐段升溫速度，不同溫度段分段加熱，保證被加熱的軸承鋼管坯芯表溫差小於15℃，頭尾溫差小於30℃。本發明具有加熱時間短、加熱溫度精確、作業環境好、自動化程度高、工人勞動強度小，適用於機械化自動化生產流程，是生產高品質軸承鋼管的有效方法。
文檔編號C21D9/70GK101376918SQ20071007053
公開日2009年3月4日 申請日期2007年8月27日 優先權日2007年8月27日
發明者張志遠 申請人:張志遠