氮基气氛辊棒炉热处理生产线的开发研制

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欢迎访问e展厅 展厅 3 热处理设备展厅 退火炉, 渗碳炉, 盐浴炉, 真空炉, 淬火炉, ... 1998年9月由洛轴集团公司研制的氮基气氛辊棒炉热处理生产线在某轴承用户通过验收，投入了生产运行，下面就对该生产线作一简介。 一、生产线概况 1、技术规格 加工范围。 套圈：125mm≤φ≤750mm，高度12~25mm，单件（盘）重≤85kg 滚子：φ24mm~φ80mm，长度20~120mm 实际上，φ750mm以下，高度200mm以下，单重85kg以下的套圈、滚子、钢球均可加工，小的可以装盘生产。 辊棒直径：φ35mm，中心距0mm，每批装料尺寸为750mm×750mm×250mm 生产率：400~450kg/h 保护气：氮气含O2≤5ppm，富化气：C2H5OH裂解气工件通过时间。淬火炉：40~150min（无级） 回火炉：60~360min（无级） 全线占地面积：长25000mm，宽12000mm 2、生产线组成 上料台→前清洗机→淬火机→热油淬火槽→冷油槽→后清洗机→回火炉→卸料台→冷却小车、控制盘、液压站等组成。 3、各主要设备的技术规格和结构情况 上料台： 有效装料尺寸为750mm×750mm×250mm，外形尺寸为2200mm×1200mm×1000mm 上料由人工摆放，有两盘料的位置，辊棒共34根，两侧有调位置的挡板，另外有一套油缸升降的隔板，以定好前后位置。 前清洗机： 工作室有效尺寸：长度：（除油区+冲洗区+烘干区）（1100+1100+1200）mm 通道宽度：900mm，通道高度：250mm 允许温度：除油+冲洗+烘干 80℃、80℃、120℃ 加热功率：除油区27KW，冲洗区27KW，烘干区24KW。 除油槽+冲洗槽容积：（1.35+1.35）m3 外形尺寸：3500mm×2100mm×2000mm 清洗机有三部分组成：除油区、冲洗区、烘干区，进出口与各区之间均有门隔开，这些门由一个油缸操作同时动作，除油、冲洗区都从上下喷淋，烘干区有一个风机，里面设置有导风板。 两个清洗区、烘干区均用管状加热器加热，清洗机有一套油水分离装置，使清洗液保持清洁，其关键在于驱动油膜，同时利用沉淀分离，达到较好的清洗效果。还有一套液位控制系统，当清洗液少到一定程度时可自动补充清水。 淬火加热炉： 有效工作室尺寸：8000mm×900mm×250mm 最高温度：900℃ 温度均匀性要求±12℃ 加热功率：239.1KW，其中I、II、III区64.5KW，IV区45.6KW，电辐射管加热 辊棒负荷：每根≤6.8kg 外形尺寸：9500mm×2200mm×2200mm 设备分前室和加热室两部分组成，全密封结构，前后有炉门，前室还有一门前室门，炉内有八盘料的位置，常保持七盘料。为控制进出料，在进料端各有一工件探测器及光电管（双保险），有两大进气口，一在炉膛下部，靠近出料端；一在两侧通道，另外在光电管处，还有防碳黑沉积的N2吹入口，富化气在炉外管道中混合。 气氛由微水仪与氧探头监测，但不能自动控制，炉后侧设一炉压测定装置，供测定炉压。 炉侧设三个窥视孔，便于观察工作在炉内的运行情况；炉顶设一修理入孔，可进入炉膛，方便维修。 炉子两侧设有两个风道，支承辊棒的轴承及传动链条均在通道内，通道内通以保护气，外侧加密封压盖，内侧靠辊棒与炉衬间隙与炉膛相通，为确保辊棒支承轴承及链条不致于因温度太高而影响工作，通道上、下两侧设风道（夹层），其内流通空气，靠一台风机促使空气流动，从而达到降温的目的。 炉衬内层采用抗渗碳砖，比重较轻，一般为0.6g/cm3、0.8g/cm3，保温材料用硅酸铝陶瓷纤维针刺毯，砌筑较为方便。 采用电辐射管加热，共57支，I~III区各15根，IV区12根，分布在炉膛辊棒上下。 温度控制采用数显PID仪表，每区均设双支热电偶，一支供数显表，另一支供六点记录仪连续记录温度，另设一单支热电偶作安全温度控制用（不到设定温度750℃，乙醇裂解气不得通入）。 淬火炉及油槽没有排气装置，靠前门打开时排出废气。 热油淬火槽： 工作室尺寸：1155mm×1000mm×250mm，最高温度：180℃ 容积V：5.6m3 加热功率：48KW 冷却水耗量：6~12m3/h 热油淬火槽由槽体、升降台架、搅拌系统、冷却系统、加热系统等组成，升降台由油缸带动升降，共设5个行程开关控制升降台架的上下运动，5位置最高，1位置最低，行程开关4是工件淬火后台架上升时到此减速，便于其平缓到达位置5，因此位置5很重要，靠它来保证升降台辊棒、淬火炉辊棒及冷热油槽过渡辊棒传动时在同一水平面上2.3位置则控制升降平台自动上下串动及串动行程。 升降台升降速度及工件在油中串动时间（即淬火时间），升降行程等均可调，方便工艺调整，升降台上辊棒带有沟槽，对工件冷却有利。 油槽设搅拌机两套，分装在两边，槽内设有导流筒，控制油流方向，搅拌速度由双速电机决定，两挡，快速1500r/min，慢速为750r/min。 冷却系统在油温升高时，冷却水电磁阀打开，电动三通阀接通板式冷却器，从而使油温降低。 热油槽淬火室是密封的，与外界空气隔绝，但通过两侧通道与炉子相连，淬火炉门打开时，保护气亦充满淬火室，故工件淬火时不会氧化。但缺点是油烟进入炉膛，污染气氛，并易造成光电管与工件探测器故障。 冷油槽： 工作室尺寸：2075mm×1000mm×250mm 工作温度：5~20℃ 油槽容积：4.9m3 冷却水耗量：10m3/h 冷油槽由槽体、升降台、搅拌机、冷冻机等组成，油槽中部有隔板，使油槽一半处于保护气体下，以便于承接从热油槽来的工件，另一半敞露在空气中，升降台升高，从热油槽来的工件进入到升降台处于密封的一半，然后升降台下降，在下部将工件送到另一边，再上升，然后再传送到槽向小车上，油槽设有一台搅拌机，促进油的循环，冷冻机把油泵打来的油进行冷却。 横向传送装置：该装置有一横向传送小车及其传动装置，小车上的辊棒没有单独的传动机构，靠刚性离合器带动随冷油槽或后清洗机一起传动。冷油槽出来的工件通过横向传送小车过渡到后清洗机中，小车上有两个微动开关用于控制工件到达位置。 后清洗机同前清洗机。 回火炉： 回火炉具有双层辊棒，这是因为回火时间比淬火时间长得多，而回火炉又不宜作得太长，所以采用双层解决这一矛盾。 炉膛有效尺寸：2×（13000mm×900mm×250mm） 常用工作温度：150~450℃ 最高工作温度：650℃ 电辐射管加热，共分4区，总功率为162.4KW，I区78KW，II、III、IV区均为28.8KW。 工件在炉中通过时间：60~360min 由于炉子是双层的，因此在回火炉进出口各设一升降台架，每个升降台架各设一套光电开关，控制工件的动作行程。工件一般先进上层，但若上层工件还未离开腾出空位，则升降台自动降下，工件进入下层，这个空位是否已经腾出的信号由凸轮（进料间距开关）发出。 当使炉温均匀，全炉共设9台风机，炉内设有导风板，可使其热风循环，达到均温目的，因回火炉高低温兼顾，为降低炉子表面温升，炉子两侧设有水冷管冷却上、下传动辊棒，冷却效果良好。 炉子前后均设有炉门，但进料门常开，高度可调，出料端门一般关闭（仅在出料时打开），炉门兼作工件探测器，当工件与炉门接触，则发出信号，使门打开，出料，然后再关闭，若工件到了炉门，而门因故打不开，则自动停止回火炉主驱动，以防挤坏炉门或使炉内工件乱套，当采取措施打开出料门后，主驱动再启动。 出料小车：若进行高温回火时，工件出炉后温度太高，不宜人工卸下，工件先传动到出料小车上，待冷却后再卸料。 液压系统： 采用进口双向变量泵，解决热油槽升降台上下串动，使工件淬火效果更好。 电气控制盘： 采用日本OMRON可编程序控制器，使全线动作控制更准确、可靠，而且维修更加方便，淬回火炉加热区温度控制采用可控硅，PID调节，节能可靠。控制盘上设有全线动作横控制屏，采用PC膜显示，新颖美观，便于观察工件运行状况。 二、生产线的特点 1、保护气氛采用氮基气氛，氮气添加少量乙醇裂解气，安全性好。 2、靠辊棒转动传递工件，大工件可直接摆放加工，小工件又可装盘处理，加工范围广。 3、传动系统中采用电磁离合器、超越离合器，由进料间距（凸轮）开关、光电开关、工件探测器、时间继电器发信号，PC机自动处理控制，从而实现位置控制及各传动系统转换，工件从上料到下料一直维持原状，无碰伤。工件在炉内的摆动功能，可防止故障时压弯棒辊，快速、慢速转换及退料倒转功能，可满足动作及工艺要求。 4、采用上下串动热油淬火与二次冷却（5-10℃），前者可提高淬火冷却速度，后者可减少残余奥氏体含量，提高加工工件的尺寸稳定性。 5、清洗及油水分离效果好，为获得良好的工件表面质量打下了基础。 6、全线中加热均采用辐射管与管状加热器，维修方便。 三、生产线使用效果 该生产线经用户验收投产使用后，经长期生产考验，该设备使用状况稳定，经济及社会效益显著。 1、热处理质量优良 向淬火炉通入高纯氮气和乙醇裂解气，采用合理的热处理工艺，处理的工件，脱贫碳层深度均小于0.05毫米，表面颜色为均匀一致灰色，其它质量指标完全符合JB 1255-91标准要求。 2、技术指标先进 淬、回火炉温度均匀性、表面温升以及淬火炉炉压均达到用户要求。 3、运行安全可靠 清洗液及淬火油温度、液位、各传动电机、淬火机和回火炉温度等控制精确，性能稳定，并设置安全报警装置，保证了整条线安全运行。 4、经济效益和社会效益显著 该生产线在保护气氛正常的情况下，产品合格率100%，表面质量好，可减少加工余量，材料利用率提高。淬、回火炉设计合理，保温性能好，节能效果明显，经济效益显著。因该生产线性能同引进设备相当，可替代进口，为国家节约大量外汇。 四、几点看法 1、该生产线热油淬火升降台的串动速度一般调在6次/分钟，但对薄壁易变形工件升降速度则必须降到3次/分钟左右，否则工件变形较大。 2、回火炉虽高低温兼顾，方便生产组织，但高温向低温转换时，全线生产能力大大降低。 3、全线采用了二十几个电磁离合器，传动系统非常复杂，据资料介绍，国外已采用变频调速方法简化了传动系统，取消电磁离合器。这一点有待于我们进一步去研究改造。 五、结束语 氮基气氛辊棒炉热处理生产线的研制成功，并顺利投产使用。生产实践表明，该设备运行可靠，具有热处理轴承零件质量好、产量高、能耗低的特点。其性能与国外设备相当，完全可以替代进口，为国家节约大量外汇，是适合于大中型轴承厂的理想热处理设备。(end)

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