南京攝山電爐總廠生產密封箱式多用爐已有20多年歷史,依靠技術進步,通過分析對比、消化吸收國內外新技術新工藝,結合我國國情,自主創(chuàng)新,研發(fā)成功了NS88-900系列的滴注式氣氛密封箱式多用爐(簡稱多用爐)和微機控制密封箱式多用爐機組(簡稱多用爐機組),產品榮獲國家優(yōu)秀新產品獎和優(yōu)秀機械電子產品稱號,已經進入國際市場。
多用爐是本機組的主要設備,可以單獨使用。它由加熱室、前室、淬火槽及推拉料機構等所組成。前室既是裝料的過道,又是工件的淬火室,其下方是淬火槽。前室和加熱室之間由密封良好的閘門隔開。
多用爐機組由多用爐、清洗機、回火爐、裝卸料車、移動小車及計算機控制系統(tǒng)所組成。多用爐可以一爐多用,有著廣泛的適應性,可以進行鋼件的滲碳、碳氮共滲及光亮淬火等熱處理,多用爐機組尤其適用于大批量生產的零部件、薄壁工件、實心工件以及表面碳濃度及滲層深度要求精確控制的各類工件。
多用爐機組的生產柔性大,可以單列或雙列組合布置,以適應不同工藝和生產能力的需要。
對于同一爐次、爐膛內不同位置放置的工件及不同爐次處理的工件的質量(包括硬度、畸變、滲層、淬硬層等)的分散度也是一臺熱處理設備優(yōu)劣的重要標志。美國2020年的熱處理就有熱處理質量分散度達到零(非常小)的目標。為此,就要求對熱處理爐的測量控制精確度,有效加熱區(qū)溫度均勻度、生產節(jié)拍的穩(wěn)定性、加熱和冷卻介質、爐氣碳勢、鋼件碳濃度梯度等施行嚴格的限定、精確的計算機模擬和適時的自適應控制。
多用爐機組的微機控制系統(tǒng)由管理微機、控制微機及程控執(zhí)行系統(tǒng)所組成,分別完成參數(shù)管理、氣氛控制及動作執(zhí)行等功能。三大系統(tǒng)通過通訊線路及協(xié)議軟件構成一個完整的系統(tǒng),從而實現(xiàn)多用爐機組的智能化控制。
眾所周知,計算機能夠解決熱處理生產過程中的許多問題,在本多用爐機組中,全中文界面的計算機控制系統(tǒng),可以進行工藝程序和工藝參數(shù)的優(yōu)化、工藝的制定、編輯及存儲調用以及過程的模擬和控制;可以對爐子進行監(jiān)控,實現(xiàn)多用爐的群控,實現(xiàn)人機對話,確保爐子的正常運行;可對各種數(shù)據記錄和分析,保證熱處理質量;可以實現(xiàn)多用爐機組的無人自動化操作,并設有故障報警、記錄和故障點指示等。
多用爐機組的溫度控制含有“專家”PID調節(jié),采用調功控制模式,可對加熱爐溫度、淬火油溫度、回火爐溫度、清洗液溫度等進行精確的實時控制,其中以加熱爐溫度控制尤為重要。加熱爐溫度的控制要求精確,控制點能夠代表工件加熱的溫度。
溫度控制的準確性直接影響到工件滲碳的質量,如果滲碳溫度±10℃波動,將導致氣氛碳勢±0.07%C波動。溫度波動愈小,碳勢的波動愈小,所以提高溫度控制的精度,可以減小氣氛碳勢的波動,從而保證零件的滲碳質量。
氣氛控制,可用紅外儀和氧探頭作為傳感器進行多元控制,對氣氛碳勢、滲碳層深度做到精確控制。
對多用爐及其機組的技術創(chuàng)新,作如下的技術思考和探討:
2.1 爐子的密封性和氣氛均勻性
一臺高水平、高質量的多用爐應當具備:⑴密封性能良好;⑵氣氛穩(wěn)定,成分波動小;⑶爐溫控制精確,爐溫均勻性好;⑷監(jiān)控系統(tǒng)反映及時而準確。
無論是滲碳淬火還是光亮淬火,多用爐的密封性和氣氛的均勻性都是非常重要的性能。只有均勻而良好的氣氛才能保證工件表面滲層的均勻性、成分的一致性。爐子的密封性影響著氣氛的均勻性,最終決定著工件的熱處理質量。為了保證氣氛的均勻性,爐內必須強制循環(huán)。
我們將多用爐的爐膛把方形結構改成圓形結構,圓形爐膛的爐壁表面積同比方形爐膛小14%~19%,成形焊縫減少60%,可減少因焊接不良或膨脹不一的漏氣隱患。圓形爐膛無貯氣死角,提高了爐內氣氛的均勻性,同時也提高了熱能的利用率,節(jié)省了電耗。
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