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鋁合金淬火熱處理爐電爐技術方案
時間: 2024-04-30 10:31:07
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鋁合金淬火熱處理爐電爐技術方案內(nèi)容包括爐體結構、加熱元件、電氣控制系統(tǒng)、自動溫控系統(tǒng)、淬火水槽裝置及電壓功率等技術參數(shù)。
鋁合金退火熱處理電爐簡稱鋁合金淬火爐，主要用于鋁合金材質(zhì)的工件進行淬火熱處理的加熱之用，主要淬火熱處理的工件有：鋁合金棒、鋁合金管、鋁輪轂、鋁鑄件、鋁合金標準件、鋁壓鑄件等。具有爐溫均勻、升溫快、能源消耗低等優(yōu)點，目前大部分外型都是臺車式的，少數(shù)采用井式的。
一、鋁合金淬火熱處理電爐結構
鋁合金淬火熱處理爐結構由支架、爐殼、爐襯、爐門、加熱元件、通風機構、料筐提升機構、裝料小車及電、溫控系統(tǒng)等部分組成。
1、支架采用型鋼焊接而成，供擱置爐體而用。支架一側采用十字支撐，便于安裝風冷風機
2、爐殼體采用槽鋼及角鋼焊接成框架，外側板采用Q235A鋼板制作，內(nèi)側頂板采用3mmSUS304不銹鋼板制作，并焊有加強筋。爐殼內(nèi)、外壁用鐵紅酚醛漆打底，再用酚醛鋁粉漆均勻噴涂，框架結構牢固可靠，整體強度好，不易變形，外表平整光潔
爐體鋼結構后部設有爬梯，爐門立柱上設有平臺和護欄，以便于維修。
3、爐襯為全纖維結構，爐襯纖維總厚度為260mm；爐襯的纖維是采用山東魯陽運用真空甩絲法生產(chǎn)的標準型，壓縮后模塊容重≥230Kg/m3；采用科學合理的鑲裝方法，此結構少有熱橋短路現(xiàn)象出現(xiàn)，又是平疊兩種方式結合制作，氣密性較好，具有牢固可靠、維修方便、使用壽命長、節(jié)能效果好、爐體重量輕、爐體外殼溫升小等優(yōu)點。
4、加熱元件根據(jù)爐溫均勻性要求分N區(qū)合理布置，采用Cr20Ni80鎳鉻合金絲制作成波紋狀，用定型擱磚固定在爐膛內(nèi)壁上。
5、通風機構是通過安裝在爐體頂部的熱循環(huán)風機(電機功率5。5kW)，葉片采用321#耐熱不銹鋼制作，與爐膛內(nèi)的不銹鋼擋風板配合形成一個導風系統(tǒng)，作爐內(nèi)熱空氣強迫循環(huán)之用，使爐內(nèi)溫度均勻。電爐的通風機與加熱元件連鎖，即只有當通風機接通電源后，加熱元件才能通電工作，這樣可保證加熱元件能在通風循環(huán)條件下工作。
6、料筐提升機構是由電動卷揚機、環(huán)形起重鏈、滑輪組及料筐等組成。卷揚機采用快速電控卷揚機變頻控制，快繩速達37米/分，電機功率11kW，能使料筐在很短時間內(nèi)進入水中，確保工件的熱處理工藝要求，該卷揚機為點動控制，帶自鎖裝置，能在任何位置停止?；喗M安裝在爐體上部。料筐采用SUS 304#不銹鋼焊接而成，是供擱置工件用的，升溫加熱時料筐即懸掛在爐膛中間。料筐提升機構與爐門機構是連鎖控制的，即只有在爐門完全打開的狀態(tài)下(此時加熱元件的電源已被自動切斷)，提升機構才能通電運行。反之提升機構沒有上升到位，爐門電機也無法接通電源。
7、電氣控制系統(tǒng)
柜的尺寸、結構、柜面漆膜等符合行業(yè)通用標準，器件安裝、配線及各種標識都符合相關標準?？煽毓枘K、觸發(fā)器、微型繼電器、交流接觸器、快速熔斷器、中間繼電器、斷路器、限位開關、操作開關、按鈕、信號指示燈等主要控制器件和操作、顯示器件采用正泰集團、蘇州西門子或國外可靠產(chǎn)品。電流、電壓指示儀表指示靈敏、準確、可靠和壽命長?？刂乒駜?nèi)配齊與本柜器件、線路一致的電氣原理圖、接線圖，圖紙放在柜內(nèi)固定的文件盒里。柜內(nèi)裝有開門自亮檢修用日光燈。設備具備完善的傳動控制系統(tǒng)，并具備完善的自診斷、自巡檢功能。各工作狀態(tài)位置及連鎖均由西門子S7-200PLC監(jiān)測與控制。設計上具備聯(lián)所功能，只有當料框處于上升爐門壓緊狀態(tài)正常，循環(huán)風機處于打開狀態(tài)，加熱主回路才能送電加熱，溫度控制系統(tǒng)才可閉環(huán)運行。在柜上方設有明顯的安全報警閃爍燈光和柔和的聲響裝置。淬火水池循環(huán)裝置預留控制接線（24V）。
8、溫度自動控制系統(tǒng)
整體的溫度控制系統(tǒng)采用上下位的計算機與智能控制儀表組成的集散控制系統(tǒng)。上位機采用高可靠的（臺灣研華）工業(yè)控制計算機擔任，上下位控制之間采用通信協(xié)議方式通信，由上位機完成工藝設定、動態(tài)跟蹤和工藝管理，下位智能控制儀表執(zhí)行具體的測量和調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)整體設備控制系統(tǒng)運行的自動化和柔性化。每個溫區(qū)溫度由日本導電公司生產(chǎn)的FP93型單回路智能程序溫度控制器，上海國龍TCW-ZK變時基過零觸發(fā)調(diào)功器和大功率可控硅調(diào)節(jié)控制。每區(qū)溫度主控制器與該區(qū)可控硅調(diào)功器相連接。可控硅調(diào)功器進行功率調(diào)節(jié)是通過調(diào)整單位時間的波形的分布進而達到調(diào)功的目的，調(diào)功器內(nèi)采用雙向可控硅模塊控制加熱元件。各區(qū)主控儀表與上位機進行雙向通信。其輸出采用時間比例模塊直接觸發(fā)可控硅調(diào)功器控制加熱進程。
原則上所有工藝的控制參數(shù)設定全部由上位機來完成，但作為直接控制裝置——日本導電FP93可編程溫度控制器具備同時對溫度和時間統(tǒng)一編程、獨立的溫度、時間的設定和測量顯示功能。該表具有多種輸出方式和多路輸出控制功能，并可在線對手動和自動方式進行任意切換。當上位機發(fā)生故障時，各區(qū)溫度主設定控制儀表FP93可獨立地完成工藝自動控制。
9、上位機系統(tǒng)
選用昆侖通態(tài)工業(yè)控制計算機：CPU≥P4 631 3。0G/1G內(nèi)存/512MB顯卡/15"液晶彩顯觸摸屏）；主機主板和工作電源具有高可靠性和抗干擾功能。根據(jù)工件的要求，調(diào)用和編輯采用相應的加熱工藝，向下級主控溫控儀下達溫度設定值，從下級主控溫控儀采集實時的主控儀溫度。工藝過程中每一時刻的各區(qū)爐溫的狀態(tài)及其報警能實時顯示、記錄，直至工藝過程完成。
在上級機發(fā)生故障脫離上級機PC機統(tǒng)一管理的情況下，可以直接在FP93型單回路智能程序溫度控制器上設定溫度工藝曲線，據(jù)此對溫度進行編程控制。主機帶掉電保護。系統(tǒng)軟件：操作系統(tǒng)采用WindowsXP中文版。應用軟件配備：該軟件具備在熱處理工藝執(zhí)行過程中，以工件的熱處理工藝技術要求為閉環(huán)控制目標，在整個工藝執(zhí)行過程中，全部由計算機高精度控制自動運行，無需人工干預，計算機根據(jù)實時測控爐內(nèi)溫度，直至達到工藝要求。軟件具有工藝模擬運行功能，以便分析和調(diào)整工藝參數(shù)。通過調(diào)制解調(diào)器采用撥號上網(wǎng)技術即可與同類設備運行中進行工藝監(jiān)視，又可在系統(tǒng)出現(xiàn)疑難問題時由軟件編制專家在線解決。預留網(wǎng)絡接口，為企業(yè)區(qū)域網(wǎng)連接做準備。
控制系統(tǒng)界面：計算機顯示界面設有色彩美觀的系統(tǒng)全貌、參數(shù)設置、參數(shù)顯示、設定曲線、實時曲線、過程模擬、報警界面及報表定時打印和幫助工作界面，所有工作界面采用中文顯示。并將所有溫度顯示在屏幕通道上
參數(shù)設置界面：可輸入日期、班次、操作者、工件名稱、工藝編號、材料牌號、工藝溫度、工藝時間及控制調(diào)節(jié)參數(shù)、報警設置、輸出限輻等控制參數(shù)的基本設置?？蓪崿F(xiàn)對工藝進行運行、暫停和停止操作，可分區(qū)設置不同工藝，又可輸入一個工藝同時傳送到各個區(qū)。過程模擬設計界面：對于將要進行的熱處理工藝過程進行計算機模擬運行，按一定的時間步長計算顯示各時刻溫度曲線變化，可隨時暫停和繼續(xù)，以便查驗工藝過程的各階段。參數(shù)顯示界面：直觀顯示整個系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)和各主要參數(shù)(各區(qū)溫度、功率輸出、各點溫度偏差等)的測控值。實時曲線界面：對于主控溫度要實時顯示溫度和時間的變化，并具有局部放大功能，作為歷史記錄隨時調(diào)用、顯示。所有實測值具備定時存盤和打印功能，定時的時間設定(間隔時間5分鐘)可任意設定。
10、系統(tǒng)控制步驟
聲光報警→(手動)按鍵確認出爐→開爐門/水槽內(nèi)水循環(huán)→工件入水→延時3-5分鐘（可調(diào)）工件出水→移動水槽離開至上工位→工件下降/脫鉤→移動水槽離開/小車進入→(手動)確認提升→關爐門→循環(huán)風機啟動→加熱開始→升溫/恒溫/移動水槽在爐口底下等待→聲光報警
11、 爐膛結構
整個爐膛采用耐熱不銹鋼結構，材質(zhì)為SUS 304#，厚度≥3mm，爐膛內(nèi)風道寬度為200mm，內(nèi)罩不銹鋼板主要用作風機的導風作用，導流板制造成多塊結構，并用螺栓固定，不易發(fā)生變形且易于拆卸維修。
12、移動式淬火水槽
移動式淬火水槽車由一個上工位、一個淬火水槽、水循環(huán)恒溫冷卻系統(tǒng)水槽車移動機構等組成。移動水槽車整體框架采用型鋼焊接，上工位是供擱置裝料框只用，并在工位上設定位裝置。淬火水槽采用鋼板焊接，槽體不能有變形和漏水現(xiàn)象，并設置有水位溢流口、進水口、排污口等。水循環(huán)恒溫冷卻系統(tǒng)由用戶自備。
二、鋁合金淬火熱處理電爐技術參數(shù)：
一、技術參數(shù)
1、 額定功率：工作尺寸和裝載量來確定
2、 額定電壓：380V、3相、50Hz
3、 額定溫度：850℃
4、 加熱元件接法：Y
5、 加熱區(qū)數(shù)：2區(qū)
6、 控溫方式：PID過零觸發(fā)可控硅，導電FP93高精度智能儀表控溫，西門子S7-200PLC，PC計算機及聲光報警
7、 料筐尺寸（單層）：根據(jù)用戶需求確定
8、 空爐損耗功率：≤20%kw
9、 空爐升溫時間：≤2.5h
10、爐溫均勻度：≤±10℃
11、熱循環(huán)風機功率：5.5KW
12．爐門開閉電機：1.1KW
13．2T卷揚電機功率：11kW（繩速：0～37m/min/變頻可調(diào))
14．爐側表面溫升：≤40℃
15．大裝載量：根據(jù)用戶需求
16．工件淬火入水時間：≤15S(爐門開啟到位至工件全部入水)
鋁合金淬火熱處理爐結構由支架、爐殼、爐襯、爐門、加熱元件、通風機構、料筐提升機構、裝料小車及電、溫控系統(tǒng)等部分組成。
1、支架采用型鋼焊接而成，供擱置爐體而用。支架一側采用十字支撐，便于安裝風冷風機
2、爐殼體采用槽鋼及角鋼焊接成框架，外側板采用Q235A鋼板制作，內(nèi)側頂板采用3mmSUS304不銹鋼板制作，并焊有加強筋。爐殼內(nèi)、外壁用鐵紅酚醛漆打底，再用酚醛鋁粉漆均勻噴涂，框架結構牢固可靠，整體強度好，不易變形，外表平整光潔
爐體鋼結構后部設有爬梯，爐門立柱上設有平臺和護欄，以便于維修。
4、加熱元件根據(jù)爐溫均勻性要求分N區(qū)合理布置，采用Cr20Ni80鎳鉻合金絲制作成波紋狀，用定型擱磚固定在爐膛內(nèi)壁上。
5、通風機構是通過安裝在爐體頂部的熱循環(huán)風機(電機功率5。5kW)，葉片采用321#耐熱不銹鋼制作，與爐膛內(nèi)的不銹鋼擋風板配合形成一個導風系統(tǒng)，作爐內(nèi)熱空氣強迫循環(huán)之用，使爐內(nèi)溫度均勻。電爐的通風機與加熱元件連鎖，即只有當通風機接通電源后，加熱元件才能通電工作，這樣可保證加熱元件能在通風循環(huán)條件下工作。
6、料筐提升機構是由電動卷揚機、環(huán)形起重鏈、滑輪組及料筐等組成。卷揚機采用快速電控卷揚機變頻控制，快繩速達37米/分，電機功率11kW，能使料筐在很短時間內(nèi)進入水中，確保工件的熱處理工藝要求，該卷揚機為點動控制，帶自鎖裝置，能在任何位置停止?；喗M安裝在爐體上部。料筐采用SUS 304#不銹鋼焊接而成，是供擱置工件用的，升溫加熱時料筐即懸掛在爐膛中間。料筐提升機構與爐門機構是連鎖控制的，即只有在爐門完全打開的狀態(tài)下(此時加熱元件的電源已被自動切斷)，提升機構才能通電運行。反之提升機構沒有上升到位，爐門電機也無法接通電源。
7、電氣控制系統(tǒng)
柜的尺寸、結構、柜面漆膜等符合行業(yè)通用標準，器件安裝、配線及各種標識都符合相關標準?？煽毓枘K、觸發(fā)器、微型繼電器、交流接觸器、快速熔斷器、中間繼電器、斷路器、限位開關、操作開關、按鈕、信號指示燈等主要控制器件和操作、顯示器件采用正泰集團、蘇州西門子或國外可靠產(chǎn)品。電流、電壓指示儀表指示靈敏、準確、可靠和壽命長?？刂乒駜?nèi)配齊與本柜器件、線路一致的電氣原理圖、接線圖，圖紙放在柜內(nèi)固定的文件盒里。柜內(nèi)裝有開門自亮檢修用日光燈。設備具備完善的傳動控制系統(tǒng)，并具備完善的自診斷、自巡檢功能。各工作狀態(tài)位置及連鎖均由西門子S7-200PLC監(jiān)測與控制。設計上具備聯(lián)所功能，只有當料框處于上升爐門壓緊狀態(tài)正常，循環(huán)風機處于打開狀態(tài)，加熱主回路才能送電加熱，溫度控制系統(tǒng)才可閉環(huán)運行。在柜上方設有明顯的安全報警閃爍燈光和柔和的聲響裝置。淬火水池循環(huán)裝置預留控制接線（24V）。
8、溫度自動控制系統(tǒng)
整體的溫度控制系統(tǒng)采用上下位的計算機與智能控制儀表組成的集散控制系統(tǒng)。上位機采用高可靠的（臺灣研華）工業(yè)控制計算機擔任，上下位控制之間采用通信協(xié)議方式通信，由上位機完成工藝設定、動態(tài)跟蹤和工藝管理，下位智能控制儀表執(zhí)行具體的測量和調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)整體設備控制系統(tǒng)運行的自動化和柔性化。每個溫區(qū)溫度由日本導電公司生產(chǎn)的FP93型單回路智能程序溫度控制器，上海國龍TCW-ZK變時基過零觸發(fā)調(diào)功器和大功率可控硅調(diào)節(jié)控制。每區(qū)溫度主控制器與該區(qū)可控硅調(diào)功器相連接。可控硅調(diào)功器進行功率調(diào)節(jié)是通過調(diào)整單位時間的波形的分布進而達到調(diào)功的目的，調(diào)功器內(nèi)采用雙向可控硅模塊控制加熱元件。各區(qū)主控儀表與上位機進行雙向通信。其輸出采用時間比例模塊直接觸發(fā)可控硅調(diào)功器控制加熱進程。
原則上所有工藝的控制參數(shù)設定全部由上位機來完成，但作為直接控制裝置——日本導電FP93可編程溫度控制器具備同時對溫度和時間統(tǒng)一編程、獨立的溫度、時間的設定和測量顯示功能。該表具有多種輸出方式和多路輸出控制功能，并可在線對手動和自動方式進行任意切換。當上位機發(fā)生故障時，各區(qū)溫度主設定控制儀表FP93可獨立地完成工藝自動控制。
9、上位機系統(tǒng)
選用昆侖通態(tài)工業(yè)控制計算機：CPU≥P4 631 3。0G/1G內(nèi)存/512MB顯卡/15"液晶彩顯觸摸屏）；主機主板和工作電源具有高可靠性和抗干擾功能。根據(jù)工件的要求，調(diào)用和編輯采用相應的加熱工藝，向下級主控溫控儀下達溫度設定值，從下級主控溫控儀采集實時的主控儀溫度。工藝過程中每一時刻的各區(qū)爐溫的狀態(tài)及其報警能實時顯示、記錄，直至工藝過程完成。
在上級機發(fā)生故障脫離上級機PC機統(tǒng)一管理的情況下，可以直接在FP93型單回路智能程序溫度控制器上設定溫度工藝曲線，據(jù)此對溫度進行編程控制。主機帶掉電保護。系統(tǒng)軟件：操作系統(tǒng)采用WindowsXP中文版。應用軟件配備：該軟件具備在熱處理工藝執(zhí)行過程中，以工件的熱處理工藝技術要求為閉環(huán)控制目標，在整個工藝執(zhí)行過程中，全部由計算機高精度控制自動運行，無需人工干預，計算機根據(jù)實時測控爐內(nèi)溫度，直至達到工藝要求。軟件具有工藝模擬運行功能，以便分析和調(diào)整工藝參數(shù)。通過調(diào)制解調(diào)器采用撥號上網(wǎng)技術即可與同類設備運行中進行工藝監(jiān)視，又可在系統(tǒng)出現(xiàn)疑難問題時由軟件編制專家在線解決。預留網(wǎng)絡接口，為企業(yè)區(qū)域網(wǎng)連接做準備。
控制系統(tǒng)界面：計算機顯示界面設有色彩美觀的系統(tǒng)全貌、參數(shù)設置、參數(shù)顯示、設定曲線、實時曲線、過程模擬、報警界面及報表定時打印和幫助工作界面，所有工作界面采用中文顯示。并將所有溫度顯示在屏幕通道上
參數(shù)設置界面：可輸入日期、班次、操作者、工件名稱、工藝編號、材料牌號、工藝溫度、工藝時間及控制調(diào)節(jié)參數(shù)、報警設置、輸出限輻等控制參數(shù)的基本設置?？蓪崿F(xiàn)對工藝進行運行、暫停和停止操作，可分區(qū)設置不同工藝，又可輸入一個工藝同時傳送到各個區(qū)。過程模擬設計界面：對于將要進行的熱處理工藝過程進行計算機模擬運行，按一定的時間步長計算顯示各時刻溫度曲線變化，可隨時暫停和繼續(xù)，以便查驗工藝過程的各階段。參數(shù)顯示界面：直觀顯示整個系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)和各主要參數(shù)(各區(qū)溫度、功率輸出、各點溫度偏差等)的測控值。實時曲線界面：對于主控溫度要實時顯示溫度和時間的變化，并具有局部放大功能，作為歷史記錄隨時調(diào)用、顯示。所有實測值具備定時存盤和打印功能，定時的時間設定(間隔時間5分鐘)可任意設定。
10、系統(tǒng)控制步驟
聲光報警→(手動)按鍵確認出爐→開爐門/水槽內(nèi)水循環(huán)→工件入水→延時3-5分鐘（可調(diào)）工件出水→移動水槽離開至上工位→工件下降/脫鉤→移動水槽離開/小車進入→(手動)確認提升→關爐門→循環(huán)風機啟動→加熱開始→升溫/恒溫/移動水槽在爐口底下等待→聲光報警
11、 爐膛結構
整個爐膛采用耐熱不銹鋼結構，材質(zhì)為SUS 304#，厚度≥3mm，爐膛內(nèi)風道寬度為200mm，內(nèi)罩不銹鋼板主要用作風機的導風作用，導流板制造成多塊結構，并用螺栓固定，不易發(fā)生變形且易于拆卸維修。
12、移動式淬火水槽
移動式淬火水槽車由一個上工位、一個淬火水槽、水循環(huán)恒溫冷卻系統(tǒng)水槽車移動機構等組成。移動水槽車整體框架采用型鋼焊接，上工位是供擱置裝料框只用，并在工位上設定位裝置。淬火水槽采用鋼板焊接，槽體不能有變形和漏水現(xiàn)象，并設置有水位溢流口、進水口、排污口等。水循環(huán)恒溫冷卻系統(tǒng)由用戶自備。
一、技術參數(shù)
1、 額定功率：工作尺寸和裝載量來確定
2、 額定電壓：380V、3相、50Hz
3、 額定溫度：850℃
4、 加熱元件接法：Y
5、 加熱區(qū)數(shù)：2區(qū)
6、 控溫方式：PID過零觸發(fā)可控硅，導電FP93高精度智能儀表控溫，西門子S7-200PLC，PC計算機及聲光報警
7、 料筐尺寸（單層）：根據(jù)用戶需求確定
8、 空爐損耗功率：≤20%kw
9、 空爐升溫時間：≤2.5h
10、爐溫均勻度：≤±10℃
11、熱循環(huán)風機功率：5.5KW
12．爐門開閉電機：1.1KW
13．2T卷揚電機功率：11kW（繩速：0～37m/min/變頻可調(diào))
14．爐側表面溫升：≤40℃
15．大裝載量：根據(jù)用戶需求
16．工件淬火入水時間：≤15S(爐門開啟到位至工件全部入水)
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