南京摄山电炉总厂生产密封箱式多用炉已有20多年历史,依靠技术进步,通过分析对比、消化吸收国内外新技术新工艺,结合我国国情,自主创新,研发成功了NS88-900系列的滴注式气氛密封箱式多用炉(简称多用炉)和微机控制密封箱式多用炉机组(简称多用炉机组),产品荣获国家优秀新产品奖和优秀机械电子产品称号,已经进入国际市场。
多用炉是本机组的主要设备,可以单独使用。它由加热室、前室、淬火槽及推拉料机构等所组成。前室既是装料的过道,又是工件的淬火室,其下方是淬火槽。前室和加热室之间由密封良好的闸门隔开。
多用炉机组由多用炉、清洗机、回火炉、装卸料车、移动小车及计算机控制系统所组成。多用炉可以一炉多用,有着广泛的适应性,可以进行钢件的渗碳、碳氮共渗及光亮淬火等热处理,多用炉机组尤其适用于大批量生产的零部件、薄壁工件、实心工件以及表面碳浓度及渗层深度要求精确控制的各类工件。
多用炉机组的生产柔性大,可以单列或双列组合布置,以适应不同工艺和生产能力的需要。
对于同一炉次、炉膛内不同位置放置的工件及不同炉次处理的工件的质量(包括硬度、畸变、渗层、淬硬层等)的分散度也是一台热处理设备优劣的重要标志。美国2020年的热处理就有热处理质量分散度达到零(非常小)的目标。为此,就要求对热处理炉的测量控制精确度,有效加热区温度均匀度、生产节拍的稳定性、加热和冷却介质、炉气碳势、钢件碳浓度梯度等施行严格的限定、精确的计算机模拟和适时的自适应控制。
多用炉机组的微机控制系统由管理微机、控制微机及程控执行系统所组成,分别完成参数管理、气氛控制及动作执行等功能。三大系统通过通讯线路及协议软件构成一个完整的系统,从而实现多用炉机组的智能化控制。
众所周知,计算机能够解决热处理生产过程中的许多问题,在本多用炉机组中,全中文界面的计算机控制系统,可以进行工艺程序和工艺参数的优化、工艺的制定、编辑及存储调用以及过程的模拟和控制;可以对炉子进行监控,实现多用炉的群控,实现人机对话,确保炉子的正常运行;可对各种数据记录和分析,保证热处理质量;可以实现多用炉机组的无人自动化操作,并设有故障报警、记录和故障点指示等。
多用炉机组的温度控制含有“专家”PID调节,采用调功控制模式,可对加热炉温度、淬火油温度、回火炉温度、清洗液温度等进行精确的实时控制,其中以加热炉温度控制尤为重要。加热炉温度的控制要求精确,控制点能够代表工件加热的温度。
温度控制的准确性直接影响到工件渗碳的质量,如果渗碳温度±10℃波动,将导致气氛碳势±0.07%C波动。温度波动愈小,碳势的波动愈小,所以提高温度控制的精度,可以减小气氛碳势的波动,从而保证零件的渗碳质量。
气氛控制,可用红外仪和氧探头作为传感器进行多元控制,对气氛碳势、渗碳层深度做到精确控制。
对多用炉及其机组的技术创新,作如下的技术思考和探讨:
2.1 炉子的密封性和气氛均匀性
一台高水平、高质量的多用炉应当具备:⑴密封性能良好;⑵气氛稳定,成分波动小;⑶炉温控制精确,炉温均匀性好;⑷监控系统反映及时而准确。
无论是渗碳淬火还是光亮淬火,多用炉的密封性和气氛的均匀性都是非常重要的性能。只有均匀而良好的气氛才能保证工件表面渗层的均匀性、成分的一致性。炉子的密封性影响着气氛的均匀性,最终决定着工件的热处理质量。为了保证气氛的均匀性,炉内必须强制循环。
我们将多用炉的炉膛把方形结构改成圆形结构,圆形炉膛的炉壁表面积同比方形炉膛小14%~19%,成形焊缝减少60%,可减少因焊接不良或膨胀不一的漏气隐患。圆形炉膛无贮气死角,提高了炉内气氛的均匀性,同时也提高了热能的利用率,节省了电耗。
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