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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容包括爐體結構、加熱元件、電氣控制系統、自動溫控系統、淬火水槽裝置及電壓功率等技術參數。
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、能源消耗低等優點，目前大部分外型都是臺車式的，少數采用井式的。
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，內側頂板采用3mmSUS304不銹鋼板制作，并焊有加強筋。爐殼內、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象出現，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、節能效果好、爐體重量輕、爐體外殼溫升小等優點。
4、加熱元件根據爐溫均勻性要求分N區合理布置，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壁上。
5、通風機構是通過安裝在爐體頂部的熱循環風機(電機功率5。5kW)，葉片采用321#耐熱不銹鋼制作，與爐膛內的不銹鋼擋風板配合形成一個導風系統，作爐內熱空氣強迫循環之用，使爐內溫度均勻。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條件下工作。
6、料筐提升機構是由電動卷揚機、環形起重鏈、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。滑輪組安裝在爐體上部。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
柜的尺寸、結構、柜面漆膜等符合行業通用標準，器件安裝、配線及各種標識都符合相關標準。可控硅模塊、觸發器、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品。電流、電壓指示儀表指示靈敏、準確、可靠和壽命長。控制柜內配齊與本柜器件、線路一致的電氣原理圖、接線圖，圖紙放在柜內固定的文件盒里。柜內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，并具備完善的自診斷、自巡檢功能。各工作狀態位置及連鎖均由西門子S7-200PLC監測與控制。設計上具備聯所功能，只有當料框處于上升爐門壓緊狀態正常，循環風機處于打開狀態，加熱主回路才能送電加熱，溫度控制系統才可閉環運行。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。淬火水池循環裝置預留控制接線（24V）。
8、溫度自動控制系統
整體的溫度控制系統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。上位機采用高可靠的（臺灣研華）工業控制計算機擔任，上下位控制之間采用通信協議方式通信，由上位機完成工藝設定、動態跟蹤和工藝管理，下位智能控制儀表執行具體的測量和調節，從而實現整體設備控制系統運行的自動化和柔性化。每個溫區溫度由日本導電公司生產的FP93型單回路智能程序溫度控制器，上海國龍TCW-ZK變時基過零觸發調功器和大功率可控硅調節控制。每區溫度主控制器與該區可控硅調功器相連接。可控硅調功器進行功率調節是通過調整單位時間的波形的分布進而達到調功的目的，調功器內采用雙向可控硅模塊控制加熱元件。各區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可控硅調功器控制加熱進程。
原則上所有工藝的控制參數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。當上位機發生故障時，各區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
選用昆侖通態工業控制計算機：CPU≥P4 631 3。0G/1G內存/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。根據工件的要求，調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爐溫的狀態及其報警能實時顯示、記錄，直至工藝過程完成。
在上級機發生故障脫離上級機PC機統一管理的情況下，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，據此對溫度進行編程控制。主機帶掉電保護。系統軟件：操作系統采用WindowsXP中文版。應用軟件配備：該軟件具備在熱處理工藝執行過程中，以工件的熱處理工藝技術要求為閉環控制目標，在整個工藝執行過程中，全部由計算機高精度控制自動運行，無需人工干預，計算機根據實時測控爐內溫度，直至達到工藝要求。軟件具有工藝模擬運行功能，以便分析和調整工藝參數。通過調制解調器采用撥號上網技術即可與同類設備運行中進行工藝監視，又可在系統出現疑難問題時由軟件編制專家在線解決。預留網絡接口，為企業區域網連接做準備。
控制系統界面：計算機顯示界面設有色彩美觀的系統全貌、參數設置、參數顯示、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、工藝時間及控制調節參數、報警設置、輸出限輻等控制參數的基本設置。可實現對工藝進行運行、暫停和停止操作，可分區設置不同工藝，又可輸入一個工藝同時傳送到各個區。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，以便查驗工藝過程的各階段。參數顯示界面：直觀顯示整個系統的實時運行狀態和各主要參數(各區溫度、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、系統控制步驟
聲光報警→(手動)按鍵確認出爐→開爐門/水槽內水循環→工件入水→延時3-5分鐘（可調）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，材質為SUS 304#，厚度≥3mm，爐膛內風道寬度為200mm，內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、水循環恒溫冷卻系統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象，并設置有水位溢流口、進水口、排污口等。水循環恒溫冷卻系統由用戶自備。
二、鋁合金淬火熱處理電爐技術參數：
一、技術參數
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、 加熱區數：2區
6、 控溫方式：PID過零觸發可控硅，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)
14．爐側表面溫升：≤40℃
15．大裝載量：根據用戶需求
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，內側頂板采用3mmSUS304不銹鋼板制作，并焊有加強筋。爐殼內、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、加熱元件根據爐溫均勻性要求分N區合理布置，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壁上。
5、通風機構是通過安裝在爐體頂部的熱循環風機(電機功率5。5kW)，葉片采用321#耐熱不銹鋼制作，與爐膛內的不銹鋼擋風板配合形成一個導風系統，作爐內熱空氣強迫循環之用，使爐內溫度均勻。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條件下工作。
6、料筐提升機構是由電動卷揚機、環形起重鏈、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。滑輪組安裝在爐體上部。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
柜的尺寸、結構、柜面漆膜等符合行業通用標準，器件安裝、配線及各種標識都符合相關標準。可控硅模塊、觸發器、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品。電流、電壓指示儀表指示靈敏、準確、可靠和壽命長。控制柜內配齊與本柜器件、線路一致的電氣原理圖、接線圖，圖紙放在柜內固定的文件盒里。柜內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，并具備完善的自診斷、自巡檢功能。各工作狀態位置及連鎖均由西門子S7-200PLC監測與控制。設計上具備聯所功能，只有當料框處于上升爐門壓緊狀態正常，循環風機處于打開狀態，加熱主回路才能送電加熱，溫度控制系統才可閉環運行。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。淬火水池循環裝置預留控制接線（24V）。
8、溫度自動控制系統
整體的溫度控制系統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。上位機采用高可靠的（臺灣研華）工業控制計算機擔任，上下位控制之間采用通信協議方式通信，由上位機完成工藝設定、動態跟蹤和工藝管理，下位智能控制儀表執行具體的測量和調節，從而實現整體設備控制系統運行的自動化和柔性化。每個溫區溫度由日本導電公司生產的FP93型單回路智能程序溫度控制器，上海國龍TCW-ZK變時基過零觸發調功器和大功率可控硅調節控制。每區溫度主控制器與該區可控硅調功器相連接。可控硅調功器進行功率調節是通過調整單位時間的波形的分布進而達到調功的目的，調功器內采用雙向可控硅模塊控制加熱元件。各區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可控硅調功器控制加熱進程。
原則上所有工藝的控制參數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。當上位機發生故障時，各區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
選用昆侖通態工業控制計算機：CPU≥P4 631 3。0G/1G內存/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。根據工件的要求，調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爐溫的狀態及其報警能實時顯示、記錄，直至工藝過程完成。
在上級機發生故障脫離上級機PC機統一管理的情況下，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，據此對溫度進行編程控制。主機帶掉電保護。系統軟件：操作系統采用WindowsXP中文版。應用軟件配備：該軟件具備在熱處理工藝執行過程中，以工件的熱處理工藝技術要求為閉環控制目標，在整個工藝執行過程中，全部由計算機高精度控制自動運行，無需人工干預，計算機根據實時測控爐內溫度，直至達到工藝要求。軟件具有工藝模擬運行功能，以便分析和調整工藝參數。通過調制解調器采用撥號上網技術即可與同類設備運行中進行工藝監視，又可在系統出現疑難問題時由軟件編制專家在線解決。預留網絡接口，為企業區域網連接做準備。
控制系統界面：計算機顯示界面設有色彩美觀的系統全貌、參數設置、參數顯示、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、工藝時間及控制調節參數、報警設置、輸出限輻等控制參數的基本設置。可實現對工藝進行運行、暫停和停止操作，可分區設置不同工藝，又可輸入一個工藝同時傳送到各個區。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，以便查驗工藝過程的各階段。參數顯示界面：直觀顯示整個系統的實時運行狀態和各主要參數(各區溫度、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、系統控制步驟
聲光報警→(手動)按鍵確認出爐→開爐門/水槽內水循環→工件入水→延時3-5分鐘（可調）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，材質為SUS 304#，厚度≥3mm，爐膛內風道寬度為200mm，內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、水循環恒溫冷卻系統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象，并設置有水位溢流口、進水口、排污口等。水循環恒溫冷卻系統由用戶自備。
一、技術參數
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、 加熱區數：2區
6、 控溫方式：PID過零觸發可控硅，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)
14．爐側表面溫升：≤40℃
15．大裝載量：根據用戶需求
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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