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关于中频加热炉质量控制的分析

2012年04月01日

为便于实现机械化和自动化,提高生产效率,中频感应加热金属在国内很多企业也逐渐得到广泛运用,因此锻造前金属的加热质量就显得尤其关键,这里我们就中频加热炉加热汽车半轴坯料的质量控制进行了分析,并提出了几个相关的控制措施。
一、中频感应加热的基本原理
        感应加热的基本原理是当施感导体(感应器)中通入交变的电流以后,在它的周围产生一个交变的磁
场,把金属毛坯置于交变的磁场内,在其内部便产生一个交变电势,在电动势作用下就于金属内部产生交变涡流。由于金属毛坯电阻上的涡流发热和磁性转变点以下的磁滞损失发热,便把金属毛坯加热到所需要的温度。由趋负效应可知电流仅在被加热的金属的表面层流过,表面层中的金属主要靠电流流过而加热的,内层(中心金属)则是靠外层热量向内层传导而加热的。一般来说当毛坯表面加热到锻造温度时,表面和中心温度差不得超过100℃。对于大直径的毛坯,为了缩短内层金属的加热时间,提高加热速度,希望选用较低的电流频率,以增大电流透入深度。否则选用的频率太高,电流透入深度将减少,不但延长了热量由外层向内层的传递时间,增加了热量损失,热效率低,甚至会造成表面过热。对于小直径毛坯感应加热时,由于截面尺寸小,可以采用较高频率,以提高电效率。
二、半轴坯料加热质量控制
1、半轴推料排料设计
        感应加热炉本体包括感应器和电容器组两部分,结构上是将负载感应器安装在电容器柜的上面,本炉采用气缸
推料,步进式加热方法。
        
由于感应器的设计时在加热炉本体两端都空有少许长度没有布置感应线圈(大约25),这就要求加热时尽可能使金属坯料落入布置了线圈的炉体范围内,这样才能保证坯料加热升温的一致性,从而保证加热质量。因此加热时的必须根据不同坯料来调整气缸行程或者更换推料杆。要做到调整心中有数就必须对加热炉的布置有很清楚的认识。下面就上述坯料入炉加热,保证加热质量的推料排料进行具体分析:
       1)、Φ65×510及Φ70×340坯料推料排料图:从上图中可以看出Φ65×510及Φ70×340坯料可使用同一推
杆,且气缸行程可统一调整为700,这样在炉膛内Φ65×510可放置4根坯料,而在炉膛内Φ70×340可放置6根坯料,  炉膛两头都空有一定的距离,左为175,右为35,从而能保证加热质量。
        2)、Φ65×445及Φ65×460坯料推料排料图:从上图中可以看出Φ65×445及Φ65×460坯料也可使用同一
推杆,且气缸行程可统一调整为700,这样在炉膛内Φ65×445及Φ65×460均可放置4根坯料, 炉膛两头都空有一定的距离,从而能保证加热质量。这里将气缸的推料杆加长至460,虚线160为加长的部分。显然如果按Φ65×510及Φ70×340坯料推料排料,就存在坯料加热不均匀的现象:对于Φ65×445,坯料在炉膛內可放置5根,其中每一根出炉前都有10空在炉外,而对于Φ65×460,坯料在炉膛內可放置5根,其中每一根出炉前都有75空在炉外,这样感应加热就存在质量隐患,坯料前后温差太大,或者重复加热严重,从而引起加热坯料产生过烧和过热的加热缺陷。这点应引起重视。
2、半轴坯料加热温度的控制
        坯料加热温度的控制非常关键。温度过高会造成坯料过烧,影响锻件质量,过低会使锻压设备加重负荷,降
低锻造设备使用寿命。当然有经验的员工可以根据金属加热到一定温度时发出不同颜色的光线来判定。但由于车间光线的变化及经验的不同,存在较大的误差,一般有经验的锻工目测温差在±(20-50℃)。为了更精确的测量出坯料加热温度,在大多数中频感应炉上都安装有红外线测温仪。当温度超差而偏离金属坯料的锻造温度时,通过调整功率来控制温度。红外线测温仪是一种辐射测温的非测温技术,它是利用物体的热辐射测量物体的温度。在实际应用中,不但要注意不同的材料有不同的发射率,而且同一种材料其发射率与测温用的波长,观察方向,表面状态及材料本身温度有关。红外线测温仪测温方向一般安装
在偏离金属法线方向40度以内。因为在这个范围内金属定向发射率基本不变,近似等于法线方向的发射率。
 坯料温度要精确控制,有些企业也引进了“温度保证系统”(采用温度闭环),当温度偏离设定温度时,系统将自动对功率参数进行调整,从而保证温度受控,坯料的加热质量也得到控制。
三、操作上的几种注意事项
       1)  开炉前首先必须检查推、出料装置,循环水、气压是否正常,限位开关,自动、手动开关位置是否在要
求位置,检查工作台上坯料是否符合锻件要求。冷却水是感应炉的生命线,对冷却水必须经常关注,出口水温不得超过60℃。
        2)启动加热炉后,调整加热参数,待加热参数稳定后才能进行正常的加热生产。
        3)上班时冷炉情况下首次烧料,不应立即使用额定功率,应使用正常功率的60%-75%进行低温加热,可避免
炉衬裂缝发生,待炉衬温度均匀达到90℃左右时,方可提升功率到正常工艺功率,开始正式锻造作业。
        4)装料过程中要正确摆放坯料,凡毛刺大或变形大的坯料要进行处理后才能装炉,并且要讲究装料方法,将
“马蹄”向上放置,以免卡死顶坏炉衬。
        5)炉前及工作台上不应同时存在两种零件的坯料,炉前工必须把下班前加热过的剩余坯料整理装入料箱,注
明坯料规格及状态,感应炉内的红料应锻完。中频加热炉是电加热炉的一种,有很多优点:升温快,氧化和脱碳少,劳动条件好,便于实现机械化和自动化。但其对毛坯尺寸形状变化的适应性不够强。当坯料的尺寸形状在规定要求内变化时,如缩短了长度或增加了新的坯料尺寸等,那就不能单纯的随便排料推料,必须按感应器的设计要求进行相关的排料推料计算,这样才能保证坯料的加热质量,否则将产生加热缺陷。

 

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