王玉林 張 劍 楊春旭 梁景茹

(中國中元國際工程公司，北京 100089)

大型臥式旋轉(zhuǎn)噴霧淬火設(shè)備用于支撐輥差溫加熱后表面淬火，同時也可用于支撐輥或其它軸類件整體噴淬調(diào)質(zhì)處理。為了滿足5 m 軋機支撐輥的制造要求，我公司對大型臥式旋轉(zhuǎn)噴霧淬火設(shè)備進行了設(shè)計研究，并裝備在國內(nèi)某重型機械制造公司，使用效果良好。

1 臥式旋轉(zhuǎn)噴霧淬火設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 臥式旋轉(zhuǎn)噴霧淬火設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)Table 1 Main technical parameters of horizontal rotary spray quenching equipment

2 大型臥式旋轉(zhuǎn)噴霧淬火設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點

臥式噴霧淬火設(shè)備主要由可轉(zhuǎn)動、移動的托輥系統(tǒng)，可上下移動、左右移動的噴淬系統(tǒng)，及設(shè)備的自動控制系統(tǒng)組成。

2.1 托輥系統(tǒng)

托輥系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)為坑式，由兩組托輥、托輥轉(zhuǎn)動機構(gòu)、托輥軸間距調(diào)整機構(gòu)及支撐輥軸兩端定位裝置等組成。

支撐輥在冷卻過程中保持連續(xù)低速轉(zhuǎn)動，并具備間歇轉(zhuǎn)動、點動功能。為防止支撐輥軸向竄動過量，采取托輥正反轉(zhuǎn)交替運轉(zhuǎn)，以此方式循環(huán)，轉(zhuǎn)動時間根據(jù)具體情況在工控機上設(shè)定。同時兩側(cè)均設(shè)有可調(diào)節(jié)式行程開關(guān)，用以監(jiān)測工件位置。當(dāng)支撐輥竄動至設(shè)定位置時，驅(qū)動機構(gòu)反轉(zhuǎn)。

2.2 噴霧系統(tǒng)

噴霧系統(tǒng)由升降平移旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、噴霧管路、過濾裝置組成。臥式旋轉(zhuǎn)噴霧淬火設(shè)備可實現(xiàn)噴水、噴霧、噴風(fēng)工作模式，各種模式均可覆蓋整個工件。

噴霧選用霧化均勻、抗污染、抗波動性能強的、質(zhì)量可靠并具有手動調(diào)節(jié)噴射角度并鎖緊的霧化噴嘴。噴嘴的材質(zhì)為不銹鋼。噴嘴噴出的水或霧或風(fēng)均為扇面狀，噴到工件上有部分重疊，保證了工件冷卻的均勻性。為滿足不同規(guī)格支撐輥的需要，要求噴嘴上下行程可調(diào)，每側(cè)車架可相對輥子(工件)徑向距離可調(diào)，調(diào)節(jié)方式為電動推桿推動，每側(cè)由2 個電動推桿驅(qū)動。

在總供水管路上設(shè)有磁性水過濾器和“Y”型過濾器兩級過濾裝置，過濾水中的鐵銹和其他雜質(zhì)，保證水的循環(huán)使用。在供氣總管路上設(shè)有空氣過濾凈化裝置，過濾壓縮空氣中的雜質(zhì)，防止噴嘴堵塞，失去控制。在供水管路上設(shè)置有電動調(diào)節(jié)閥和壓力傳感器，調(diào)節(jié)供水壓力和流量;在供氣管路上同樣設(shè)置電動調(diào)節(jié)閥和壓力傳感器，以調(diào)節(jié)供氣的壓力和流量，實現(xiàn)噴霧、噴水、噴風(fēng)的自動控制和調(diào)節(jié)，實現(xiàn)工藝設(shè)定的需求。

2.3 計算機控制系統(tǒng)

用一個上位工控機，同時采用一用一備的冗余方式。設(shè)計采用PLC 控制系統(tǒng)實現(xiàn)分散控制，集中管理。同時設(shè)置手動和自動控制方式，確保生產(chǎn)過程的安全、可靠。

上位管理——由高性能的工控機和打印設(shè)備組成。配有工業(yè)控制的專用軟件，主要完成對工藝設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)視和報表打印的功能(其中包括:系統(tǒng)總貌的動態(tài)運行顯示、各熱工參數(shù)的顯示、重要參數(shù)的歷史曲線顯示、報警畫面顯示、各種報表顯示等)。報警值的修改及重設(shè)，調(diào)節(jié)閥的遠程手動操作，流量的計算，系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲(其中包括:生產(chǎn)過程中有關(guān)日期、班次、人員、工件、材料等)。同時可根據(jù)設(shè)備和用戶的需求情況調(diào)整噴霧的分段、分區(qū)控制，并提出優(yōu)化的運行方案、制定節(jié)能控制的生產(chǎn)計劃。

過程控制——由PLC、電源、通訊單元、各種輸入及輸出模塊等組成。主要完成信號的采集、系統(tǒng)的控制及通訊。

現(xiàn)場操作——在電控盤上設(shè)置自動(切至計算機控制)和手動(切至就地控制)方式，且安裝有維持工藝設(shè)備正常運行的必備的儀表。手動方式可脫離開計算機控制系統(tǒng)，在儀表柜及電控柜上直接對噴淬參數(shù)進行控制。

該系統(tǒng)具有良好的人機對話界面。可輸入日期、班次、操作者、工件號、工藝編號、材料編號、工藝曲線等，并與過程參數(shù)記錄相關(guān)聯(lián)，便于日后檢索，打印輸出。過程顯示界面可顯示壓縮空氣和水的流量、壓力與工藝值的偏差，調(diào)整狀態(tài)。對上述界面及工藝實測參數(shù)，超限和故障報警指示及曲線可以隨時打印和定時打印。并可長時間存在計算機內(nèi)作為工作人員分析和查詢用。

3 結(jié)論

這套大型臥式旋轉(zhuǎn)噴霧淬火設(shè)備托輥最大承重300 t，托輥長6 m，噴淋區(qū)長14 m。工作過程中實現(xiàn)計算機控制，噴水量均勻可控，保證要求的支撐輥表面硬度，可滿足6 m 寬厚板軋機支撐輥差溫淬火工藝要求。2009 年投產(chǎn)以來，使用效果良好，取得良好經(jīng)濟效益和社會效益。