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        大型真空石墨除氣爐的研制

        2017-06-27 19:27:17王軍寧楊瑞
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2017年18期
        關(guān)鍵詞:石墨

        王軍寧 楊瑞 丁+輝

        摘 要:介紹了石墨型真空除氣設(shè)備的技術(shù)性能及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。應(yīng)用耐高溫鑄鋼結(jié)構(gòu)式料架,解決了高溫狀態(tài)材料熱變形問(wèn)題。

        關(guān)鍵詞:石墨;輻射式加熱;低壓軌道

        石墨型是用于鈦合金鑄造的造型方法,具有表面光滑、空隙度小、強(qiáng)度高、硬度低、易于加工等特點(diǎn)。但其本身含有一定量的水分和揮發(fā)物等,澆鑄時(shí)受熱將放出大量氣體,會(huì)使鑄件表面氧化,而且也會(huì)使內(nèi)部氣孔增加。澆鑄前必須將鑄型在真空狀態(tài)下進(jìn)行900℃高溫加熱除氣。

        1 設(shè)備的主要技術(shù)性能

        (1)有效均溫區(qū)尺寸:Ф1500mm×2500mm;(2)加熱區(qū)最高溫度:1050℃;(3)工作溫度:980℃;(4)均溫區(qū)控溫精度:±3℃;(5)爐溫均勻性:±10℃;(6)極限真空度:2.0×10-1Pa(空爐);(7)工作真空度:3.7×10-1Pa;(8)壓升率:1.0Pa/min;(9)空爐抽空時(shí)間:≤30min;(10)額定裝爐量:3000kg/爐。

        2 設(shè)備的構(gòu)成

        高溫真空除氣爐是對(duì)鑄造石墨型進(jìn)行高溫真空除氣。主要由低壓軌道送料裝置、真空系統(tǒng)、真空室、加熱器、水冷系統(tǒng)及全自動(dòng)溫控系統(tǒng)等組成(如圖1)。

        3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

        3.1 組合式多功能低壓軌道送料裝置

        金屬材料在高溫狀態(tài)下的物理特性會(huì)發(fā)生變化,導(dǎo)致材料產(chǎn)生一定的變形,以至于降低其機(jī)械性能。一般情況下,熱處理爐的內(nèi)置式送料裝置由于在爐內(nèi)長(zhǎng)期受熱,容易發(fā)生熱應(yīng)變形,同時(shí)影響傳動(dòng)可靠性。本設(shè)備采用組合式多功能低壓軌道送料裝置(如圖2),既避免了熱變形問(wèn)題,減少了真空室內(nèi)的放氣物體,縮短了抽空時(shí)間,提高了設(shè)備的真空度又實(shí)現(xiàn)了送料和過(guò)跨多用途。送料裝置由專用料架、升降叉車、行走臺(tái)車和低壓軌道車組成。

        低壓軌道車沿地面低壓帶電軌道橫向移動(dòng),便于過(guò)跨裝卸料,亦可和其他配套設(shè)備配合使用。車上配置低壓升壓器和操作柜,用于升降式送料叉車供電和操作。車體配置安全警示燈和警示器,行走平穩(wěn)、安全可靠。

        行走臺(tái)車和升降式懸臂叉車安裝于低壓軌道車上,電機(jī)驅(qū)動(dòng)行走臺(tái)車沿軌道前后移動(dòng),用于裝料和出料。升降式叉車采用梯形絲杠傳動(dòng),叉子沿重型直線導(dǎo)軌上下移動(dòng),可自由控制高度,亦可用于其他設(shè)備的裝料,操作簡(jiǎn)單、安全可靠。

        考慮到熱量的傳導(dǎo)和防止高溫變形,配備了專用的料架(如圖3),采用耐高溫鑄鋼鑄造成型。同時(shí)料架四周設(shè)計(jì)有專用擋料裝置,可有效防止料塊滑落。

        3.2 真空系統(tǒng)全自動(dòng)化控制、監(jiān)測(cè)

        鈦鑄造石墨型本身含有一定量的水分和揮發(fā)物,澆鑄時(shí)受熱將釋放出大量氣體,會(huì)使鈦鑄件表面氧化,而且也會(huì)使內(nèi)部氣孔增加。真空裝置主要是為了去除物料所釋放的氣體,為了保證充分除氣,配置兩套ZJ-2500羅茨泵+ZJ-1200羅茨泵+H-150機(jī)械泵的真空機(jī)組,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程全自動(dòng)化控制。

        3.3 電加熱器系統(tǒng)

        內(nèi)熱式真空電阻爐普遍應(yīng)用于高溫?zé)Y(jié)、材料熱處理等方面,按工作溫度等不同情況選擇電熱體材料,通過(guò)輻射加熱工件。本設(shè)備為三區(qū)加熱,額定功率300kW,選用鎳硌合金帶制成三相加熱器(如圖4)。保溫反射屏采用5層不銹鋼制成。

        3.4 電氣控制系統(tǒng)

        控制系統(tǒng)選用PLC可編程序控制器,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程全自動(dòng)化操作。系統(tǒng)具備工藝參數(shù)采集,并作自動(dòng)記錄和保存,溫控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一鍵式操作,簡(jiǎn)單、可靠。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        本設(shè)備采用了組合式多功能低壓軌道送料裝置,解決了高溫下送料機(jī)構(gòu)由于熱變形不能正常工作的問(wèn)題;減少了真空室內(nèi)的放氣物體,使真空性能穩(wěn)定、良好;專用料架設(shè)計(jì)合理,保證了熱處理效果;真空系統(tǒng)及其他動(dòng)作的全自動(dòng)化控制,克服了人為誤操作,并減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度;溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)及參數(shù)采集、記錄、保存等現(xiàn)代化技術(shù)在本設(shè)備中均得到了應(yīng)用。

        參考文獻(xiàn)

        [1]達(dá)道安.真空設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2004.

        [2]王天泉.電阻爐設(shè)計(jì)[M].北京:航空工業(yè)出版社,2000.

        [3]張繼玉.真空電爐[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1994.

        [4]曾祥模.熱處理爐(第三版)[M].西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,1996,7.

        作者簡(jiǎn)介:王軍寧(1978-),男,工程師,從事有色金屬冶金、熱處理等真空非標(biāo)設(shè)備的設(shè)計(jì)工作。

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