全数字控制“一拖二”轧辊双频自动淬火方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了全数字控制“一拖二”轧辊双频自动淬火方法和系统。该方法是：先按照工艺要求将装在第一台淬火机床上的冷轧辊进行淬火；同时，利用该冷轧辊淬火后需要较长的续冷时间的期间，再通过电源转换开关将双频淬火电源提供给第二台淬火机床使用，使该机床上的冷轧辊完成淬火过程。该系统包括控制装置、大电流切换装置、双频感应加热电源及两台具有相同结构的机床本体，控制装置由以控制总线相连的上位工业控制计算机、ＰＬＣ可编程控制器、交流伺服装置、带串口通讯的数字检测仪表组成；两台机床本体均设有淬火机构、排雾装置和用于安装轧辊的活动框架。本发明专利技术结构合理，占地少，自动化程度高，安装轧辊方便，工作效率高，节约成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轧辊及轴类工件热处理加工领域，特别是涉及冷轧辊双频淬火方法及系统。
技术介绍
现代化多机架连续高速轧制的冷轧带钢表面质量、平直度、厚度差等都有严格的要求， 这与轧机的轧辊有密切的关系。为使轧辊的表面获得足够的淬硬层、较缓和的过渡区和良好 的残余应力分布，就应该注意对轧辊进行合适的淬火加工。对于冷轧辊淬火加工，目前有采 用单频感应加热淬火，也有采用双频感应加热淬火，实践证明双频淬火加工能够提高轧辊的 质量。双频淬火的工作原理为针对不同材质的轧辊，利用加载工频(50Hz)和中频(250Hz)两 个感应圈的交变电流在其周围产生交变磁场，金属轧辊被这交变磁场的磁力线所切割，产生 感应电动势，在轧辊表面的一薄层内形成封闭的电流回路。这涡流回路产生的感应热使轧辊 表面加热，达到所需的淬火温度(相变温度以上)。用水作为淬火剂进行急剧冷却淬火，在轧 辊表面形成一定厚度的马氏体组织和过渡组织，即形成一定厚度的淬硬层。因利用双频淬火， 两个感应圈的频率不同，其感应热的透入深度也不同，因而经双频淬火后的淬硬层有较缓和 的过渡区和均匀的残余应力分布。由于电磁感应圈的功率设定模型在轧辊表面淬火时尤为重 要，它对保证淬火轧辊辊端不开裂和控制软带长度起着至关重要的作用，因此，有必要根据 国内轧辊使用情况，研制出一种新型轧辊双频自动淬火方法，以保证轧辊淬火加工的质量。 另外，双频淬火电源中的工频电源由特殊的感应调压变压器、平衡电抗器和特殊电压等级的 电容器及可调电感器组成，设备费用高；中频电源容量大，起振频繁，控制技术复杂，如果 能使这些淬火电源得到充分利用，则可以在提高产量的同时降低设备投资成本，所以有必要 研究一拖二的技术，以实现一套双频淬火电源为两台淬火机床提供淬火加热电源的功能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是目的之一，为了保证淬火轧辊辊端不开裂和控制软带长 度，提供一种对冷轧辊进行多级功率进(退)自动淬火的双频淬火方法和系统，以保证轧辊 淬火加工的质量。目的之二，为了实现一套双频淬火电源为两台淬火机床提供加热电源的功 能，提供一种从硬件和软件上进行新的设计，以便利用同一套双频淬火电源在为1号机床的 轧辊淬火后的续冷时间内对2号机床的的轧辊进行加热淬火，从而在提高产量的同时降低设 备投资成本。本专利技术解决其技术问题采用以下的技术方案本专利技术提供的全数字控制"一拖二"轧辊双频自动淬火方法，是利用一套双频淬火电源 为两台双频淬火机床供电进行自动淬火方法，具体是先将预热后的冷轧辊安装在第一台淬 火机床上，并且按照工艺要求边旋转、边下降，使冷轧辊的辊面通过该淬火机床的工频和中 频感应线圈进行感应加热，并以冷轧辊的上、下端面通过50Hz感应线圈上边缘为基点，分为多级进行功率自动升降控制，逐级提升或减少各个感应线圈的加热功率，使冷轧辊的上、 下端面淬火后具有保证工艺设定的软带宽度；而软带宽度外的辊面则采用恒温加热控制，使 冷轧辊的辊面达到工艺设定的淬硬层深度和硬度；同时，利用该冷轧辊淬火后需要较长的续 冷时间的期间，再通过电源转换开关将双频淬火电源提供给第二台淬火机床使用。本专利技术提供的全数字控制"一拖二"轧辊双频自动淬火系统，包括控制装置、 一套双频 感应加热电源及两台具有相同结构的机床本体。控制装置由上位工业控制计算机、PLC可编 程控制器、交流伺服装置、带串口通讯的数字检测仪表组成，这些部件之间以控制总线相连; 两台机床本体均设有淬火机构和用于安装轧辊的活动框架，该活动框架沿机架的前立柱内侧 的导轨上、下移动，使轧辊穿过双频感应加热装置和喷水冷却装置时进行淬火加工；设有大 电流切换装置，该装置将双频感应加热电源交替给两台淬火机构使用，两台淬火机构的传动 控制和温度测量均是独立的，淬火过程由控制装置实施全数字测量、纪录、显示和控制；淬 火测温机构设有排雾装置，该装置装在位于喷水环机座的红外线测温仪上。本专利技术与现有技术相比，具有以下的主要优点其一.可自动进行淬火加工为了保证轧辊的热处理时的淬火质量，将工艺人员长期积 累总结的工艺参数(如表l-4所示)，用数据库的形式存储在工控机中，操作人员只需根据加 工轧辊的类型调用相关数据下载到PLC中，即可进行自动淬火加工。其二.容易操作数据库采用开放结构，能够随时对工艺参数进行完善和增添，整个人 机界面采用全中文说明，这样可使不会计算机的操作者也很容易操作；其三.便于分析和改进加工工艺采用工控机和PLC为核心的全数字控制系统，保证了 加工指令和过程数据自动管理和存储及逻辑控制准确。同时釆用了多种智能仪表对轧辊加热 过程参数进行检测，并将检测数据上传到工控机进行存储和显示，从而便于工艺人员对轧辊 质量进行分析和改进加工工艺，以保证批量加工轧辊的质量。其四.提供的系统可以提高设备使用效率和降低生产产品成本为了实现一拖二双频淬 火加工，从硬件上设计了气动式大电流、高频率的电源转换开关，软件上设计了完善的PLC 逻辑控制程序和相关数据库及中文显示界面，操作台上设计了相关操作旋钮和控制按键，保 证了转换简便，稳定可靠， 一拖二的系统结构提高了设备使用效率，降低了生产产品成本。其五.提供的系统能够实现"一拖二"的淬火功能利用同一套双频淬火电源在为1号 机床的轧辊淬火后的续冷时间内，对2号机床的的轧辊进行加热淬火。 附图说明图1是本技术的结构示意图。图2是图1的左视图。图3是图1中楔形块23和圆弧形球面挂具24的放大示意图。图4是图3的左视图。图5是专用夹具10的放大示意图。图6是图1中A-A向结构示意图。图7是大电流切换装置的结构示意图。图8是是图7的B-B向剖视图。图9是本专利技术专利的控制装置方框图。图中l.快速电机；2.—级减速机构；3.二级减速机构；4.立柱横梁；5.电磁离合 器；6.慢速电机；7.传动系统润滑机构；8.轧辊旋转机构；9.上横梁；10.专用夹具； ll.轧辊；12.连接拉杆13.传动丝杆副；14.定向导轨；15.弹性顶尖；16.中横梁；17.下横梁；18.锁紧块；19.定位销；20.喷水环机座；21.红外线测温仪；22.活动单轨葫芦吊；23.楔形块；24.圆弧形球面挂具；25.前立柱；26.电磁抱闸；27.工频感应圈；28.中频感应圈；29.水井；30.中间立柱；31.后立柱；32.吊具；33.钢网防护罩； 34.红外线测温仪；35.触点锁紧机构；36.气缸；37.开关活动刀闸；38.开关输出线板； 39.开关输入线板；40.开关输出线板；4L开关活动刀闸；42.刀闸固定板；43.上固定板； 44.支撑柱；45.下固定板；46.工频淬火变压器；47.中频淬火变压器；48.喷水环；49.圆弧边；50.圆弧边。具体实施例方式本专利技术提供的全数字控制"一拖二"轧辊双频自动淬火方法和系统是一种用于冷轧辊进 行六级功率进(退)自动淬火的双频淬火方法和系统，能够保证轧辊生成合理的软带区，并 使淬火后的辊面淬硬层达到设计要求。下面结合附图对本专利技术作进一步说明。一.全数字控制"一拖二"轧辊双频自动淬火方法利用一套双频淬火电源为两台双频淬火机床供电进行自动淬火方法，具体是先将预热 后的冷轧辊安装在第一台淬火机床上，并且按照工艺要求边旋转、边下降，使冷轧辊的辊面通过该淬火机本文档来自技高网...

【技术保护点】
全数字控制“一拖二”轧辊双频自动淬火方法，其特征是利用一套双频淬火电源为两台双频淬火机床供电进行自动淬火方法，具体是：先将预热后的冷轧辊安装在第一台淬火机床上，并且按照工艺要求边旋转、边下降，使冷轧辊的辊面通过该淬火机床的工频和中频感应线圈进行感应加热，并以冷轧辊的上、下端面通过５０Ｈｚ感应线圈上边缘为基点，分为多级进行功率自动升降控制，逐级提升或减少各个感应线圈的加热功率，使冷轧辊的上、下端面淬火后具有保证工艺设定的软带宽度；而软带宽度外的辊面则采用恒温加热控制，使冷轧辊的辊面达到工艺设定的淬硬层深度和硬度；同时，利用该冷轧辊淬火后需要较长的续冷时间的期间，再通过电源转换开关将双频淬火电源提供给第二台淬火机床使用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：詹益清，沈伟芳，谢允，
申请(专利权)人：武汉宝德机电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]