一种应用于轧辊熔覆的在线保温装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种应用于轧辊熔覆的在线保温装置，温控装置的硅碳棒固定在保温箱体内拼接单元墙的内侧；温控装置的PT100温度采集器固定在保温箱体的上盖的孔内并将探头探进保温箱体内；温控装置的红外温度采集器固定在保温箱体的托架上。本实用新型专利技术采用PID温度控制方法具有温度场稳定，自动化程度高，轧辊保温均匀性好，控制精度高等特点；本装置的保温箱体采用拼接式结构，可以根据轧轧辊的尺寸增减拼接单元来控制保温箱体的长短，可以节省成本并且便于安装；端面为上下分体式结构，便于拆装和轧辊的放置；激光熔覆时，局部处用气缸顶开，开口小，保温效率高。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及轧辊熔覆技术，具体地说是一种能在轧辊熔覆前通过对轧辊进行保温加热，实现在轧辊的温度不适合熔覆的情况下，使轧辊的温度仍然可恢复至熔覆的最佳温度的系统。
技术介绍
激光熔覆始于20世纪70年代，是一种新型的材料表面加工技术，其利用激光作为能源，和传统的表面技术相比(如等离子喷涂、堆焊等)，有着稀释率小、热输入小、工件变形小、界面结合为冶金结合等优点。高速线材轧辊是线材生产的重要工具，传统的高速线材轧辊采用硬质合金粉末烧结成辊环，与滚轴通过机械结合构成轧辊。我国已连续多年钢产量世界第一，其中线材产量占钢铁总产量的17.9%。每年生产线材需求消耗几百吨硬质合金辊环。当辊环破裂或因磨损尺寸超标时，辊环就会报废，造成大量贵重金属的浪费。我公司成功地在轧辊形状的基体上熔覆成一定厚度的功能层，实现了激光熔覆轧辊的制造。但是在激光熔覆技术生产轧辊的过程中，轧辊表面温度需要保持在350°C效果最佳，而在实际生产过程中如果没有保温和控温措施要将轧辊保持在350°C是比较困难的，为了解决这一难题。我们开发了一种应用于轧辊熔覆的在线保温装置。这一解决方案的提出，成功的解决了这一难题，在实际生产实践中有着重大的现实意义，本课题研究就是在这种背景下提出的。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种在轧辊熔覆过程中能有效保持轧辊熔覆最佳温度的温控装置，解决轧辊在熔覆过程中温度不可控这一难题，从而使轧辊能够保持在熔覆的最佳温度范围内，提高熔覆效果。本技术的技术方案包括一种应用于轧辊熔覆的在线保温装置，其特征在于温控装置的硅碳棒固定在保温箱体内拼接单元墙的内侧；温控装置的PTlOO温度采集器固定在保温箱体的上盖的孔内并将探头探进保温箱体内；温控装置的红外测温仪固定在保温箱体的托架上；所述保温箱体由带有气缸和单元盖板的上盖、上部端盖、下部端盖和拼接单元墙用螺栓连接拼接而成；所述拼接单元墙通过后面的支撑钢架用螺栓相接；所述上部端盖扣在下部端盖上；气缸的固定端固定在上盖上，气缸的活塞杆与单元盖板连接；托架固定在上盖上。所述温控装置由控制器连接通信模块、显示和键盘模块、红外测温仪和PT100温度采集器；通过固态继电器连接有硅碳棒。所述硅碳棒为一字型，且多个一字型硅碳棒均匀的分布在保温箱体内呈栅形排布，并随保温箱体内的拼接单元墙呈分段式排布。所述拼接单元墙为两侧板垂直于底板的两平行边的一体式结构，横截面为U形，为多个。所述PT100温度采集器为多个PT100热电阻，成一字排列，均匀分布在保温箱体内。所述红外测温仪为多个，成一字排列均匀分布在上盖上。所述气缸和单元盖板成线性排列。所述上盖设有条形孔，位置与单元盖板对应。所述固态继电器为多个。所述温控装置还可以包括远程监控模块，远程监控模块与控制器进行通信连接。本技术具有以下有益效果及优点I.温度场稳定。温度场是反映加工过程条件的一个重要参数，稳定的温度场能够保证轧辊的质量及尺寸精度。利用本新型的保温控制系统给轧辊保温，不但可以获取与轧辊高致密结合的激光熔覆冶金涂层，而且可以保证激光熔覆过程中温度场的稳定性，从而获得内部组织性能均匀的涂层。2.自动化程度高。本技术应用嵌入式控制系统实现智能控制。以现代自动控制理论为指导思想。硬件上采用模块化设计，使得控制方便快捷。软件上采用智能PID控制。实现箱体在常温 660°C范围内连续可调。能将保温箱控制在轧辊熔覆的最佳温度。一旦设定保温温度后，不需要人为干预，全程自动化处理，保温精度高。3.轧辊保温均匀性好，控制精度高。本技术采用PID温度控制方法，使轧辊加热过程反映速度快、精度高，可达到±0.5°C ;同时，利用导热板硅碳棒上方，形成的温度场均匀、稳定，并为高热导率基体的激光熔覆技术中存在的熔覆层多气孔、易脱落等问题提供了一个有效的解决途径。4.本技术为拼接式结构，可以根据轧轧辊的尺寸增减拼接单元来控制保温箱体的长短，可以节省成本并且便于安装。5.本技术为端面为上下分体式结构，便于拆装和轧辊的放置。6.本技术为激光熔覆时，局部处用气缸顶开，开口小，保温效率高。附图说明图I是本技术的总体结构图；图2是控制器的电压同步信号采集电路图；图3是控制器的电压同步信号采集后的波形图图4是控制器的固态继电器驱动电路图；图5是控制器的软件流程图；图6是保温箱体的主视图；图7是保温箱体的俯视图；图8是保温箱体的A-A剖视图。具体实施方式以下结合附图及实施例对本技术做进一步的详细说明。如图I所示，本技术中所用保温装置包括温控装置I和保温箱体2 温控装置1，由控制器3、硅碳棒8、红外测温仪7、PT100温度采集器9、显示和键盘模块5、通信模块4和固态继电器6组成，其中硅碳棒8、红外测温仪7、ΡΤ100温度采集器9置于所述保温箱体2内部，红外测温仪7用于将采集到的轧辊本体的温度通过RS-485总线送至控制器3内，并通过显示和键盘模块5实时显示温度值；ΡΤ100温度采集器9采集到的轧辊本体的温度也实时传送至控制器3内，控制器通过A/D采集模块采集轧辊的温度。并通过固态继电器6将硅碳棒8与电源相连接，通过控制器3控制固态继电器6的开断，来接通或断开硅碳棒8与电源的连接，从而反馈调节预热温度的高低。红外温控仪通过激光或者取景器进行瞄准，通过光电转换电路，转换成电信号后经过数字信号处理进行温度采集，然后通过RS-485总线将温度信息按照预定帧格式传输至温控箱；通过调压调功电路调节硅碳棒的电信号，从而调节硅碳棒的加热速率和加热时间。红外测温仪时时进行测温，不断将温度信号反馈给温控器进行闭环控制。稳定性高。保温箱体2包括气缸10，单元盖板11，上盖12，托架13，拼接单元墙14，上部端盖16和下部端盖15。箱体机构由上部端盖、下部端盖、上盖组成和拼接单元墙拼接而成，其连接方式用螺栓连接。保温箱体2和红外测温仪7、ΡΤ100温度采集器9都采用模块化思想设计，保温箱体2采用分块组装，控制采用分区采集、分区控温，即红外测温仪7和ΡΤ100温度采集器9分区采集温度，硅碳棒8分区加热。本技术方案将箱体从空间上分为5段。红外测温仪7分三路采集温度，将轧辊分为上、中、下三段采集温度。ΡΤ100温度采集器9将5段箱体按照逻辑划分为8路进行温度采集。硅碳棒8均匀排列在箱体内壁。5段箱体的每段箱体按照奇数和偶数进行分别控制。按照红外测温仪7和ΡΤ100温度采集器9的逻辑分区将硅碳棒8也按照温度采集的分区进行分区控制。为了给轧辊提供一个稳定的温度场，本系统采用分段式结构，且采用的硅碳棒为一字型，且多个一字型娃碳棒均勻的分布在箱体内呈栅格装排布。箱体分为五段，每段由48个硅碳棒组成，且奇数和偶数个硅碳棒可以独立控制。在控制方面，多组红外测温仪和ΡΤ100测温器对轧辊进行多点测温。红外测温仪通过总线仲裁方式将箱体温度信息传给控制器，ΡΤ100经过AD芯片将模拟量采样变成数字量传递给控制器。控制器通过相应的软件算法控制硅碳棒进行局部加热。通过对箱体内控制单元进行分块，从而使箱体内温度局部可调。使箱体温度时时监控、时时可调。通过这种模块化思想的设计，在时间上和空间上都保证了该系统能够给保温箱内提供一个均匀的温度场。本系统可以另行定制远程监控模块。控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于轧辊熔覆的在线保温装置，其特征在于：温控装置（1）的硅碳棒（8）固定在保温箱体（2）内拼接单元墙（14）的内侧；温控装置（1）的PT100温度采集器（9）固定在保温箱体（2）的上盖（12）的孔内并将探头探进保温箱体（2）内；温控装置（1）的红外测温仪（7）固定在保温箱体（2）的托架（13）上；所述保温箱体（2）由带有气缸（10）和单元盖板（11）的上盖（12）、上部端盖（16）、下部端盖（15）和拼接单元墙（14）用螺栓连接拼接而成；所述拼接单元墙（14）通过后面的支撑钢架用螺栓相接；所述上部端盖（16）扣在下部端盖（15）上；气缸（10）的固定端固定在上盖（12）上，气缸（12）的活塞杆与单元盖板（11）连接；托架(13)固定在上盖(12)上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓伟，李金梁，王鑫，邱晓杰，张翼飞，
申请(专利权)人：沈阳新松机器人自动化股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：