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在线感应加热炉钢坯在输送过程中的防滑处理 2019年第48卷第4期Vol.48No.42019INDUSTRIAL HEATINGDOI:10.3969/j.issn.1002-1639.2019.04.025在线感应加热炉钢坯在输送过程中的防滑处理张勇1，2，3，刘喜龙1，2，3，张晶晶1，2，3（1.西安电炉研究所有限公司，陕西西安710061；2.陕西省电炉工程技术研究中心，陕西西安710061；3.西安中冶新材料有限公司，陕西西安710061）摘要方形坯料输送是金属的热处理时最常见的一道工序，然而在方形坯料输送过程中，坯料与输送辊之间的摩擦力因坯料温度的升高而降低，造成坯料输送时速度不稳定，影响正常生产。 结合生产的实际经验，通过三维理论分析，设计出一套V型结构的辊子，稳定了坯料运行的速度，大大提高了设备运行的稳定性。 关键词防滑；坯料；高温；磨损TF345.6文献标志码A1002?1639 （2019）04?0075?04Anti-skid Treatmentof SquareBillet Conveyingduring On-line Productionof InductionHeating FurnaceZHANGYong1，2，3，LIU Xilong1，2，3，ZHANG Jingjing1，2，3（1.Xian ElectricFurnace InstituteCo.Ltd.，Xian710061，China；2.Engineering&Technology ResearchCenter ofElectricFurnace，Xian710061，China；3.Xian MCCAdvanced MaterialsCo.Ltd.，Xian710061，China）Abstract:Square billettransportation isthe mostmon processin heattreatment ofmetals.However，in thecourse ofsquare billettranspor?tation，the frictionbetween billetand conveyorroller decreasesdue tothe increaseof billettemperature，which makesthe speed of billettrans?portation unstableand affectsnormal production.Based onthe practicalexperience ofproduction，this paperdesigned aset ofV-shaped rollerthroughtheory analysisby3D software，which stabilizedthe runningspeedofthe billetand greatlyimproved thestability ofthe equipment.Key words:anti-skid；billet；high temperature；wear2018?12?17；修回日期2019?01?22作者简介张勇（1984），男，本科，工程师，研究方向为感应炉设计及研究；通讯作者刘喜龙（1984），男，本科，工程师，研究方向为感应炉设计及研究.随着我国经济技术的迅速发展以及装备业技术水平不断提高，对高品质型材的需求越来越大，对特殊用途型材的需求也急剧增加。 特种金属在一些特殊的领域应用较为频繁，经常因特殊的需求而被加热轧制成各种型材，金属轧制前需要进行加热或补温1。 当采用在线感应加热炉对金属坯料进行加热或补温时坯料需要由输送辊道进行输送，但是设备长时间的使用及坯料与输送辊之间的温度差异会造成输送辊产生较大的磨损。 基于坯料在输送过程中输送辊的磨损问题，通过对实际使用情况的分析及设计优化，大大提高了输送辊的使用寿命，减少了设备的维护，为企业节约了设备运行成本。 1方型坯料输送辊道的设计设计了一套坯料传送系统，由变频电机通过联轴器驱动传动轴转动，进而带动固定于传动轴上的辊子。 其坯料输送流程如下整条线分为进料段、低温段、高温段、保温段、出料段。 各段速度设定如下给定进料段一个频率，则低温段、高温段及保温段的输出频率会自动调整。 例如设定进料段40Hz，则低温段是42Hz，高温段是44Hz，保温段45Hz左右。 辊子采用V型结构，选取V型辊材质为1Cr18Ni9Ti。 方型坯料可以放置在V型辊子之上，进而使得方型坯料的两个面与V型辊子进行线接触。 根据坯料的长短及感应加热设备的外形尺寸，对输送辊进行布置，布置距离为1.2m，保证任何时刻至少方型坯料至少与两对输送辊道接触，保证坯料稳定运行。 具体布置方式如图1，单个输送辊的外形如图2所示。 图1输送布置形式75万方数据INDUSTRIAL HEATING2019年第48卷第4期Vol.48No.42019图2单个输送辊外形图2初始使用情况及分析在设备初期运行时，测量坯料运行速度稳定。 但在坯料温度升高之后且连续生产时，发现坯料运行时间不稳定。 具体表现如下每一根坯料进入低温段第一个感应体约450mm之后，暂停2035s，之后再前进，直至热钢采用拨叉机构拨下加热炉生产线。 当连续上料时，如果运行平稳，无“打滑”情况的发生，则第一根料与第二根料的间隔距离（第一根料与第二根料上料的间隔距离+每一根料暂停时间+速度的时间差）会越来越大。 而现场实际情况是第二根料与第一根料的距离越来越近。 将走在前面的一根料的速度慢的情况称之为“打滑”。 速度慢的料在感应体里面的时间变长，加热时间变长，因此温度升高，超出工艺要求范围。 鉴于此情况，对初始设计的V型辊进行了热场及受力时的分析，分别如图3图6所示；并且对坯料的运行速度进行了计算机与人工的测量，结果如图7所示。 图3辊子热场下静态位移为了增加料辊的摩擦力，使用电焊机将V型辊道的两个V面进行打焊点处理之后，料的行进速度有明显的好转。 但是由于不锈钢焊条与辊子焊接之后的融合性差，在经过生产300350根料之后，焊点就基本上消失，回复到之前的使用状态下。 具体可以参考现场所测量的数据（见图7）。 结合实际使用的情况及现场测量的数据（不完全统计）进行分析，认为产生“打滑”的可能原因有以下几点图4辊子热场下静态应变图5辊子热场下静应变图6辊子热场下设计漏洞检查 （1）辊道电机的变频器输出不稳定。 （2）摩擦力在低温段与高温段不统一。 （3）V型辊的V面上线速度不一致导致钢坯接触同一辊面的不同点后出现线速度不一致。 3改进措施针对以上情况，采用如下的改进措施 （1）对V型辊进行重新设计，减小钢坯与V型辊的接触面积，固定其接触点，使其V型辊的线速度输出相对稳定。 （2）将其材质由原来的1Cr18Ni9Ti不锈钢改为2520耐高温不锈钢，以增加辊子的耐磨性。 针对所做的更改，结合实际使用的环境，通过三维的模拟，对输送辊的受力及受热进行叠加分析，分别如图8图11所示。 76万方数据2019年第48卷第4期Vol.48No.42019INDUSTRIAL HEATING图8新V型辊子热场下设计漏洞检查图9新V型辊子热场下静应变图10新V型辊子热场下静形变由以上模拟分析可以看出，新设计的V型辊子由于增加了坯料与辊子之间的距离，热辐射对辊子的影响大大削弱；坯料与辊子之间接触面积的减少，增加了辊子的局部压强，提升了摩擦力，使得坯料运行稳定。 4分析结论及实际运行效果通过对辊子自身应力、形变的模拟及对测量记录的分析，得出如下结论 （1）V型辊的设计是合理的，这种结构形式能有效的保证其对坯料产生良好的夹持力，促使坯料随着辊子的转动而向前运转； （2）当设备运行一段时间之后，V型辊持续在热场的作用下，表面温度升高，表面摩擦力减小，出现坯料速度不稳定； （3）V型辊材质为1Cr18Ni9Ti，虽然具有较高的高温强度及抗氧化性，但是在受热之后，表面摩擦系数降低，应选择耐磨性更好的材料替代。 （4）由于此输送辊安装在两个电磁感应加热器之间，电磁感应使得辊子表面积攒了电流，当坯料与辊子接触的瞬间，由于电势差的存在，导致辊子与坯料之间放电打火，因此对辊子造成一点的损伤，设备运行的时间越长，造成辊子的磨损越严重。 将新设计的V型辊子投入使用之后，坯料运行速度运行稳定，满足了设备的使用要求。 且V型辊子使用图7坯料运行速度测量记录图11新V型辊子热场下应力77万方数据INDUSTRIAL HEATING2019年第48卷第4期Vol.48No.42019时间加长，磨损减少，超过了预期的效果。 V型辊运行10个月以后的照片见图12。 图12运行10个月以后的辊子参考文献1成大先.机械设计M.北京化学工业出版社，1993:220.或是测量区域发生变化后，再次进行测量前均需要对镜头进行调试。 系统自身已经具备调试功能，但依然需要在人为的辅助下进行，而这一过程极容易出现操作不规范等问题。 具体来说，当标尺位置偏离光线中心区域时，则会对后续测量精度造成影响；此外，在对标尺进行135调整时，一旦角度不准确也会对最后的测量精度造成影响。 4视觉技术的发展趋势在视觉技术深度发展的背景下，给制造业的整体发展水平也带来了更为明显的影响。 依托于视觉技术，可以通过无损识别等方式大幅提升制造业的发展水平，而各类视觉需求也在根本上决定了机器视觉技术的发展水平。 4.1主流检测技术的发展趋势在当前的制造产业中，视觉技术的应用愈发广泛，其中以电子元器件以及半导体两大行业最为明显。 放眼未来可知，市场对无损检测识别技术的需求量极高，其在未来的发展空间极为广阔。 4.2统一标准的发展趋势相比之下，我国在机器视觉技术领域的起步时间较迟，加之工业技术底子较为薄弱，因此在此方面与西方发达国家依然存在一些差异。 以视觉硬件层面为例，当前依然存在过度依赖进口的局面，要想推动自主研发产品的商业化运行依然有较长的路要走。 事实上，视觉硬件产品并非由品牌决定，需要用一套标准的方式来衡量，行业内必须形成一套标准的方式，在此基础上方可推动自主研发工作的持续开展，最终打造出符合国际标准的产品。 4.3自动化、集成化、智能化的发展趋势考虑到机器视觉技术的基本特点，无论是识别还是检测均需要借助于外置的PC端设备，在其作用下可以完成相应的控制与现实工作。 PC端是极为重要的一部分，还可以完成图像采集与控制工作，因此对集成化水平提出了较高的要求。 总体来说，在未来工业发展道路中，集成化已经成为了决定发展状况的关键途径，也是未来的发展趋势之一。 5结语综上所述，当前我国的工业发展已经步入了品质化阶段，在此背景下对工业制造的精度提出了更高的要求，此时无损识别检测技术也成为了必然的趋势。 在金属件生产领域，需要依赖于机器视觉系统，在其作用下对被测金属件进行全方位检测，确保产品质量。 而在未来的工业发展中，视觉技术应用前景也会愈发广阔。 参考文献1赵海峰，郭燕，崔吉，等.基于机器视觉的小微零件缺陷检测技术及装置研究J.工具技术，2018，52 （11）:147-149.2王宇，吴智恒，邓志文，等.基于机器视