锻造加热中频炉ppt课件

1、1锻造加热中频炉2Contents目录3锻造加热中频炉简述Click here to add your title4锻造加热中频炉生产线主要由两大部分组成，包括电源部分和机械部分。锻造加热中频炉锻造工序一般由下料、加热、成形、锻后冷却、酸洗及锻后热处理组成。中频加热炉锻造过程中如果工艺不当将可能产生一系列工件的缺损。中频加热炉锻造加热工艺包含装炉温度、加热温度、加热速率、保温时候、炉气成分等。如果加热欠妥，将会引起脱碳、过热、过烧等缺陷。对于断面尺寸大及导热性差、塑性低的坯料，若加热速度太快，保温时候太短，经常使温度漫衍不均匀，引起热应力，并使坯料发生开裂等现象。 锻造加热中频炉简介5感应加热

2、其热量在工件内自身产生所以加热均匀芯表温差极小。应用温控系统可实现对温度的精确控制提高产品质量和合格率。中频电炉加热装置具有体积小，重量轻、效率高、热加工质量优及有利环境等优点正迅速淘汰燃煤炉、燃气炉、燃油炉及普通电阻炉，是新一代的金属加热设备。中频电炉是铸造锻造及热处理车间的主要设备，其工作的稳定性、可靠性及安全性是流水作业的铸造锻造及热处理生产线正常稳定工作的保证。6由于中频感应加热炉的原理为电磁感应，其热量在工件内自身产生，普通工人用中频电炉上班后十分钟即可进行锻造任务的连续工作，不需烧炉专业工人提前进行烧炉和封炉工作。不必担心由于停电或设备故障引起的煤炉已加热坯料的浪费现象。由于该加热

3、方式升温速度快，所以氧化极少，每吨锻件和烧煤炉相比至少节约钢材原材料20-50千克，其材料利用率可达95。由于该加热方式加热均匀，芯表温差极小，所以在锻造方面还大大的增加了锻模的寿命，锻件表面的粗糙度也小于50um。7锻造加热中频炉与煤炉相比，工人不会再受炎炎烈日下煤炉的烘烤与烟熏，更可达到环保部门的各项指标要求，同时树立公司外在形象与锻造业未来的发展趋势。感应加热是电加热炉中最节能的加热方式由室温加热到1100的吨锻件耗电量小于360度。锻造加热中频炉锻造成形工艺包含变形体式格局、变形水平、变形温度、变形速率、应力状况、工模具的情兄和滑腻条件等，如果成形工艺不当，将引起晶粒不均、各种裂纹、折

4、叠。8节能型锻造加热中频炉组成结构：一、电源部分频率在超音频频段（2030）KHZ之间加热电源可用全固态IGBT超音频感应加热电源，全固态电源由于其设备占地小节水性能好，整机效率高，输出电压安全系数高等诸多优点。二、机械部分机械控制采用可编程序控制器（PLC）控制，控制度高，动作准确，加热方式采用旋转行进增加了杆身温度的均匀性。9节能型锻造加热中频炉显著优点：1、与传统加热手段相比较（油、煤、气），具有环保、节能、操作方便、劳动强度低的显著优点；2、与可控硅中频相比较节能10%30%，对电网没有谐波干扰；3、与电阻炉相比较节能50%60%；4、对客户产品具有加热快、受热均匀、无氧化层、产品质量

5、好等优点；5、感应器由变压器隔离，非常安全。6、环保：没有污染、噪声和粉尘。7、适应性强：能加热各种形状不同的工件。8、设备占地小，不足两平方米，方便客户最大限度利用生产空间。10节能型锻造加热中频炉突出特点：1、采用IGBT为主器件、全桥逆变。2、100%负载持续率设计，可连续工作。3、保护功能完善，可靠性高。4、可远控和配接红外测温，实现温度的自动控制，提高加热质量和简化工人操作。5、取代氧炔焰、焦碳炉、盐浴炉、煤气炉、油炉等加热方式。6、采用频率自动跟踪及多路闭环控制7、安装简单，操作方便。11在感应加热的变频电源是很重要的一部分，在二十世纪七十年代中期，固体感应加热电源已经广泛地应用在

6、锻造行业。这些电源的变频部分利用一个半导体电源开关将直流电源转换成应用所需频率的交流电源。晶闸管或可控硅成了应用的主流设备，电源的频率从250H到10000HZ，功率从100KW到4000KW，对于一些特别应用还会更高。在以后时间里可控硅在设计上的许多革新，已经提高了这些设备的可靠性和性能。对以后的变频电源的发展方面还是以晶闸管/可控硅为主。在这个竞争异常激烈的世界，所有成功的制造业者比以往任何时候更专注于采用更高效和更经济的方法进行生产。锻造这个行业，在感应加热方面扮演着重要的角色。感应加热不仅在加热的热效益和时间比传统的加热设备大大提高了，也减少对环境的污染，相信在以后或更多的行业会得到更

7、大的应用和发展空间。12锻造加热中频炉应用领域：【1】锻造加热：用于棒料、圆钢，方钢，钢板的透热，补温，兰淬下料在线加热，局部加热，金属材料在线锻造（如齿轮、半轴连杆、轴承等精锻）、挤压、热轧、剪切前的加热、喷涂加热、热装配以及金属材料整体的调质、退火、回火等。【2】热处理：主要供轴类（直轴、变径轴，凸轮轴、曲轴、齿轮轴等）；齿轮类；套、圈、盘类；机床丝杠；导轨；平面；球头；五金工具等多种机械（汽车、摩托车）零件的表面热处理及金属材料整体的调质、退火、回火等。13伴随着社会的发展，人们的生活方式以及思维方式都与以前有了大大的不同，人们已从上世纪的只追求经济利益的经营模式，在慢慢的向环保与效益双

8、丰收上转变。随着经济的发展，人们的环保意识不断加强，构建人与自然和谐相处的可持续发展社会成为全社会的共识。如果说传统的加热热处理仅仅是在谋取利益的话，那么现在研发出的感应加热炉不仅仅是使大家在谋取利益，更重要的是也使人们对于环保做出了自己的贡献，真正做到了环保利益双丰收。先进的技术和丰厚的经验使得恒远中频感应加热设备远远领先于同行。14低压桥起动条件全控半控高压桥低压桥逆变器负载电路IMFUMFTA656VACS300S 3 00S 3 00来自S300来自S300来自S300S300AAL300PROFIBUSP.L.C.CABUETTF300JP24P1P2J22J1J2J3J4J5J6J

9、7J8JP23 用于普通工件的感应加热电源控制系统示意图用于普通工件的感应加热电源控制系统示意图15锻造加热中频炉技术Click here to add your title16一、加热工艺及技术要求1.1用途：与2500吨压力机配套，锻造汽车前桥的坯料加热；1.2 工件材质：中碳钢1.3 加热温度：12501.4 温差要求：径向温差60，首尾温差80；1.5 加热部位：整体加热1.6 典型坯料尺寸：17【注】：应厂方要求，按2台500kw组合加热方式。二、总体设计方案概述： 2.1、功率：中频加热炉2台总功率1000KW，标称频率500hz。2.2、配置感应器型号与结构：GTR-190250

10、0,基本参数如下： 182.3、炉子结构：按照厂方要求，炉体做成双工位，每一个工位500kw，组合加热，它们之间错开一个时间节拍，互补进料，交替出料，组合加热时的节拍180秒，单独运行时的节拍为360秒。2.4、备料方式：采用地面提升机将坯料提升到储料架上。储料台一次可储存4颗料；2.5、进料方式：采用气缸推料，步进式进料方法；2.6、出料方式：出料端采用辊道接送坯料；192.7、温度检测与分选：出炉口装有红外测温仪，对出炉坯料超高温、超低温、正常温度进行三分选三、供电变压器：3.1、为二台中频炉供电的变压器必须是专用整流变压器，这是因为大功率变频器会对电网产生谐波污染，因为整流变压器采用Y/

11、接法，阀侧Y-12和-11的线电压相位相差30使二台中频电源的Y组整流和组整流电压纹波也有30相位差，两组六相脉动波合成12相脉动波。这两个电流波形在变压器网侧绕组当中的合成电流波形能有效抑制5次、7次谐波的产生。203.2、整流变压器与二台中频电源的接法图示：3.3 、ZS-1250-10/0.38整流变压器技术参数：额定容量：1250KVA；网侧额定电压：105%（KV） 3/ 50HZ阀侧额定容量:625(KVA)21阀侧额定输出电压:380(V) 阀侧额定容量: 625(KVA)阀侧额定输出电压:380 (V)连接组别： D do yn11；阻抗压降：Uk=7%网侧、阀侧之间加屏蔽，减

12、少谐波对网侧的冲击。具有低损耗、高可靠、低噪音、低温升等优点。具有轻瓦斯报警，重瓦斯跳闸；油温报警，跳闸；压力释放等保护。223.4、变压器采用的技术标准：GB/T18494.12001 工业用变流变压器JB/T86361997 电力变流变压器。四、中频炉的水冷却系统：4.1、冷却水是中频炉的“生命”，硬水受热后易产生污垢堵塞管道。因此建议中频电源柜和电容器部分采用软水冷却器来冷却。4.2、FL-350B闭式冷却器：该冷却机组可同时用来冷却二台500kw的中频电源。23它以纯水（软化水）为冷却介质，以蛇形铜管为散热器，全封闭式循环水，利用风机的作用将热量带走，必要时还可以通过喷淋器喷水增强冷却

13、效果。回水总管安装了水温传感器，运行时可对冷却效果进行全过程控制。它冷却原理如图示：4.3、 FL-350B软水冷却机技术参数：244.4冷却器配套范围：壳体 1套 （镀锌面板）冷却器 1套 （紫铜管）风机 1台 （铝合金叶片）喷淋泵 1台集水槽 1套 （不锈钢材料）脱水器 1套 （PVC材料制作）主水泵 1台 不锈钢循环水箱 1只 （0.5M3）电控制箱 1套 (带温控系统)254.5、 外循环水冷却系统：外循环水系统包括循环水池、水泵及管路闸阀等设备设施，它专门用来冷却感应线圈的，该设备设施由用户自行建造。外循环水技术指标：冷却水进水温度：535冷却水出水温度：55冷却水压力：0.30Mp

14、a0.40MPa供水量（水泵流量）：18m3/h（二台炉子共）回水管坡度：i=0.01冷却水水质要求：PH值：78.5总硬度：10度（为1升水中含10毫克CaO）冷却水水池有效容积不小于50m3。（供二台炉子用）26五、整机性能：系统功率因素：在满电压情况下，功率因素达到0.92；氧化脱碳：坯料加热氧化烧损不大于坯料直径的0.3%，表面脱碳层深度不大于0.3mm。能耗：负载与工件最佳耦合情况下，不大于370kw.h/t；启动性能：无论是热料、冷料、空载或满载启动成功率100；短路保护：负载短路时，加热系统能可靠停机保护，不会造成各种元器件损坏；水温保护：感应线圈、中频电源、电容器均装有水温传感

15、器，当循环水温超过额定温度时可即时报警，或自动关闭中频电源； 27安全防护：整机无液体、气体泄露现象，壳体应有可靠的接地保护，对于容易引发安全事故的地方应设有防护罩，有醒目的安全标示。噪音：小于80db外观质量：外形美观，喷漆光亮，焊接牢固，除锈彻底，表面打磨光滑平整，各部位配合间隙合理，棱角清晰，色标清晰，柜体门扇开启灵活，整机外观漂亮。六、晶闸管中频电源柜6.1、 KGPS-500/0.5中频电源主要技术参数如下表：286.2、BSC8M-2 主控板：核心部件采用美国ASIC2高密度集成电路块，有相序自适应电路，逆变采用扫频式零压启动方式，频率跟踪电路采用平均值取样方案，逆变电路中加有逆变

16、角调节电路，它可以自动调节负载阻抗的匹配。具有重载启动及缺料保护功能。6.3、功能与保护：本主控板核心数字电路有31路输入/输出接口，内部功能包括整流移相触发、相序自适应、逆变触发、逆变引前角锁定、逆变重复启动以及主控制板欠压自动保护等功能。29主回路短路保护主回路缺相保护电网电压高、低保护冷却水水压低保护冷却水温度高保护可控硅过电压、过电流保护负载过电压、过电流限制6.4、滤波电抗器：电抗器所选硅钢片是武钢生产的Z10冷轧高导磁率硅钢片。铜管选用洛阳铜材厂生产的T2无氧铜管绕制。双绕组线包，云母带包扎，H级绝缘，工作时噪音低于70分贝；306.5、万能式断路器：中频电源前置开关柜的断路器选用

17、DW-17型号；6.6、操作面板：面板上装有直流电压、直流电流、中频电压、中频功率、中频频率等块表。装有交流分/合、中频启动/停止、故障复位按扭，过流、过压指示灯、内/外控转换开关及调功电位器。变频器的功率输出可在10%100%范围内任意可调。6.7、变频器的冷却水保护系统：中频电源柜采用闭式冷却水，可控硅、电抗器加装水温保护，当水温超过额定值时变频器自动关机；所有进出水管均采用不锈钢材料制作。6.8、变频器的外型结构：外型结构为标准的GGD柜，三门柜体，外形尺寸（长宽高）：24009002000mm，柜壳经喷塑处理，颜色为浅绿色。31七、感应加热炉部分7.1、炉体基本结构图与工作方式：（基本

18、结构见上图）二台500kw炉子并列安装在电容器上，负载感应器各自独立运行，可同时工作，也可单独运行。同时工作时，它们之间错开一个时间节拍，交替进料，轮流出料。7.2、负载感应器参数：（见第二条）7.3、感应器制造基本工艺要求：冷却水管采用快换接头连接，系统中使用的各种阀门采用不锈钢阀或铜阀；感应器与电容柜母排的连接采用螺栓连接方式，且连接牢固可靠；32感应器前、后端板采用8mm厚紫铜板，并须通水冷却；感应器其他外墙板采用环氧树脂板，厚度不低于10mm；应器采用洛阳铜材厂T2无氧冷拔铜管制作，绕制后须经酸洗、云母带和玻璃纤维带包扎、浸漆等加工工序，保证绝缘良好，耐压等级（对地）5000V以上；线

19、圈正常使用寿命8年以上；感应线圈冷却水采用开式回水。7.4、炉衬及导轨：感应线圈的炉衬采用碳化硅炉衬，炉衬正常使用情况下寿命可达600小时以上。每节感应器安装独立的水冷导轨，导轨表面须喷涂一层钨钴合金；337.5、电容器柜：电容器柜柜体与电容器之间采用固定陶瓷底座，二次绝缘安装，槽路铜排采用1204mm规格的铜板制作，两块铜排之间用云母纸绝缘，并加焊水冷铜管。冷却水软管采用耐压塑胶软管。所有冷却系统水管均用不锈钢材料制作。电容器安装了过热保护系统。电容器支架留有足够的余量，以备今后改造时增加电容器位置，电容器采用闭式冷却方式，加水温保护；八、机械装置：8.1、地面提升机：提升机可沉地安装，储料

20、台面与车间地面一样平，坯料很方便的滚动到储料台上。提升机安装二排链条，间距600mm，适应800mm长度的坯料平稳取料。提升机顶端的接料板采用活动滑板，滑板由气缸操纵，具有向左、右炉分料的功能；坯料分向右炉时须通过中间滑板滚落到右炉的推料槽内，为减缓滚动时的撞击力，在过渡滑板上装有缓冲装置； 348.2、储料台：地面储料台一次可储存坯料5个，台面有5斜度，坯料依次滚动到提升机的挂钩上；8.3、气动推料机：气缸最大行程900mm，根据坯料长短可随机调整气缸行程。8.4、接料辊道：辊道轮间距400mm，安装在出料端，电机驱动，常开工作方式。8.5、顶料装置：从右炉出来的坯料途经顶料装置后被顶出辊道

21、从过渡滑板上滚落到左炉的接料辊道上；358.6、温度分选装置：坯料到达左炉辊道后集中进行温度检测，如果温度偏高，前面的顶料装置动作，将坯料顶出辊道滑落到前面的返料箱内，如果温度偏低，后面的顶料装置动作，将坯料顶出辊道滑落到后面的返料箱内；当温度合格时，顶料装置不动作，坯料则输送至锻造工位。8.7、红外测温仪：H-G-2-4-20mA红外测温仪技术参数（西安飞秒） 测温范围：6001400 (上限) 测量精度：0.5%（标定值）；重复精度：0.1%（标定值） 响应时间： 10毫秒；光谱响应：0.85-1.08微米 输出方式：线性输出420mA光纤探头：-25150 距离系数：70:1（能量90%

22、）36九、外控制台：9.1、外控台：高低柜式样，它置于生产现场，对加热过程进行集中控制；9.2、操作系统：操作台上安装了直流电压、直流电流、中频电压、红外测温仪温度显示、节拍器等显示仪表，装有中频启动/停止、故障复位按扭，过流、过压指示灯、水温报警等控制单元，在外控制台上可直接对中频电源和机械装置进行控制。控制器核心元件采用欧姆龙PLC控制器（按双工位配置控制点）。37十、成套设备供货内容38锻造加热中频炉具有上料、传输、夹紧、定心、检测、显示、随动、下料等功能,一个工作程序(即淬火一根杆所完成的动作)需输入16个信号.控制27个动作,若要具有六种杆淬火的全部功能,其控制的动作就得上百个。采用

23、传统的继电器实现此系统,不但控制线路复杂、元件多,调试维修困难,并且很难满足淬火工艺要求,例如要使淬火时间的控制精度小于0.1秒,这是继电器逻辑控制系统难以实现的。这样就采用了可编程序控制器(PLC)作为整个系统的控制核心,用变频器作为改变速度的执行系统,用红外线光电器件作为检测部分组成了一套完整的控制系统。这套系统具有控制精度高、可靠性强、调整方便、编程简单、成木低等优点,为理想的机电一体化控制系统。39整个锻造加热中频炉的核心部分采用了机械部自动化所生产的MPC一O01A可编程序控制器,其输入48点,实际使用了32点;输出64点,实际使用了56点。由于PLC具有很强的逻辑功能,并且输出带负

24、载能力强,可直接驱动电磁阀及执行器件,因而使整个系统的硬件部分变得非常简单,其大部分控制功能可用软件来完成。系统的功能流程图。由于淬火杆为六种,每种杆粗细不一样,淬火时其速度就各异,淬火时间也不同,为了操作方便,设计了六种杆的程序,淬火时每种杆只需选择相应的程序,且每种杆之间实行互锁。图3给出了控制系统的部分梯形图。40锻造加热中频炉系统采用了以PLC为核心的控制,用开环系统组成的变频调速对传输等进行速度控制,红外线光电器件进行检测,信号灯组成的故障显示、发光二极管组成的速度显示,这祥形成了一套性能好、故障率低、成本少、可靠性高的控制系统,这一系统很好地完成了锻造加热中频炉这一复杂的工艺过程,

25、使H杆的性能指标满足要求。系统41锻造加热中频炉性能:1.用PLC作为逻辑控制,在凋试及工艺参数调整中显示了它的优越性。如果工艺要求变化,只需改变程序就可以达到改变工艺参数的目的。由于我们研制的这种淬火生产线国内没有,因此一切参数均在生产线上试验确定,使生16产出的H杆能满足各项性能指标的要求。2用变频器作为速度控制的执行器,对其给定部分进行改造,使之通过PLC输出点控制的速度可达43种,很好地满足了工艺对速度的要求。3.用红外线光电器件对头部、尾部进行检测,减少了干扰,降低了成本。4.对感应圈进行控制,使两头变径部分既淬上了火还不至于熔化,从而保证了淬火层的连续性、深度和硬度。5.采用了快速

26、传输控制,减少了两根杆之间的等待时间,提高了生产效率。42锻造加热中频炉可以改善工作环境、提高工人劳动环境和公司形象、无污染、低耗能。感应加热炉与煤炉相比，工人不会再受炎炎烈日下煤炉的烘烤与烟熏，更可达到环保部门的各项指标要求，同时树立公司外在形象与锻造业未来的发展趋势。利用中频感应加热的方法，对碳结钢和低合金结构钢热轧标准件进行，与20世纪71年代已在美，法，饿等多个国家冶金工厂应用，建设了多条中频感应加热生产线，这些钢号大多用于制造汽车，拖拉机，机床用零部件。标准件感应加热，因受到冷却条件的限制，加热的标准件直径限定在60mm，大于60mm直径的标准件后，发现存在芯部硬度不足的现象。中频感

27、应加热不仅能对圆棒，而且还能对方形，多边形条材进行。43自控型可调节加热时间、加热功率、保温时间、保温功率和冷却时间；大大提高了加热产品的质量和加热的重复性，简化工人的操作技术。特别安全，输出电压低于36V，免除高压触电危险。44成熟的锻造加热中频炉技术，设计的生产线中分别对淬火和回火工艺配备进口红外线测温装置，实现了加热温度自动控制，(并且可以通过调节功率来实现温度调节)，而机械传动部分则是采用了调速电机带动，可以随意调节运行速度及功率，而这些操作均由中心控制系统来实现，工人只需启动、停止操作系统中的按钮就可实现所有的运行动作。 随着科学技术的发展，锻造加热中频炉得到了广泛的应用。表面热处理

28、可以提高产品质量，缩短生产周期和改善劳动条件，提高生产组织水平。目前应用最广泛的表面热处理是感应热处理，它可应用于淬火、回火、正火、调质、透热等，适用于机械化大生产，可通过计算机控制实现无人操作。45锻造加热中频炉案例Click here to add your title4647锻造加热中频炉技术优势加热效率高(速度快慢可调节控制)加热范围广可加热各式各样的金属工件安装方便连接电源，感应圈和进出水管即可，启动速度快通水通电后即可启动加热，操作简便加热效果好被加热物芯表温差均匀，升温快保护措施布置齐全设有过压、过流、过热等报警指示48选用感应加热设备性能高且稳定选用感应加热设备性能高且稳定 、

29、系统电效率高、生产高度自动化。综合性能打造智、系统电效率高、生产高度自动化。综合性能打造智能化恒远品牌。能化恒远品牌。4950感应加热的现状国内外技术国内外技术现状现状感应加热技术从诞生至今，经过近百年的发展，取得了令人瞩目的成果，尤其是六十年代以后，固态电力电子器件的出现与发展，使感应加热技术和现代化生产许多方面密切相关，发挥了很大的作用。国内国外国外感应加热装置用于大型工件的透热或数百吨的钢水保温预计短期内，以固态器件构成的低频感应加热电源在功率容量、价格和可靠性方面还难以与简单的工频感应炉竞争，虽然其效率、体积和性能均优于工频炉51恒功率输出零压启动保护全面操作方便节能环保感应加热速度更快，节电效果更明显。零压启动，更能适应频繁启动的要求过流、过压保护，使设备运行可靠。智能操作简单，适用于各种加热工艺。全数字式高效快速谐振，节能环保优势突出锻造加热中频炉设备优点突出52 锻造加热中频炉三大优势加热快效率高智能化自动化环保节能省电53随着社会的显著发展，以及社会生活水平大幅度地提高，人们的生活素质也有了明显地提升，最重要是体现在我们环保意识的逐渐增强，同时，这一改变，对于钢丝加热设备今后的发展，也有着很大的影响。锻造