Устройство для программной закалки длинномерных изделий

 

Изобретение относится к автоматизации в металлургической промышленности и может быть использовано для закалки полых массивных длинномерных изделий. Целью изобретения является повышение качества закалки . Устройство содержит подъемный механизм 1, блок 2 датчиков конусности , регулятор 4, программный блок 3, блоки 5 и 6 коррекции по температуре к уровню, а также блок 8 принудительной циркуляции воды, содержащий систему спрееров и воздушный перемешиватель. Существо изобретения заключается в том, что после опускания изделия в бак с датчика 15 блока 2 на вход блока 7 включения принудительной циркуляции поступает сигнал , по которому открываются пневмоклапан и гидровентиль, oбecпe mвaя соответственно доступ воздуха к воздушному перемешивателю 10 и воды - к спреерам 9. 6 ил. ig

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ((9 (I I) 511 4 С 21 П 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4245609/31-02 (22) 14.05.87 (46) 30,11.88, Бюл. У 44 (71) Пермский политехнический институт (72) Э.С.Заневский, Л.Н.Киряков, Г.В.Кропачев, Т.С.Леготкина и Н.M.Ëèöûí (53) 621.785.616 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

ll9 908866, кл. С 21 D ll/00, l981 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАИ191НОЙ ЗАКАЛКИ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к автоматизации в металлургической промышленности и может быть использовано для закалки полых массивных длинномерных изделий. Целью изобретения является повьппение качества закалки. Устройство содержчт подъемный механизм 1, блок 2 датчиков конусности, регулятор 4, программный блок

3, блоки 5 и 6 коррекции по температуре к уровню, а также блок 8 принудительной циркуляции воды, содержащий систему спрееров и воздушный перемешиватель. Существо изобретения заключается в том, что после опуска ния изделия в бак с датчика 15 блока 2 на вход блока 7 включения принудительной циркуляции поступает сигнал, по которому открываются пневмоклапан и гидровентиль, обеспечивая соответственно доступ воздуха к воз- Ж душному перемешивателю 10 и воды " к спреерам 9. 6 ил.

° ° °

1440942

Изобретение относится к технике закалки крупногабаритных изделий, например труб и валов переменных сечений, в водяном баке и может быть использовано в металлургической промьппленности.

Целью изобретения является повышение качества закалки длинномерных изделий.

На фиг.1 приведена структурная схема описываемого устройства; на фиг.2 — схема расположения системы спрееров и воздушного перемешивателя; на фиг.3 - схема датчика диск-,. 15 ретного изменения конусности; на фиг.4 — схема программного блока зада,ния скорости; на фиг.5 — программный блок задания скорости; на фиг.6 — блок включения принудительной циркуляции. 20

Устройство для программной закалки длинномерных изделий имеет подъемный механизм 1 блок 2 датчиков дискретного изменения конусности, программный блок 3, регулятор 4 скорости, блоки 5 и 6 коррекции, блок 7 включения принудительной циркуляции, блок 8 принудительной циркуляции, спрееры 9 и воздушный перемешиватель

10. 30

Подъемный механизм 1 содержит электродвигатель 11 с фазным ротором, силовой редуктор 12, лебедку 13.

Блок 2 датчиков дискретного изменения конусности изделия включает в

35. себя редуктор 14, бесконтактные датчики 15, установленные на диске 16, диамагнитную стрелку 17. Диамагнитная стрелка 17 связана через редуктор

14 с подъемным механизмом 1. Бескон- 40 тактные датчики 15 дискретного изменения конусности расположены по окружности диска 16. Датчики 15 (фиг.3) представляют собой электронные генераторы гармонических колебаний с самовозбуждением, срыв генерации которых происходит при наличии в их прорези диамагнитной стрелки- 17.

Требуемый температурный режим с учетом изменения конусности задается

50 соответствующим расположением датчиков .15 по окружности диска 16.

Программный блок 3 задает изменения скорости согласно сигналам с блока 2 датчиков дискретного изменения конусности и блока 6 коррекции по температуре.

Блок 5 коррекции предполагает наличие датчика 18 уровня, усилительного элемента и исполнительного механизма. Б качестве датчика уровня может быть использован, например, поплавковый реостатный датчик, выходное напряжение которого изменяется пропорционально изменению уровня воды в баке, в качестве усилительного элемента — электронный усилитель, а в качестве исполнительного механизма— электродвигатель типа РД-09.

Блок 6 коррекции по температуре должен содержать датчик 19 температуры воды в баке и преобразователь 20;

Изменение температуры в закалочном баке может измеряться, например, дискретно. Для этого в качестве датчика температуры используется набор ртутных термометров термостатного типа, особенностью которых является их коммутационная способность. Требуемая температура коммутации задается установкой подвижного контакта ртутного столба. При достижении температуры настройки ртуть, замыкаясь с установленным на этом уровне контактом> коммутирует внешнюю цепь, подключенную к этому контакту и ртутному столбу, Каждый из термометров датчика 19 настраивается на конкретную температуру с определенным шагом. Шаг настройки определяет точность выполнения программы охлаждения закаливаемого изделия.

Преобразователь 20 преобразует сигналы с датчика 19 в напряжение кор- рекции для программного блока 3.

Преобразователь 20 может быть реализован, к примеру, на релейных элементах. Каждое реле преобразователя

20 управляется соответствующим термометром датчика 19. С ростом температуры воды в закалочном баке в установленном порядке срабатывает реле, увеличивая напряжение задания для нуль-органа блока 3.

Блок 8 принудительной циркуляции воды в закалочном баке (фиг.2) содержит воздушный перемешиватель 10 воды в баке и систему спрееров 9.

Воздушный перемешиватель 10, установленный в нижней части закалочного бака, представляет собой патрубок вваренный в центре дна бака, по которому через электромагнитный клапан подводится сжатый воздух. Включение воздушного перемешивателя (открывание клапана) осуществляется по сигналу с одного из датчиков 15 блока 2 через

)440942 4 блок 7 включения принудительной циркуляции воды, Система спрееров 9 представляет собой набор металлических труб, заглушенных по верхнему срезу, имеющих множество мелких отверстий по всей поверхности и установленных в баке на определенном расстоянии одна от другой. Снизу в спрееры через вентиль )0 с электромашинным приводом подводится вода под давлением. Включение спрееров (открывание вентиля) производится после погружения блока заготовок в закалочный бак IIo сигналу датчика 15 конца опускания с блока 2 через блок 7.

Для управления регулятором 4 может быть, к примеру, использован синхронный импульсно-фазовый способ управления, В этом случае блок 3 (фиг.5) должен включать в себя нес" колько каналов управления (число каналов определяется количеством коммутаторов регулятора 4), каждый иэ 25 которых должен содержать генератор

21 опорного пилообразного напряжения (ГОН), нуль-орган 22 (НО), управляемый источник 23 постоянного напряжения .(УИПН) и усилитель-формирователь 3р

24 отпирающих импульсов (УФ). Выход

ГОН подключен к одному из входов НО.

На второй вход НО при срабатывании очередного датчика 15 блока 2 подключается соответствующей величины напряжение — задание от УИПН. В момент равенства напряжения задания и напряжения "пилы" с выхода НО на вход

УФ выдается импульс. В итоге УФ открывает на определенный угол тиристоры 4О соответствующего коммутатора блока

4 и двигатель 11 подъемного механизма 1 развивает соответствующую скорость. При срабатывании следующего очередного датчика 15 к нуль-органу 45 другого канала блока 3 подключается напряжение другой величины. В результате тиристоры другого коммутатора блока 4 открываются на другой угол и регулятор 4 переводит двигатель

11 подъемного механизма 1 на другую скорость.

Регулятор 4 скорости (фиг.4) содержит несколько тиристорных коммутаторов 25, каждый из которых содер-, жит по две пары встречно-параллельно включенных тиристоров. При импульсно-фазовом способе управления после включения каждого из тиристорных коммутаторов шунтируется соответствующая часть роторных сопротивлений двигателя 11 подъемного механизма 1, в результате изменяется скорость извлечения закаливаемых изделий.

Блок 7 (фиг.6) включения принудительной циркуляции воды в баке содержит транзисторный усилительный каскад 26 (VT), R),R2) промежуточное электромагнитное реле 2? (R1), электромагнитный пневмоклапан 28 (V)), электродвигатель 29 (D)) привода гидровентиля 30, реле 31 и магнитный пускатель 32 (К)) двигателя 29 гидровентиля 30.

При отсутствии сигнала с датчика

15 конца опускания (изделие в воздухе) транзистор 27 закрыт, все реле обесточены, воздух и вода перекрыты клапаном 28 и вентилем 30 соответственно.

По завершении опускания изделия в бак с датчика 15 блока 2 на вход транзистора 26 поступает сигнал, открывающий его. В результате срабатывает реле 27, а через его нормаль но открытые контакты замыкается цепь питания реле 31. Эти реле срабатывают, самоблокируясь через свои контакты Р2 и К3. Кроме того, через контакты Р2 и Р3 этих же реле 31 запитываются пневмоклапан 28 и магнитный пускатель 32 соответственно. В итоге открывается пневмоклапан 28 и гидровентиль 30, обеспечивая соответственно доступ воздуха к воздушному перемешивателю 10 и воды — к спрее" рам 10.

Устройство работает следующим о бр as ом.

Перед началом закалки в устройство вводят:

1. В блок 2 датчиков дискретного изменения конусности — программу дискрета конусности {датчики 15 определенным образом размещаются на диске 16);

2. В программный блок 3 — скорость подъема (выставляются эталонные опорные напряжения для нуль-органов);

3. В блок 6 коррекции по температуре — коррекции скорости извлечения изделия (каждый из термометров датчика 19 настраивается на определенную температуру).

Далее оператор, пользуясь ручным управлением подъемног0 механизма, r

В дальнейшем по мере извлечения охлаждаемых изделий из воды диамагйитная стрелка 17, жестко связанная через редуктор 14 с механизмом 1 подъема, перемешивается по направле нию к очередному (второму) датчику

15 блока 2. При достижении стрелкой

5

14409 устанавливает подлежащие закалке изделия над баком. Включается питание для всей системы. После этого оператор на ручном управлении начинает

5 опускать все изделия, а рабочие, находящиеся у закалочного бака, вводят спрееры в каждое иэ иэделий (фиг.2) .

Для удобства введения все спрееры . выполнены разной высоты, т.е. сначала в процессе опускания вводят самый высокий спреер, затем - спреер меньшей высоты и т.д. Таким образом, после полного погружения изделий внутри каждого из них находится свой спреер.16

По завершении погружения срабатывает первый датчик, 15 (датчик "Конец опускания") блока 2. По сигналу это" го датчика разблокируются все остальные датчики, на пульте оператора заго-20 рается сигнальная лампочка "Конец опускания" и он прекращает погружение. При срабатывании первого датчика 15 с блока 2 в блок 3 задания скорости и в блок 7 включения принуди тельной циркуляции поступают сигналы.

В результате программный блок 3 зада.ния скорости формирует соответствую1 щий закон изменения скорости, вкл очая определенный коммутатор 25 регу- 30 лятора 4, а в блоке 7 включается электромагнитный клапан 27 и гидров ент иль 30, о бе спечив ая со ответ ств енно доступ воздуха к воздушному перемейивателя 10 и воды — к системе спрееров 9. Начиная с этого момента и до конца закалки (до полного извлечения) вода в баке будет перемешиваться, ее циркуляция - улучшаться.

Внутренняя поверхность иэделий при" 40 нудительно опрыскивается тонкими струями воды, излучаемыми спреерами, за счет того, что разрушается пленочная паровая "рубашка" и, как следствие, улучшается теплоотвод. Таким 4б образом, применение принудительного перемешивания воды в баке и спреерного охлаждения внутренней поверхности изделия приводит к более равномерному охлаждению иэделия снаружи б0 и изнутри но всей длине.

42 6

17 прорези второго датчика 15 с выхода блока 2 выдается сигнал в программный блок 3. В результате изменяется сигнал задания, поступающий в блок регулятора 4 скорости, по которому включается соответствующий тиристорный коммутатор и изменяется скорость. Таким образом осуществляется изменение скорости при подъеме иэделия в местах изменения конусности, которым соответствует расположение датчиков 15 на диске 16.

Изменяющийся в процессе закалки уровень воды измеряется датчиком 18.

Сигнал с реостатного поплавкового датчика 18 усиливается и поступает в блок 5 коррекции, который осуществляет поворот диска 16 навстречу перемещающейся диамагнитной стрелке 17.

В результате диамагнитная стрелка достигает очередного датчика 15 раньше и, следовательно, переход на другую скорость подъемного механизма осуще ствля ет ся с упр еждением.

Изменение температуры охлаждающей среды в процессе закалки дискретно фиксируется термометрами датчика 19, каждый из которых при достижении программной температуры коррекции включает определенное реле блока преобразователя 20. При каждом срабатывании очередного реле через его контакты в блоке 3 к входу нуль-органа 22 подключается заведомо, установленное увеличенное по величине постоянное напряжение. В результате этого программный блок 3 выдает управляющий сигнал для открытия соответствующего тиристорного коммутатора 25 регулятора 4 на меньший угол, что приводит к понижению скорости извлечения заготовки, и следовательно, к более длительному пребыванию этого участка конусности заготовки в воде, \

Если в процессе дальнейшего извлечения этого участка изделия температура воды возрастает до значения, на которое настроен второй термометр датчика 19, то он выдает сигнал, по которому срабатывает реле, коммутируег oe этим термометром, а в блок 3 к нуль-органу 22 через контакты этого реле подключается еще большее напряжение. В результате в регуляторе 4 тиристоры коммутатора 25 открываются на еще меньший угол, и скорость извлечения еще больше уменьшается.

1440942 8 повысить качество и срок службы зака-. т- ливаемых иэделий.

Формула изобретения

Сарггри

Вода ап гидрой аалинйеIh7H0 И

При, достижении .диамагнитной стрелкой 17 очередного (второго) да чика 15 с блока 2 в программный бло

Ф

3 поступает сигнал о переводе подъемного механизма 1 на другую скорость, соответствующую второму участку конусности зйкаливаемого изделия. Если в процессе извлечения этого участка заготовки наблюдаются изменения температуры воды, датчик 19 реагирует иа срабатывания термометров, настро. енных на зту температуру, а преобразователь 20 через блок 3 и регулятор 4 по приведенному выше принципу изменяет скорость подъема до нужной величины. Так блок б коррекции осуществляет коррекцию режима охлаждения каждого участка конусности иэделия. до полного выполнения программы 20 з ак алки.

Таким образом, в результате введения в устройство для программной

25 закалки длинномерных изделий блока 8 принудительной циркуляции воды в баке и блока 7 включения принудительной циркуляции достигается обеспечение одного из главных факторов определяющих получение требуемых физикомеханических свойств, — одинаковая степень охлаждения наружной и внутренней поверхностей изделий, а также равномерность температуры по дтине изделий, что позволяет значительно

Устройство для программной закалки длинномерных изделий, содержащее эакалочный бак, подъемный механизм; подсоединенный выходом к одному из входов блока датчиков дискретного изменения конусности, выход которо, го подсоединен к первому входу программного блока, второй вход которого соединен с блоком коррекции по температуре,.подсоединенным своим входом к датчику температуры, а выход прог-. раммного блока через блок регулято- ра скорости соединен с входом подъемного механизма, блок коррекции по уровню воды в баке входом соединен с датчиком уровня, а выходом — с блоком датчика дискретного иэмененияконусности, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества закалки длинномерных изделий, оно дополнительно содержит блок принудительной циркуляции воды в закалочном баке, включающий в себя систему спре.еров и воздушный перемешиватель воды, и блок включения принудительной циркуляции; вход которого соединен с выходом блока датчиков дискретного изменения конусности изделий, первый выход с воздушным перемешивателем, а второй выход — со спреерами блока принудительной циркуляции.

1440942

1440942

Тираж 545

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор А.Маковская

3 аказ б1 45/30

Составитель А, Абросимов

Техред М.Дидык

Корректор М, Пожо

Подписное