Устройство для программной закалки длинномерных изделий

 

Изобретение относится к разделу автоматизации в металлургической промышленности и может быть использовано для закалки полых массивных длинномерных изделий. Целью изобретения является повышение качества закалки. В устройство, содержащее закалочный бак, подъемный механизм, подсоединенный выходом к одному из входов блока 2 датчиков дискретного изменения конусности, выход последнего подключен к первому входу программного блока, второй вход которого соединен с блоком коррекции по температуре, подключенным входом к закалочному баку, а выход программного блока через блок регулятора скорости соединен с входом подъемного механизма, блок коррекции по уровню воды в баке входом соединен с датчиком уровня, а выходом - с блоком датчиков дискретного изменения конусности, введены средства 10 вращения и блок 9 включения вращения. Первый вход средства 10 вращения соединен с выходом лебедки подъемного механизма 1, второй - с выходом блока 9 включения вращения, а выход - с длинномерными изделиями 7. Вход блока 9 включения вращения соединен с одним из выходов блока 2 датчиков дискретного изменения конусности изделий. Введение средства 10 вращения, блока 9 включения вращения позволяет выровнить температуру нагрева и температуру охлаждения в процессе термообработки вдоль всей поверхности закаливаемых изделий и получить требуемые физико-механические свойства, исключив при этом появление механических деформаций длинномерных изделий в виде короблений и трещин. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 С 2 D 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д ВТОРСНОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i 7

4.=:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

00 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4460574/31-02 (22) 14.07.88 (46) 07.03.90. Бюл. Р 9 (71) Пермский политехнический институт (72) Г.С.Артемьев, Э.С.Заневский, Л.Н.Киряков, Г.В.Кропачев, Т.С.JIeготкина, Н.N.Ëèöûí, С.А.Пушок, Ю.А.Федченко и В.М.Хвисюк (53) 629.785.616(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 908866, кл. С 21 D 11/00, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРА2ИНОЙ

ЗАКАЛКИ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к разделу автоматизации в металлургической промышленности и может быть использовано для закалки полых массивных цлинномерных.изделий. Целью изобре, 80, шя22ф тения является повышеш . качества закалки. В устройство, содержащее закалочный бак, подъемный механчзм, подсоединенный выходом к одному из входов блока 2 датчиксв дискретного изменения конусности, выход последнего подключен к первому входу программного блока, второй вход которого соединен с блоком коррекции по температуре, подключенным входом к закалочному баку, а выход программного блока через блок регулятора скорости соединен с входом подъемного механиз=ма, блок коррекции по уровню воды в баке входом соединен с датчиком уровня, а выходом — с блоком датчиков дискретного изменения(конуснсстн, введены средства 10 вращения и блок

9 включения вращения. Первый вход средства 10 вращения соединен с вы1548224 ходом лебедки подъемного механизма

1, второй — с выходом блока 9 включения вращения, а выход — с длинномерными изделиями 7. Вход блока 9 включения вращения соединен с одним из выходов блока 2 датчиков дискретного изменения конусности изделий.

Введение средства. 10 вращения, блока 9 включения вращения позволяет

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

Целью изобретения является повы- 20

1 шение качества закалки.

На фиг.,1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — схема блока датчиков дискретного изменения конусности; на фиг, 3 — схема датчиKB,öHñêäeòíÎÃ0 изменения конусности на фиг. 4 — программный блок задания скс.рости; на фиг. 5 - схема. регулятора скорости," на фиг„ 6 — блок включения вращения; на фиг, 7 — "редство 30 вращения.

Устройство для программной закалки цлинномерных иэделий имеет поцьемный механизм 1,, блок 2 цатчиков

PNCKPeTHOI"Î ИЗМЕНЕНИЯ КОНУСНОСТИ„

*. „ -" 35 программный блок 3, регулятор 4 скорости. блок 5 коррекции, бак 6, блок

7,цлинномерных изделий, цатчик 8 уровня, блок 9 включения:вращения и средство 10 вращения. 40

Подъемный ме саниэм 1 содержит электродвигатель 11 силовой р цуктор 12, лебедку 13.

Кроме того, устройство сс>держит датчик 14 температурь:: и блсис 15 коррекции.

Блок 2 да;.чиков,цискретного изменения конусности иэделия (фиг. 2) включает в себя редуктор 16,, диамагнитный прерыватель 1 и бесконтакт50

HblB датчики } 8 JJcTB.poçëÐ HÁûÿ BB,цис ке 19 при этом диамагнитн" сй прерыватель 1 7 связан чере з ре дуктор 1 6 с подъемным механизмом 1 а. бесконтактные датчики 18 дискретного измег,5, нения конусности ра.сположен: по окр тжности диска 19.

Датчики 18 (фиг, 3) представляют собой электронные генераторы гармовыровнить температуру нагрева и температуру охлаждения в процессе термообработки вдоль всей поверхности эакаливаемых иэделий и получить требуемые физико-механические свойства, исключив при этом появление механических деформаций длинномерных изделий в виде короблений и трещин.

7 иле нических колебаний с самовозбуждением, срыв генераций которых происхо дит при наличии в их прорези диамагнитного прерывателя 17. Требуемый температурный режим с учетом изменения конусности задается соответствующим расположением датчиков 18 по окружности диска 19.

Программный блок 3 задает закон изменения скорости согласно сигналам с блока 2 датчиков дискретного изменения конусности и блока 15 коррекции по температуре.

Для управления регулятором 4 может быть, например, использован синхронный импульсно-фазовый способ управления. В этом случае блок 3 (фиг. 4) должен включать в себя несколько каналов управления (число каналов определяется количеством коммутаторов регулятора 4), кажцый из которых должен содержать генератор 20 опорного шилообраэного напряжения (ГОН), нуль-орган 21 (НО), управляемый источник 22 постоянного напряжения (УИПН) и усилитель 23 формирователь отпирающих импульсов

«(УФ). Выход ГОН подключен к одному из входов НО. На второй вход НО при; срабатывании очередного датчика 18 блока 2 подключается соответствующей величины напряжение (задание от

УИЛН). В момент равенства напряжения задания и напряжения "пилы" с выхода НО на вход УФ выдается им: пульс, В итоге УФ открывает на определенный угол тиристоры соответствующего коммутатора 24 регулятора 4 и двигатель 11 подъемного механизма 1 развивает соответствующую скорость.

При срабатывании следующего очередного датчика 18 к НО другого канала блока 3 подключается напряжение другой величины. В результате тиристоры другого коммутатора регулятора 4 открываются на другой угол и регуля5 15 тор 4 переводит двигатель 11 подь@много механизма 1 на другую скорость.

Регулятор 4 скорости (фкг. 5) содержит несколько тиристарных коммутаторов 24, каждый из которых содержит по две пазы встречно-параллельно включенных тиристоров. При импульснофазовом способе управления после включения каждого из тиристорных коммутаторов шунтируется соответствующая часть роторных сопротивлений двигателя 1 1 подъемного механизма 1, в результате что изменяется скорость извлечения закаливаемых изделий.

Блок 5 коррекции по уровню предполагает наличие датчика 8 уровня усилительного элемента и исполнительного механизма. В качестве датчика уровня может быть использован, например, поплавковый реостатный дат= чик, выходное напряжение которого изменяется пропорционально изменению уровня воды в баке. В качестве усили.тельного элемента можно использовать электронный усилитель, а в качестве исполнительного механизма, например, — электродвигатель типа

РД-09.

Измерение температуры в закалочном баке может измеряться, например, дискретно. Для этого в качестве датчика 14 температуры используется набор ртутных термометров термостатного типа, особенностью которых является их коммутационная способность.

Требуемая температура коммутации задается устайовкой подвижного контакта ртутного столба. При достижении температуры настройки ртуть, замыкаясь с установленным на этом уровне контактом, коммутирует внешнюю цепь, подключенную к этому контакту и ртуткому столбу. Каждый из термометров датчика 14 настраивается на конкретную температуру с определенным шагом. Шаг настройки определяет точность выполнения программы охлаждения закаливаемого изделия.

Блок 15 коррекции преобразует сигналы с датчика 14 в напряжение коррекции для программного блока 3.

Блок 15 может быть реализован, на пример, на релейных элементах. Каждое реле блока 15 управляется соответствующим термометром датчика 14.

С ростом температуры воды в закалочном баке в установленном порядке сра48224 6 батывает реле, увеличивая напряг ние зацания HO блока 3.

Блок 9 включения вращения(-;иг. 6) содержит два идентичных усильтельных каскада: каскад 25 (VT1; Р1; R1; R2) и каскад 26 (VT2; Р2; R1; R2), два промежуточных реле 27 и 28 и магнитный пускатель 29 (К1).

10 При отсутствии сигналов с датчиков 18 включения и выключенкя средство 10 вращения, реле 27 и 28 и магнитный пускатель 29 обесточены. Напряжение питания в средство 10 к двигателю вращения не подается, При подаче питания на все устройство на вход .каскада 25 поступает сигнал "Питание подано", открывающ ;:, транзистор ЧТ1. Реле 27,"i) срабатывает и своими нормальн1: открытыми контактами Р1 замыкает цепь питания магнитного пускателя 29 {(1) . Пускатель 29 срабатывает и самоблокиру ется. В результате трехфазное напря25 жение через контакты К1 подается в средство 10 вращения.

По завершении закалки изделий на вход каскада 26 поступает сигнал

"Включить средство 10", открывающий

30 транзистор VT2. Срабатывает реле 28 (Р2) и своими нормально закрытыми контактами Размыкает цепь питания магнитного пускателя 29(К1). Пуска- .. тель 29 обесточквается, а его контак35 >< К1 Рвут цепь >НТ Н< средства вращения.

Средство 10 вращения заготовок (фиг. 7) содержит основание 30, в котором размещены на опорньж подшип40 никах 31 полые шестерни 32 для подвешивания через стержни 33 и пальцы 34 закаливаемых изделий. Привод вращения осуществляется от трехфазного асинхронного двигателя 35 через понижаю45 щий редуктор 36. Питание приводному двигателю 35 подается по кабелю 37 с тележки подъемного механизма крана через разъем 38. Подвеска всего .средства 10 вращения на крюк 39 подь- .

gp емного механизма производится с помощью треугольной звездочки 40 и строп 41.

Устройство функционирует следукицим образом.

ПеРед началом закалки в устройство вводятся следующие программы: в блок 2 датчиков дискретного изменения конусности-программа дискрета конусности (датчики 18 определейным

1548224 образом размещаются на диске 19); в программный блок 3 - скорость подъема (выставляются эталоннь1е — спорные напряжения для НО); в блок датчика температуры — коррекцич скорости извлечения иэделий (каждый из термометров датчика 14 настраивается на определенную температуру) .

Кроме того, перед началом эaI,алки длинномернь1е изделия срормируются ь бл О к и ("с адк и" ), Для э т О ГО к аждо е изделие подвешивается с помощью стержня 33 и пальца 34 к своей шестерне

32 средства 10:нрашения„ В результате получается сборка. включающая в себя средство 10 вращения и подвешен tt ный к нему блок 7 ("садку ) длинномерных иэделий,, Далее =--Ta сборка с помощью мостОВОГО КраНа Опу скается в нагревательную печь и устанавлива, ется на консолях 42, a .з ате.м .этсоеlЛ диняются стропы 41 от основания ;>О средства 10 вращения.

Вертикальная нагревательная печь имеет двустворчатую крышку 43 с прорезями для стержней 33, могущую перемещаться ня катках 44„ Это позволяет устанавливать сборку так, что после ее опускания: средство 10 вращения и блок 7 нагреваемых иэделий термоизолируются друг от друга этой крьппкой.

Затем стыкуют разъем 38 и включают. питание. на приводной двигатель 35 с едства 10 вращения„ В течение все35 го нахождения в печи блока ? заготовок, двигатель 35 получает питание с пульта распОлОженнОГО нЯ pабОчей площадке нагревательной печи. Длин 40 номерные изделия начиняют вращаться е

Таким образом идет процесс нагрева вращающихся зя1 ОТОБОк (заготовки у ня чиная с этого моме11таs равно11ерно на гревают по всей поверхности), По завершении времени нагрева сначала с пульта рабочей плошадки отключают питание дв11гателя 35 Вращения, затем разъединяют разъем 38.

Врящени » изделий прекращается, Далее подают команд.т оператору (крановщику) на подготовку к извлечению сборки иэ печи. Крановщик Опу-скЯе1 крюк 39 со звездОчкой 40. Рабочие со< динг1ют стропы 41 звездочки 40 с основякнем

30 средства 10 вращения подключ:ают кабель 37 подъемного механизма 1 через разъем 38, разводят крьннку 43 пе чи и подают кома»нду . :.а подъем всей сборки. Крановщик включает питание на все устройство программной закалки. В результате в блоке 9 включения вращения срабатывает магнитный пускатель 29 и двигатель 35 через кабель 37 подключается к сети подъем-. ного механизма 1, а через редуктор

36 он приводит во вращение все изделия. Далее крановщик, пользуясь ручным управлением, начинает извлечение из печи нагретых вращающихся изделий. После этого сборку устанавливают над закалочным баком: 6. Начинается процесс подстуживания изделий на воздухе. Благодаря вращательному движению заготовок охлаждение их осуществляется равномерно со всех сторон.

По окончании времени подстуживания сборку вращающихся изделий опускают в бак с водой до полного погружения (должен скрываться в воде верхний срез изделий) . В процессе опускания диамагнитный прерыватель 1?, жестко связанный через редуктор 16 с подьемным механизмом 1, перемещается по направлению к первому датчику 18

"Конец опускания". При достижении этого датчика 18 прерывателем 17 датчик 18 "Конец опускания" срабатывает, По сигналу это-о датчика разбло-. кируются все остальные датчики, а на пульте кра.новщика загорается сигнальная лампочка "Конец опускания" и он прекращает погружение изделий в бак. При срабатывании датчика 18

"Конец опускания" с блока 2 в блок 3 задания скорости (фиг. 1) поступает сигнал, в результате чего программный блок 3 задания скорости формирует соответствующий закон изменения скорости, включая определенный тиристорный коммутатор 24 регулятора 4.

Осуществляется извлечение блока 7 вращающихся длинномерных изделий.

При этом охлаждение (закалка) происходит равномерно со всех сторон беэ возникновения температурных градиентов, приводящих к деформации.

В дальнейшем по мере извлечения охлаждаемых иэделий из воды, диамагнитная стрелка, жестко связанная через редуктор 16 с механизмом подьема 1, перемещается пс направлению к очередному, второму датчику 18 блока 2. При достижении стрелкой прорези второго датчика 18 с выхода блока 2 выдается сигнал в программныи блок 3. В результате изменяется сиг9 1548224 l0 нал задания, поступающий в блок регулятора 4 скорости, по которому включается соответствующий тиристорный коммутатор и изменяется скорость.

Таким образом, осуществляется измене5 ние скорости при подъеме изделия в местах изменения конусности, которым соответствует расположение датчиков

18 на диске 19.

Изменяющийся в процессе закалки уровень воды измеряется датчиком 8.

Сигнал с реостатного поплавкового датчика 8 усиливается и поступает в блок 5 коррекции, который осуществля- 15 ет поворот диска 19 навстречу перемещающейся диамагнитной стрелке прерывателя 17 ° В результате диамагнитная стрелка достигает очередного датчика 18 раньше и, следовательно, переход на другую скорость подъемного механизма осуществляется с упреждением.

Изменение температуры охлаждающей среды в процессе закалки дискретно 25 фиксируется термометрами датчика 14, каждый из которых при достижении программной температуры коррекции включает определенное реле блока .15 коррекции по температуре. При каждом срабатывании очередного реле его контакты в блоке 3 к входу HO 21 подключается заведомо установленное, увеличенное по величине, постоянное напряжение. В результате этого программный блок 3 выдает управляющий

35 сигнал для открытия соответствующего тиристорного коммутатора 24 регулятора 4 на меньший угол, что приводит к понижению скорости извлечения заго40 товки и, следовательно, к более длительному пребыванию этого участка конусности заготовки в воде.

Если в процессе дальнейшего извлечения этого участка изделия темпера45 тура воды возрастает до значения, на которое настроен второй термометр датчика 14, то он выдает сигнал, по которому срабатывает реле, коммутируемое этим термометром, а в блок

3 к НО 21 через контакты этого реле подключается еще большее напряжение.

В результате в регуляторе 4 тиристоры коммутатора 24 открываются на еще меньший угол, и скорость извлечения еще больше уменьшается.

55 ,При достижении стрелкой прерывате. ля 17 очередного (второго) датчика

18 с блока 2 в программный блок 3 поступает сигнал о переводе подъемно-,, го механизма 1 на другую с copoc соответствующую второму участк." конусности закаливаемого издели.",. Если в процессе извлечения этого участка заготовки наблюдаются изме ения тем пературы воды, датчик 14 реагирует на это срабатывание термометров, настроенных на эту температуру, а блок 15 коррекции по температуре через блок 3 и регулятор 4 по приведенному принципу изменяет скорость подьема до нужной величины. Так, блок 15 коррекции осуществляет коррекцию режима охлаждения каждого уча: тка конусности изделия до,полного выполнения программы закалки.

После завершения полного извлечения закаливаемых изделий из воды диамагнитный прерыватель 17 достигает прорези последнего датчика 18

"Выключение вращения". По сигналу этого датчика в блоке 9 включения вращения срабатывает реле 28, через контакты которого магнитный пускатель 29 обеспечивает и отключает двигатель 35 вращения от сети. Вращение заготовок прекращается. Закалка закончена. Крановщик отключает пчтание со всего устройства программной за" калки длинномерных изделий. Схема приходит в исходное положение.

Таким образом, введение в устройство для программной закалки длинномерных изделий средства 10 вращения и блока 9 включения вращения позволяет выравнять температуру нагрева и температуру охлаждения в процессе термообработки вдоль всей поверхности закаливаемых изделий и получить требуемые физико-механические свойства, исключив при этом появление механических деформаций длинномерных изделий в виде короблений и трещин, что позволяет значительно повысить качество и срок службы закаливаемых изделий. Формула изобретения

Устройство для программной закалки длинномерных изделий, содержащее подъемный механизм, подсоединенный выходом к одному из входов блока датчиков дискретного изменейия конусности, выход которого подсоединен к первому входу программного блока, второй вход программного блока соединен с блоком коррекции по температу1548224

1" кана» упрощено» ре, подсоединенным входом к датчику гемпературы, а выход программного

t блока через блок регулятора скорости соединен с входом подъемного механизма, блок коррекции по уровню воды в баке входом соединен с датчиком уровНя, а выходом — с блоком датчиков

Дискретного изменения конусности, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества закалки, в устройство введены средство вращения и блок включения вращения, который входом подсоединен к выходу блока датчиков дискретного изменения конусности, а выходом — к одному из входов средства вращения, причем второй вход средства вращения соединен с подъемным механизмом.

1548224

tpuz.5

1548224

Составитель А,Абросимов

Редактор И.Дербак Техред A.Êðàâ÷óê Корректор И.Муска

Заказ 114 Тираж 503 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбина: "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101