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全新开发研制的箱式炉调质生产线的控制系统和结构优化设计
在挖掘机设备中需要热处理的工件很多，如齿轮、传动轴、连杆、大型轴承等，其中很多工件都属于体积较大的大型机械零件。大型机械零件在进行热处理时，特别是在进行预热处理时，主要采用台车式炉装挂加热以及出炉冷却的方式进行。这种方法的缺点是散热量大、高镍料具消耗快、工作环境恶化、人工操作导致的产品质量参差不齐，工作安全性欠佳。
近年来结合国内外先进设备的特点，结合用户的实际情况，有公司研制出全自动箱式调质生产线，以解决台车炉加工大型机械零件时的弊端和问题。本文简单介绍全自动箱式调质生产线的组成结构以及控制系统。
全自动箱式调质生产线主要组成设备由卸料台、风冷台、箱式高温回火炉、箱式淬火加热炉、水淬槽、备料台、储液槽、三位运转料车等。生产设备平面结构图如下：
该生产线具有自动搬运、进出料、加热、淬火（水淬）、转移、风冷、卸料的功能，同时可以根据生产实际，调整生产线加热、淬火节拍，具有生产灵活、可靠性高、生产效率高、能源消耗低等特点。
全自动箱式调质生产线自动化控制系统
全自动箱式调质生产线采用可编程控制器，全部机电动作、压力控制、气体供给均由PLC闭环控制。PLC配以太网接口，与上位机进行以太网通信，可以扩展若干个网络终端。
转移料定车定位采用倍加福位置发信器，包括读写卡、识别器、工业总线、通信模块等。工件进工位、出工位均做记录，彻底消除了程序信号导致撞车的现象。
同时，在控制中还新增了工件跟踪系统，在装载一炉料时，在人机界面上输入产品的工艺参数，暨操作班组号、产品型号、材质、工艺类型、装炉量等。并随着工艺流程的进行，对炉内每一炉工件进行跟踪记录，准确记录各工艺段的时间（如进加热炉时间、进淬火槽时间、进回火炉时间等）使操作人员及时跟踪工件的热处理工作状态。对于生产过程中，出现紧急情况，操作人员可以对工件数据进行手动操作，确保数据的准确性和更新的及时性。
整个控制系统采用触摸屏人机操作界面，使用专业的自动化控制软件，工艺曲线的编制修改、工艺参数的设置、数据的读取存储都通过触摸屏进行。通过触摸屏界面可以直观看到整个设备的运行状况，同时包含有状态复位、自动条件、探头吹扫、转移操作等等操作界面。
优化加热炉、回火炉设计
为减少蓄热消耗，加热炉及回火炉炉体采取全纤维（真空纤维砌块+纤维平铺层）炉衬，炉底采用轻质耐火制品和高强度的耐热钢共同砌筑。耐火纤维容重小，炉墙蓄热少，周期性操作的炉子比砖墙炉体节省20%-30%。
加热元件为高电阻电热合金丝烧制成形，插挂在炉体内纤维模块上。采用这种结构形式，有利于加热元件充分释放辐射能量，避免不必要的能量消耗，同时在炉门上也布置加热元件，提高了单位体积内炉膛加热量，为避免炉门加热元件热短路，减少消耗，同时为防止炉门开启时加热元件掉落，炉门内布置的加热元件采用下图布置方式。
为保证炉温均匀性，在炉体顶部安装了水冷式耐热合金循环风扇进行强力搅拌，同时，炉内导轨采用分段镂空设计，以利于气流循环。多重技术手段的运用保证了加热炉、回火炉的加热能力和效果。
采用高效板式换热器及优化的搅拌系统保证淬火效果
为保证淬火水温在合理的范围内，在水淬槽内安装了多块高效板式换热器，其在槽内合理分布，******限度发挥换热效果。换热器与外界循环冷却系统相连，淬火液温度采用高效灵敏热电偶配合电磁阀、温控仪表、温控开关等手段实现温度自动控制。
为提高冷却效果，水淬槽配备了多台液下螺旋搅拌器，为提高淬火介质流过工件区域的流速，达到良好的淬火效果，搅拌器出口安装有导流筒，此导流筒可对搅拌介质提供导向，同时，在工作区域设置可工件用导流筒，确保高速介质流全部流经工件区域。
对水淬而言，淬火过程存在蒸汽膜阶段，沸腾阶段和对流阶段。蒸汽膜阶段时间缩短，整个淬火时间缩短。为尽可能减少工件入水初始阶段蒸汽膜对淬火质量的影响，设计人员还为淬火槽升降料台设置了料台串动，进一步提高淬火效果。同时为检修方便，设置了储液槽、杜绝检修时废液排放对环境的污染。
生产线经过用户使用，整体运行良好，主要技术指标达到客户的要求。
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