專利名稱：高錳鋼轍叉熱處理系統(tǒng)及熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵路專用高錳鋼轍叉熱處理系統(tǒng)及熱處理工藝，屬鐵路專用高錳鋼轍叉制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
重油加熱本申請(qǐng)人在高錳鋼轍叉水韌處理時(shí)采用重油為燃料加熱。其存在的不足之處一是隨著石油價(jià)格的上漲，重油的質(zhì)量較以前相比，在不斷下降，燃燒過(guò)程中熱值低且加熱不穩(wěn)定；二是重油加熱，不僅造成環(huán)境嚴(yán)重污染，而且工作環(huán)境相當(dāng)惡劣，影響操作人員的身體健康；三是采用手工操作，加熱過(guò)程中熱電偶溫度顯示的同步性、重油流量的控制、低溫階段的反復(fù)拉爐等，都在一定程度上不僅增加了加熱過(guò)程的人為因素，而且由于質(zhì)量主要靠人工手動(dòng)操作控制，人為影響質(zhì)量的因素多不僅直接影響到產(chǎn)品熱處理質(zhì)量，而且無(wú)法確保產(chǎn)品質(zhì)量的一致性；四是勞動(dòng)強(qiáng)度大；五是能耗高，由于當(dāng)前重油的燃燒值低，在水韌處理加熱時(shí)所需的重油量大，能耗高；六是水韌處理每爐高錳鋼轍叉需耗時(shí)20個(gè)小時(shí)左右，效率低；七是溫控精度低，由于重油加熱爐的低溫均溫溫控精度為±40℃，高溫溫控精度＞±40℃，因此直接影響熱處理的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
設(shè)計(jì)目的避免背景技術(shù)中的不足之處，提供一種高錳鋼轍叉熱處理系統(tǒng)及熱處理工藝，一是采用天然氣取代重油加熱，降低能耗、最大限度地避免對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)操作人員的身體損害；二是采用自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制系統(tǒng)取代人工操作，達(dá)到熱處理過(guò)程中自動(dòng)檢測(cè)、控制，不僅精度高、效率高、熱處理質(zhì)量可靠，而且質(zhì)量的一致性好。
設(shè)計(jì)方案為了實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)目的。1、采用天然氣加熱采用目前國(guó)家大力推廣使用的清潔能源——天然氣，其具有環(huán)境污染小，成本低，燃燒穩(wěn)定性好。2、全過(guò)程數(shù)字化計(jì)算機(jī)控制①通過(guò)4支熱電偶采集爐膛溫度，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)算確定控制溫度，控制溫度通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)定工藝進(jìn)行比對(duì)，通過(guò)PID控制使溫升曲線同工藝曲線嚙合。達(dá)到數(shù)字化的工藝控制。②控制方法使通過(guò)溫度檢測(cè)質(zhì)同工藝質(zhì)的比對(duì)，輸出參數(shù)控制脈沖控制器，脈沖控制器輸出控制信號(hào)控制比例閥，比例閥導(dǎo)致空氣壓力、流量發(fā)生變化，聯(lián)調(diào)燃?xì)獗壤y，最終達(dá)到控制燃燒能力。同時(shí)，再附加爐壓和風(fēng)機(jī)變頻控制，達(dá)到溫度的工藝控制。3、爐體改進(jìn)將原來(lái)重油有燃燒室熱處理爐改造為空氣預(yù)熱，無(wú)燃燒室加熱式，整個(gè)過(guò)程無(wú)需拉反復(fù)，縮短了工藝時(shí)間(縮短了約7小時(shí))。4、采用比例燃燒控制節(jié)約能源，減少了工件的脫碳，提了高產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量。5、脈沖式燃燒控制通過(guò)大小火轉(zhuǎn)換，節(jié)約能源，溫控精度高，范圍寬，大小火轉(zhuǎn)換過(guò)程中充分?jǐn)嚢锠t氣溫度，縮短加熱時(shí)間，爐體均溫性好。6、可靠的安全報(bào)警機(jī)制整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了，燃?xì)飧叩蛪罕Ｗo(hù)環(huán)節(jié)，可靠的火焰檢測(cè)和熄火保護(hù)機(jī)制，完善的爐膛壓力和風(fēng)路壓力控制措施，可靠的系統(tǒng)燃?xì)鈾z漏方案。保證了熱處理爐安全可靠運(yùn)行。
技術(shù)方案1高錳鋼轍叉熱處理系統(tǒng)，它包括高錳鋼熱處理爐，高錳鋼處理爐的爐壁兩側(cè)或三側(cè)設(shè)有多個(gè)燃?xì)鈬娮?，多個(gè)燃?xì)鈬娮斓娜細(xì)膺M(jìn)氣嘴分別通過(guò)截止閥、比例閥與天然氣輸送管道連通，多個(gè)燃?xì)鈬娮斓目諝膺M(jìn)氣嘴分別通過(guò)截止閥、比例閥與空氣輸送管道連通，多個(gè)熱電偶傳感器分布在高錳鋼處理爐內(nèi)且用于采集爐膛溫度，多個(gè)熱電偶傳感器采集的信號(hào)經(jīng)PLC(可編程序控制器)至計(jì)算機(jī)且與計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)定的工藝參數(shù)曲線進(jìn)行比對(duì)、通過(guò)PID(比例積分微分調(diào)節(jié)器)控制系統(tǒng)使高錳鋼熱處理爐內(nèi)的溫升曲線同計(jì)算機(jī)設(shè)定的工藝參數(shù)曲線嚙合。
技術(shù)方案2高錳鋼轍叉熱處理工藝，高錳鋼轍叉經(jīng)造型、澆注、開(kāi)箱清砂后運(yùn)往熱處理工位，由熱處理組專人將同爐轍叉整齊、牢固碼放好，每層轍叉墊專用墊鐵且數(shù)量不少于4塊，碼放層數(shù)不超過(guò)5層，同爐次澆注的各種試件同轍叉一起入窯，普通高錳鋼轍叉入窯三次拉反復(fù)，即每次窯內(nèi)外各停留10分鐘，溫度控制在≤(350±20)℃，均溫2小時(shí)后，以＜60℃/h速度升溫加熱至(650±20)℃時(shí)均溫1小時(shí)，然后以＜150℃/h的速度繼續(xù)升溫至(1070±20)℃，保溫2小時(shí)后即打開(kāi)窯門(mén)啟動(dòng)吊具。轍叉起吊后應(yīng)迅速入水，在空氣中停留時(shí)間應(yīng)小于60秒，轍叉入水后，池中水應(yīng)不停攪動(dòng)，轍叉在水中停留時(shí)間不得小于20分鐘，轍叉出水時(shí)，水韌池不得大于60℃，水韌處理完成后出水進(jìn)熔解工位。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比，一是采用溫度主環(huán)控制(溫度采集子系統(tǒng))，外加兩個(gè)付環(huán)控制(負(fù)壓采集控制子系統(tǒng)---爐膛負(fù)壓、風(fēng)壓采集控制子系統(tǒng)---鼓風(fēng)變頻)，控制溫度以爐膛平均溫度為參量進(jìn)行控制，多參量控制，使干擾工業(yè)爐影響影響產(chǎn)品的主要參量-----爐溫均勻性、溫度可控性得到有效實(shí)現(xiàn)，達(dá)到±5℃均勻性的最終工藝參量；二是工藝可控性好(采取平均溫度為控制參量)，節(jié)能效果50％以上；三是徹底解決了對(duì)環(huán)境的污染，環(huán)保污染物排放下降50％以上；四是大大地降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，從根本上改善操作人員的工作環(huán)境；五是實(shí)現(xiàn)了熱處理過(guò)程中的自動(dòng)檢測(cè)、控制，不僅精度高、效率高，而且熱處理質(zhì)量可靠、一致性好。


圖1是高錳鋼轍叉熱處理系統(tǒng)的方框示意圖。
圖2是高錳鋼轍叉熱處理系統(tǒng)中高錳鋼熱處理爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是高錳鋼熱處理工藝的曲線示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1參照附圖1和2。高錳鋼轍叉熱處理系統(tǒng)，它包括臺(tái)車(chē)10，高錳鋼處理爐9的爐壁兩側(cè)或三側(cè)設(shè)有多個(gè)燃?xì)鈬娮?，多個(gè)燃?xì)鈬娮?的燃?xì)膺M(jìn)氣嘴分別通過(guò)截止閥5、比例閥4與天然氣輸送管道3連通，截止閥5和比例閥4間串有射流器6且射流器中間進(jìn)氣嘴通過(guò)管道與空氣管道連通；多個(gè)燃?xì)鈬娮?的空氣進(jìn)氣嘴分別通過(guò)截止閥5、比例閥4與空氣輸送管道1連通，多個(gè)熱電偶傳感器8分布在高錳鋼處理爐9內(nèi)且用于采集爐膛溫度，多個(gè)熱電偶傳感器8采集的信號(hào)經(jīng)PLC(可編程序控制器)至計(jì)算機(jī)且與計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)定的工藝參數(shù)曲線進(jìn)行比對(duì)、通過(guò)PID(比例積分微分調(diào)節(jié)器)控制系統(tǒng)使高錳鋼熱處理爐內(nèi)的溫升曲線同計(jì)算機(jī)設(shè)定的工藝參數(shù)曲線嚙合。天然氣輸送管道的輸入端設(shè)有天然氣調(diào)壓站12。空氣輸送管道的輸入端與風(fēng)機(jī)13出風(fēng)口連通。PLC控制系統(tǒng)是由溫度采集子系統(tǒng)、負(fù)壓采集控制子系統(tǒng)、風(fēng)壓采集控制子系統(tǒng)、溫控脈沖空燃閥控制子系統(tǒng)及PLC構(gòu)成；溫度采集子系統(tǒng)中熱電偶采集到的溫度信號(hào)經(jīng)多點(diǎn)溫度控制器、分配器，一路輸入至溫控脈沖空燃閥控制子系統(tǒng)中的溫度過(guò)程控制儀的信號(hào)輸入端，一路輸入至PLC的信號(hào)輸入端；負(fù)壓采集控制子系統(tǒng)中負(fù)壓差壓控制器采集到的負(fù)壓差壓信號(hào)經(jīng)PLC至計(jì)算機(jī)信號(hào)輸入端，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后經(jīng)PLC控制煙道閘板11的工作與否，煙道閘板負(fù)壓差壓信號(hào)輸送至負(fù)壓差壓控制器；風(fēng)壓采集控制子系統(tǒng)中鼓風(fēng)壓力控制器采集到的風(fēng)壓信號(hào)經(jīng)PLC輸入至計(jì)算機(jī)信號(hào)輸入端，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后經(jīng)PLC控制風(fēng)機(jī)的工作頻率且將風(fēng)機(jī)的工作頻率輸入到鼓風(fēng)壓力控制器的信號(hào)輸入端；溫控脈沖空燃閥控制子系統(tǒng)中溫度過(guò)程控制儀分別接收溫度采集子系統(tǒng)及PLC的輸出信號(hào)且通過(guò)脈沖控制器和比例閥控制空燃比例閥的工作與否及燃燃溫度，也就是說(shuō)，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)輸出參數(shù)控制脈沖控制器，脈沖控制器輸出控制信號(hào)控制比例閥，比例閥導(dǎo)致空氣壓力、流量發(fā)生變化，聯(lián)調(diào)燃?xì)獗壤y，同時(shí)，控制爐壓和風(fēng)機(jī)變頻控制，最終達(dá)到控制燃燒能力。高錳鋼熱處理爐的制作工藝系現(xiàn)有技術(shù)，在此不作敘述。各控制電路、熱處理工藝參數(shù)選擇、曲線的設(shè)定均系現(xiàn)有技術(shù)的開(kāi)發(fā)利用，在此不作詳細(xì)敘述。各類傳感器均系現(xiàn)有技術(shù)，在此不作詳細(xì)敘述。
實(shí)施例2參照附圖1和3。高錳鋼轍叉熱處理工藝，高錳鋼轍叉經(jīng)造型、澆注、開(kāi)箱清砂后運(yùn)往熱處理工位，由熱處理組專人將同爐轍叉整齊、牢固碼放好，每層轍叉墊專用墊鐵且數(shù)量不少于4塊，碼放層數(shù)不超過(guò)5層，同爐次澆注的各種試件同轍叉一起入窯，普通高錳鋼轍叉入窯三次拉反復(fù)，即每次窯內(nèi)外各停留10分鐘，溫度控制在≤(350±20)℃，均溫2小時(shí)后，以＜60℃/h速度升溫加熱至(650±20)℃時(shí)均溫1小時(shí)，然后以＜150℃/h的速度繼續(xù)升溫至(1070±20)℃，保溫2小時(shí)后即打開(kāi)窯門(mén)啟動(dòng)吊具。轍叉起吊后應(yīng)迅速入水，在空氣中停留時(shí)間應(yīng)小于60秒，轍叉入水后，池中水應(yīng)不停攪動(dòng)，轍叉在水中停留時(shí)間不得小于20分鐘，轍叉出水時(shí)，水韌池不得大于60℃，水韌處理完成后出水進(jìn)熔解工位。
需要理解到的是上述實(shí)施例雖然對(duì)本發(fā)明作了比較詳細(xì)的說(shuō)明，但是這些說(shuō)明只是對(duì)本發(fā)明的簡(jiǎn)單說(shuō)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制，任何不超出本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神內(nèi)的發(fā)明創(chuàng)造，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高錳鋼轍叉熱處理系統(tǒng)，它包油高錳鋼熱處理爐，其特征是高錳鋼處理爐的爐壁兩側(cè)或三側(cè)設(shè)有多個(gè)燃?xì)鈬娮欤鄠€(gè)燃?xì)鈬娮斓娜細(xì)膺M(jìn)氣嘴分別通過(guò)截止閥、比例閥與天然氣輸送管道連通，多個(gè)燃?xì)鈬娮斓目諝膺M(jìn)氣嘴分別通過(guò)截止閥、比例閥與空氣輸送管道連通，多個(gè)熱電偶傳感器分布在高錳鋼處理爐內(nèi)且用于采集爐膛溫度，多個(gè)熱電偶傳感器采集的信號(hào)經(jīng)PLC至計(jì)算機(jī)且與計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)定的工藝參數(shù)曲線進(jìn)行比對(duì)、通過(guò)PID控制系統(tǒng)使高錳鋼熱處理爐內(nèi)的溫升曲線同計(jì)算機(jī)設(shè)定的工藝參數(shù)曲線嚙合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高錳鋼轍叉熱處理系統(tǒng)，其特征是PLC控制系統(tǒng)是由溫度采集子系統(tǒng)、負(fù)壓采集控制子系統(tǒng)、風(fēng)壓采集控制子系統(tǒng)、溫控脈沖空燃閥控制子系統(tǒng)及PLC構(gòu)成；溫度采集子系統(tǒng)中熱電偶采集到的溫度信號(hào)經(jīng)多點(diǎn)溫度控制器、分配器，一路輸入至溫控脈沖空燃閥控制子系統(tǒng)中的溫度過(guò)程控制儀的信號(hào)輸入端，一路輸入至PLC的信號(hào)輸入端；負(fù)壓采集控制子系統(tǒng)中負(fù)壓差壓控制器采集到的負(fù)壓差壓信號(hào)經(jīng)PLC至計(jì)算機(jī)信號(hào)輸入端，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后經(jīng)PLC控制煙道閘板的工作與否，煙道閘板負(fù)壓差壓信號(hào)輸送至負(fù)壓差壓控制器；風(fēng)壓采集控制子系統(tǒng)中鼓風(fēng)壓力控制器采集到的風(fēng)壓信號(hào)經(jīng)PLC輸入至計(jì)算機(jī)信號(hào)輸入端，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后經(jīng)PLC控制風(fēng)機(jī)的工作頻率且將風(fēng)機(jī)的工作頻率輸入到鼓風(fēng)壓力控制器的信號(hào)輸入端；溫控脈沖空燃閥控制子系統(tǒng)中溫度過(guò)程控制儀分別接收溫度采集子系統(tǒng)及PLC的輸出信號(hào)且通過(guò)脈沖控制器和比例閥控制空燃比例閥的工作與否及燃燃溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高錳鋼轍叉熱處理系統(tǒng)，其特征是轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)輸出參數(shù)控制脈沖控制器，脈沖控制器輸出控制信號(hào)控制比例閥，比例閥導(dǎo)致空氣壓力、流量發(fā)生變化，聯(lián)調(diào)燃?xì)獗壤y，同時(shí)，控制爐壓和風(fēng)機(jī)變頻控制，最終達(dá)到控制燃燒能力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高錳鋼轍叉熱處理系統(tǒng)，其特征是天然氣輸送管道的輸入端設(shè)有天然氣調(diào)壓站。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高錳鋼轍叉熱處理系統(tǒng)，其特征是空氣輸送管道的輸入端與風(fēng)機(jī)出風(fēng)口連通。
6.一種高錳鋼轍叉熱處理工藝，高錳鋼轍叉經(jīng)造型、澆注、開(kāi)箱清砂后運(yùn)往熱處理工位，由熱處理組專人將同爐轍叉整齊、牢固碼放好，每層轍叉墊專用墊鐵且數(shù)量不少于4塊，碼放層數(shù)不超過(guò)5層，同爐次澆注的各種試件同轍叉一起入窯，其特征是普通高錳鋼轍叉入窯三次拉反復(fù)，即每次窯內(nèi)外各停留10分鐘，溫度控制在≤(350±20)℃，均溫2小時(shí)后，以＜60℃/h速度升溫加熱至(650±20)℃時(shí)均溫1小時(shí)，然后以＜150℃/h的速度繼續(xù)升溫至(1070±20)℃，保溫2小時(shí)后即打開(kāi)窯門(mén)啟動(dòng)吊具。轍叉起吊后應(yīng)迅速入水，在空氣中停留時(shí)間應(yīng)小于60秒，轍叉入水后，池中水應(yīng)不停攪動(dòng)，轍叉在水中停留時(shí)間不得小于20分鐘，轍叉出水時(shí)，水韌池不得大于60℃，水韌處理完成后出水進(jìn)熔解工位。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鐵路專用高錳鋼轍叉熱處理系統(tǒng)及熱處理工藝，高錳鋼處理爐的爐壁兩側(cè)或三側(cè)設(shè)有多個(gè)燃?xì)鈬娮?，多個(gè)燃?xì)鈬娮斓娜細(xì)膺M(jìn)氣嘴分別通過(guò)截止閥、比例閥與天然氣輸送管道連通，多個(gè)燃?xì)鈬娮斓目諝膺M(jìn)氣嘴分別通過(guò)截止閥、比例閥與空氣輸送管道連通，多個(gè)熱電偶傳感器分布在高錳鋼處理爐內(nèi)且用于采集爐膛溫度，多個(gè)熱電偶傳感器采集的信號(hào)經(jīng)PLC至計(jì)算機(jī)且與計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)定的工藝參數(shù)曲線進(jìn)行比對(duì)、通過(guò)PID控制系統(tǒng)使高錳鋼熱處理爐內(nèi)的溫升曲線同計(jì)算機(jī)設(shè)定的工藝參數(shù)曲線嚙合。
文檔編號(hào)C21D1/18GK1869256SQ20061008760
公開(kāi)日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2006年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月13日
發(fā)明者郭云奇, 張洲旭, 胡小斌, 同亞勇, 張彥, 張貝 申請(qǐng)人:中鐵寶橋股份有限公司