專利名稱：銅管高速連續(xù)感應(yīng)退火爐微張力控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及銅管高速連續(xù)感應(yīng)退火爐微張力控制系統(tǒng)，尤其涉及用于高精度銅盤 管及空調(diào)內(nèi)螺紋銅管的成品及管坯的光亮退火的銅管高速連續(xù)感應(yīng)退火爐中的微張力控 制。
背景技術(shù)：
內(nèi)螺紋銅管加工過程中，為保證精密的成型質(zhì)量，對成型前銅管退火晶粒度及其 力學(xué)性能提出了嚴(yán)格的要求。傳統(tǒng)輥底式成卷退火工藝，盤卷內(nèi)外層銅管晶粒度一致性差， 很難保證高精度內(nèi)螺紋成型的質(zhì)量，且在內(nèi)螺紋成型前后須兩次復(fù)繞工序，工藝流程復(fù)雜、 生產(chǎn)能耗高、效率低；二十世紀(jì)九十年代初，出現(xiàn)了銅管連續(xù)感應(yīng)退火技術(shù)，在保護(hù)氣氛下， 通過6kHz中頻感應(yīng)加熱對銅管進(jìn)行“盤到盤”的連續(xù)展開退火，簡化了生產(chǎn)工藝流程，具有 顯著的節(jié)能降耗優(yōu)勢，使退火效率大幅提高，并通過對輸入功率的精確控制，實現(xiàn)了對成盤 銅管退火晶粒度的準(zhǔn)確控制，退火后管材晶粒細(xì)小均勻，極大地提高了高精度內(nèi)螺紋銅管 的成型質(zhì)量，成為目前高精銅盤管及空調(diào)制冷用內(nèi)螺紋銅管領(lǐng)域的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，得到了 廣泛應(yīng)用。隨著銅管連續(xù)感應(yīng)退火技術(shù)的不斷進(jìn)步，雖然銅管連續(xù)感應(yīng)退火的最高線速度從 最初的200m/min逐步發(fā)展到了 500m/min，但是仍然不能滿足當(dāng)前用戶的要求，針對當(dāng)前的 現(xiàn)實情況北京建萊機電技術(shù)有限公司致力于開發(fā)最高退火線速度為600m/min的高速連續(xù) 感應(yīng)退火生產(chǎn)線。當(dāng)退火線速度達(dá)到600m/min時，隨之而來的問題是要求在退火過程中退 火張力控制精度越來越高。如果張力控制不穩(wěn)定，銅管易產(chǎn)生堆縮或者拉伸等現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種使銅管在退火狀態(tài)下始 終處于微張力控制的，不被拉伸或堆縮的高速連續(xù)感應(yīng)退火爐的微張力控制系統(tǒng)。技術(shù)方案為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所述的一種銅管高速連續(xù)感應(yīng)退火爐微張 力控制系統(tǒng)，它包括夾送機構(gòu)、測速裝置、退火爐、牽引張緊裝置和可編程邏輯控制器；牽引張緊裝置和測速裝置分別位于退火爐爐腔的兩側(cè)；夾送機構(gòu)位于測速裝置之 前；可編程邏輯控制器分別與夾送機構(gòu)、測速裝置和牽引張緊裝置相連；工作時，銅管從夾送機構(gòu)中穿過，經(jīng)過測速裝置，進(jìn)入退火爐的爐腔，再從退火爐 的爐腔中穿出，經(jīng)過牽引緊張裝置。本發(fā)明中，可編程邏輯控制器給定夾送機構(gòu)一初速度，夾送機構(gòu)帶動銅管進(jìn)行運 動；測速裝置對通過的銅管進(jìn)行測速，可編程邏輯控制器接收測速裝置測得的運動速度信 號，將該運動速度信號與可編程邏輯控制器中設(shè)定的速度信號進(jìn)行對比，然后可編程邏輯 控制器向夾送機構(gòu)和牽引張緊機構(gòu)發(fā)出控制信號，實時控制夾送機構(gòu)和牽引張緊機構(gòu)的運 動速度。本發(fā)明中，所述銅管高速連續(xù)感應(yīng)退火爐微張力控制系統(tǒng)還包括用于驅(qū)動牽引張緊裝置的變頻電機和變頻調(diào)速數(shù)字控制系統(tǒng)；牽引張緊裝置與變頻電機相連接，變頻電 機與變頻調(diào)速數(shù)字控制系統(tǒng)相連接；牽引緊張機構(gòu)得到可編程邏輯控制器發(fā)出的控制信號后，將控制信號傳送到變頻 調(diào)速數(shù)字控制系統(tǒng)，變頻調(diào)速數(shù)字控制系統(tǒng)控制變頻電機的轉(zhuǎn)矩和速度；進(jìn)而通過變頻電 機控制牽弓I緊張機構(gòu)的運動速度。變頻電機通過變頻調(diào)速數(shù)字控制系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩和速度的 調(diào)節(jié)，以保持在這二部位之間的銅管有一定的微張力，使銅管平穩(wěn)、均勻通過感應(yīng)退火爐， 不產(chǎn)生拉伸變形、懸垂擦傷和堆縮，實測退火速度控制精度小于1 %。本發(fā)明中為了保證測速裝置的測量精度，所述測速裝置上設(shè)有兩輪，該兩輪采用 鋁合金輪觳，表面覆膠，布置于銅管的上下兩側(cè)，雙向?qū)χ?，采用氣缸預(yù)緊；采用這種設(shè)計確 保了高速運行時測速裝置貼合銅管表面，提高了測量精度。本發(fā)明中所述夾送機構(gòu)優(yōu)選采用三相交流變頻電機驅(qū)動。并且，本發(fā)明中，所述驅(qū)動牽引張緊裝置和夾送機構(gòu)上還可設(shè)有可調(diào)節(jié)精密夾緊 裝置，更有效的控制壓下力，保證張力穩(wěn)定。有益效果本發(fā)明提供的銅管高速連續(xù)感應(yīng)退火爐的微張力控制系統(tǒng)，與現(xiàn)有技 術(shù)相比，其優(yōu)點是1、采用測速裝置自動追蹤銅管退火線的速度，由可編程邏輯控制器控制夾送機構(gòu) 和牽引張緊機構(gòu)，在銅管連續(xù)感應(yīng)退火全速度范圍內(nèi)，確保在退火爐出口方向的銅管退火 過程中實現(xiàn)自動建張，從而保證銅管在退火狀態(tài)下不被拉伸或堆縮，實測退火速度控制精 度小于；2、利用變頻調(diào)速數(shù)字控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)變頻電機的轉(zhuǎn)矩和速度，控制牽引張緊機構(gòu)， 確保銅管在加熱段中保持穩(wěn)定的張力控制；3、本發(fā)明可廣泛用于有色及黑色金屬管、棒、線材的連續(xù)感應(yīng)退火爐中的微張力 控制。


圖1為本發(fā)明所述銅管高速連續(xù)感應(yīng)退火爐微張力控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明中變頻調(diào)速數(shù)字控制系統(tǒng)的控制原理圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明 本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各 種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。參照附圖1和2所述的一種銅管高速連續(xù)感應(yīng)退火爐微張力控制系統(tǒng)，夾送機構(gòu) 2、測速裝置3、退火爐4、牽引張緊裝置5、變頻電機6、變頻調(diào)速數(shù)字控制系統(tǒng)7、和可編程邏 輯控制器；牽引張緊機構(gòu)5上設(shè)有可調(diào)節(jié)精密夾緊裝置8。本實施例中，測速裝置3上設(shè)有兩輪，該兩輪采用鋁合金輪觳，表面覆膠布，置于 銅管1的上下兩側(cè)，雙向?qū)χ校捎脷飧最A(yù)緊。在銅管1的退火行進(jìn)方向，上述裝置按照如下順序排列夾送機構(gòu)2、測速裝置3、 退火爐4、牽引張緊裝置5;
本實施例中，可編程邏輯控制器分別與夾送機構(gòu)2、測速裝置3和牽引張緊裝置5 相連；變頻電機6與牽引張緊裝置5相連接，變頻調(diào)速數(shù)字控制系統(tǒng)7與變頻電機6相連 接；本實施例中，銅管高速連續(xù)感應(yīng)退火爐微張力控制系統(tǒng)按照如下工作流程運行銅管1從夾送機構(gòu)2中穿過，經(jīng)過測速裝置3，進(jìn)入退火爐4的爐腔，再從退火爐4 的爐腔中穿出，經(jīng)過牽引緊張裝置5 ；開啟運行時，可編程邏輯控制器給定夾送機構(gòu)2 —初速度Vtl，然后接收測速裝置 3測得的運動速度信號，將該運動速度信號與可編程邏輯控制器中設(shè)定的速度信號進(jìn)行對 比，然后可編程邏輯控制器向夾送機構(gòu)2和牽引張緊機構(gòu)3發(fā)出控制信號，實時控制夾送機 構(gòu)2和牽引張緊機構(gòu)3的運動速度。變頻調(diào)速數(shù)字控制系統(tǒng)7控制變頻電機6的轉(zhuǎn)矩和速度；變頻電機6控制牽引緊 張機構(gòu)5的運動速度。本實施例中，所述變頻調(diào)速數(shù)字控制系統(tǒng)7調(diào)節(jié)變頻電機6的轉(zhuǎn)矩和速度有兩種 途徑1、設(shè)定可編程邏輯控制器(PLC)給定變頻電動機6的線速度為V(即為測速裝置 3測得的速度V)，變頻電機內(nèi)的編碼器反饋給變頻調(diào)速數(shù)字控制系統(tǒng)7的值為V。當(dāng)可編 程邏輯控制器給定變頻調(diào)速數(shù)字控制系統(tǒng)7的線速度同樣為V時，系統(tǒng)為速度自動閉環(huán)數(shù) 字控制模型，速度信號經(jīng)速度調(diào)節(jié)器9，不產(chǎn)生速度飽和，通過正、反轉(zhuǎn)矩限幅10后輸出電 流，與三相電源的輸出電流經(jīng)三相交流電流轉(zhuǎn)換后經(jīng)整流逆變器13輸出穩(wěn)定的電機轉(zhuǎn)矩， 實現(xiàn)銅管退火速度同步運行；2、設(shè)定可編程邏輯控制器(PLC)給定變頻電動機6的線速度為V(即為測速裝置 測得的速度V)，變頻電機編碼器反饋給變頻調(diào)速數(shù)字控制系統(tǒng)7的值為V。當(dāng)PLC給定變 頻調(diào)速數(shù)字控制系統(tǒng)7的速度為Vt (Vt = V+AV，AV > 0)時，由于輸入速度給定值Vt大于 電機反饋速度V使速度調(diào)節(jié)器9出現(xiàn)積分飽和，而進(jìn)入轉(zhuǎn)矩振幅狀態(tài)，經(jīng)過電流調(diào)節(jié)器12 后經(jīng)整流逆變器13輸出電機轉(zhuǎn)矩。從而使張緊電機高速穩(wěn)定的工作在力矩控制模式下，保 證銅管1在高速退火過程中始終處于微張力控制狀態(tài)，使銅管平穩(wěn)、均勻通過退火爐腔4， 不產(chǎn)生拉伸堆縮變形和懸垂擦傷。所述的銅管高速連續(xù)感應(yīng)退火爐微張力控制系統(tǒng)是不需要張力傳感器的轉(zhuǎn)矩開 環(huán)控制。所述銅管建張條件是料位信號SQ1、SQ2光電開關(guān)均置“1”。所述電機轉(zhuǎn)矩限幅的計算式通過管材的管重和摩擦補償在不同速度下計算的張 力力矩。轉(zhuǎn)矩限幅值為T = Ts+K* (V-Vs), Ts 管重和摩擦補償，K 調(diào)節(jié)系數(shù)，V 電機轉(zhuǎn)速， Vs引管速度。初始工作狀態(tài)是在銅管退火前后的速度同步下進(jìn)行的，由可編程邏輯控制器給定 夾送機構(gòu)2中銅管1運行速度，經(jīng)測速裝置3測得的速度由可編程邏輯控制器接受反饋給 所述的變頻調(diào)速數(shù)字控制系統(tǒng)7，使變頻調(diào)速數(shù)字控制系統(tǒng)7在第一種工作狀態(tài)下，給定牽 弓丨張緊機構(gòu)5同樣的速度，進(jìn)而實現(xiàn)了速度自動閉環(huán)控制。銅管進(jìn)入高速退火狀態(tài)后，由可編程邏輯控制器設(shè)定的退火張力，變頻調(diào)速數(shù)字 控制系統(tǒng)7進(jìn)入第二種工作狀態(tài)，變頻電機6自動保持張緊力矩電流的穩(wěn)定，以保持這二部 位的銅管有一定的張力，保證了銅管在加熱過程中始終處于微張力控制狀態(tài)，實測退火速度控制精度小于1%，使銅管平穩(wěn)、均勻地通過感應(yīng)退火爐，不產(chǎn)生拉伸堆縮變形和懸垂擦 傷。 顯然，本發(fā)明的銅管高速連續(xù)感應(yīng)退火爐微張力控制系統(tǒng)也可用于有色及黑色金 屬管、棒、線材的中間產(chǎn)品和最終成品的光亮退火爐中的微張力控制。
權(quán)利要求
一種銅管高速連續(xù)感應(yīng)退火爐微張力控制系統(tǒng)，其特征在于它包括夾送機構(gòu)(2)、測速裝置(3)、退火爐(4)、牽引張緊裝置(5)和可編程邏輯控制器；牽引張緊裝置(5)和測速裝置(3)分別位于退火爐(4)爐腔的兩側(cè)；夾送機構(gòu)(2)位于測速裝置(3)之前；可編程邏輯控制器分別與夾送機構(gòu)(2)、測速裝置(3)和牽引張緊裝置(5)相連；可編程邏輯控制器給定夾送機構(gòu)(2)一初速度，接收測速裝置(3)測得的運動速度信號，將該運動速度信號與可編程邏輯控制器中設(shè)定的速度信號進(jìn)行對比，然后可編程邏輯控制器向夾送機構(gòu)(2)和牽引張緊機構(gòu)(3)發(fā)出控制信號，實時控制夾送機構(gòu)(2)和牽引張緊機構(gòu)(3)的運動速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅管高速連續(xù)感應(yīng)退火爐微張力控制系統(tǒng)，其特征在于所 述銅管高速連續(xù)感應(yīng)退火爐微張力控制系統(tǒng)還包括用于驅(qū)動牽引張緊裝置(5)的變頻電 機(6)和變頻調(diào)速數(shù)字控制系統(tǒng)(7)；牽引張緊裝置(5)與變頻電機(6)相連接，變頻電機 (6)與變頻調(diào)速數(shù)字控制系統(tǒng)(7)相連接；變頻調(diào)速數(shù)字控制系統(tǒng)(7)控制變頻電機(6)的轉(zhuǎn)矩和速度；變頻電機(6)控制牽引 緊張機構(gòu)(5)的運動速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅管高速連續(xù)感應(yīng)退火爐微張力控制系統(tǒng)，其特征在于測 速裝置(3)上設(shè)有兩輪，該兩輪布置于銅管(1)的上下兩側(cè)，雙向?qū)χ?，采用氣缸預(yù)緊；兩輪 采用鋁合金輪觳，并且兩輪表面覆膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的銅管高速連續(xù)感應(yīng)退火爐微張力控制系統(tǒng)，其特征在于所 述夾送機構(gòu)(2)采用三相交流變頻電機驅(qū)動。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的銅管高速連續(xù)感應(yīng)退火爐微張力控制系統(tǒng)，其特征在于所 述驅(qū)動牽引張緊裝置(5)還設(shè)有可調(diào)節(jié)精密夾緊裝置(8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的銅管高速連續(xù)感應(yīng)退火爐微張力控制系統(tǒng)，其特征在于所 述夾送機構(gòu)(2)還可設(shè)有可調(diào)節(jié)精密夾緊裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種銅管高速連續(xù)感應(yīng)退火爐微張力控制系統(tǒng)，包括夾送機構(gòu)、測速裝置、退火爐、牽引張緊裝置和可編程邏輯控制器；牽引張緊裝置和測速裝置分別位于退火爐爐腔的兩側(cè)；夾送機構(gòu)位于測速裝置之前；可編程邏輯控制器分別與夾送機構(gòu)、測速裝置和牽引張緊裝置相連；本發(fā)明使銅管在連續(xù)感應(yīng)退火全速度范圍內(nèi)，平穩(wěn)、均勻通過感應(yīng)退火爐，不產(chǎn)生拉伸變形、懸垂擦傷和堆縮，實測退火速度控制精度小于1％。
文檔編號C22F1/08GK101921978SQ20101026106
公開日2010年12月22日 申請日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者冷曉剛, 朱育, 王為, 高寶杰 申請人:蘇州建萊機械工程技術(shù)有限公司