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轧辊淬火感应器设计制造

日期:2018-11-14 11:31 点击数:
成品冷轧辊是高附加值、高技术含量的产品,在生产制造过程中 ,轧辊辊身的表面淬火是最关键的工序 ,淬火感应器是实现这一工序的主要工具 ,是生产辊身硬度和淬硬层都合格的轧辊的必要设备。
 
 1设计原理

 
 感应加热表面淬火是利用电磁感应原理 ,在闭合的导电回路中接通交流电产生交变磁场 ,使置于其内部的铁磁物质表面产生感应电流 ,其表面快速加热至临界点以上 ,实现表面淬火的一种工艺方法。闭合的导电回路即为所要设计的感应器,铁磁物质就是需要淬火的轧辊。因紫铜是良导体 ,且又不为电流产生的磁场磁化 ,所以选用紫铜来制作感应器的材料。
轧辊表面淬硬层一般要求厚度大于 15 mm,辊身硬度大于 HS92,硬度差 HS5 ,根据这一条件采用工频、中频双频淬火最合适 ,变压器提供的电流频率为工频 50Hz,中频 250Hz,相对应的也要设计两种频率的感应器。
 
 
 2设计思路和参数
 
 2.1感应器内孔直径
 
    工频感应器内孔直径 D工 =D1+25mm,中频感应器内孔直径 D中 =D1+50mm,式中 D1为轧辊辊身直径 (见图 1)。工频、中频感应器内孔直径是根据轧辊淬硬层和淬火所需功率确定的 ,轧辊表面与感应器间距过大则功率损失大 ,过小则对感应器制造、安装误差比较敏感 ,容易引起轧辊表面硬度不均。需要注意的是 ,实际生产中通过上面的经验公式可计算出每个规格的轧辊对应感应器的直径,但为了尽量减少感应器的制造数量 ,降低生产成本 ,提高现有感应器的利用率 ,一个规格的轧辊选用感应器直径可在一定的范围内浮动 ,通常这个范围定在 ±3mm。这样淬火时轧辊与感应器之间的间距就不总是一个常数 ,热处理工程师应按照具体的间距值对淬火工艺进行适当调整 ,相应地改变输入功率及轧辊淬火进给速率。
 
2.2紫铜板的规格
根据感应器通过的电流、提供的功率及基本的强度校核 ,采用宽度 165mm、厚度 10mm的紫铜板制造感应器本体。紫铜板长度计算式为
L= (D+10) π-56 (mm)式中 ,L—紫铜板长度 ;D—轧辊辊身直径 (mm); 10 mm—铜板厚度 (mm); 56 mm—导电弯板、云母片厚度之和 (mm)。
 
2.3冷却措施
淬火过程中轧辊表面温度很高 ,一般为 870~ 900℃之间 ,有的轧辊要达到 940℃,而且轧辊淬火合理的进给速率很低为 0.5~0.7mm/s,淬火一支轧辊至少需要 1h,长时间轧辊表面的高温对感应器强度、耐用度都有重大影响 ,因此必须对感应器采取冷却措施。在感应器本体的外圆表面焊上 4条紫铜冷却水扁管 ,内通循环冷却水 ,保证生产过程中感应器不变热升温。
 
2.4绝缘措施
感应器的绝缘措施必须稳妥 ,采用足够厚度的云母片、电木来绝缘并用 2000V电压做耐压试验而不被击穿。云母片厚度 10 mm,电木绝缘套壁厚 3mm,电木垫圈厚度为 5mm。导电弯板与变压器的结合面表面粗糙度应达 Ra1.6,需要抛光处理,搬运、安装过程中避免磕碰 ,表面禁止有凹坑出现 ,否则生产中易引起电弧。
 
3制造过程
将10 mm厚的紫铜板加工为所需尺寸 ,公差为长 L±1mm,宽165±0.1mm。
卷板机将铜板卷成所需直径的圆 ,由钳工在事先准备的胎具上规圆、在平台上平整感应器本体的上下端面 ,平面度 0.3mm以内。
 
4条冷却水扁管经过退火 (650~700 ℃)后 ,在卷成的感应器本体表面上规圆。因紫铜非常软,操作中用木锤、木板作为工具 ,避免损坏工件。
采用汽焊、黄铜焊条用硼砂作保护剂将冷却水扁管焊牢在感应器本体上 ,焊接过程中不断用木锤敲击扁铜管 ,使其紧密贴合在感应器本体的外圆表面上。用铜焊条将冷却水扁管的进出口分别焊在导电弯板相应的槽中。
装配云母板、绝缘套后用黄铜螺栓、螺帽和电木绝缘垫片把紧导电弯板。对感应器进行整形。因在焊制过程中必然引起变形 ,再次整形后保证感应器的圆度、上下端面的平面度及与导电弯板的垂直度。
进出口水管、导电弯板和冷却水扁管通水进行压力试验 ,不许出现漏水、渗水现象 ,否则补焊,补焊后一定要再次整形 ,然后做压力试验 ,反复这个过程直到合格为止。
 
4结语
通过以上工艺加工出的感应器能够满足生产的需要 ,其工艺较为简单、易行 ,成本也比较低廉,应注意的是铜焊操作中的挥发气体对人体有伤害 ,要做好保护措施。
 
摘自《一重技术》



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