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中频感应加热自动下料“一火锻造”生产线的设计应用推广

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【摘 要】文章作者结合经验介绍了250KW中频感应加热自动下料一火锻造生产线设计应用推广,并对中频感应加热“一火锻造”与油炉加热“二火锻造”经济效益比较进行了简要论述。

【关键词】设计应用;运行情况;推广应用;效益比较

公司锻工车间原轴承套圈锻造工艺采用的是油炉加热“二火锻造”,采用重油燃烧加热,不仅效率低、成本高,而且重油燃烧的过程中会产生大量的SO2气体及烟尘,对环境造成了较大的污染。

随着公司挖潜降耗,积极开展技术改造活动,全力推进技术进步的不断深入,2003年初,公司组织以黄金勋为主等相关人员组成攻关小组,对锻造加工的加热方法做了大量的研究工作,进行了一系列的“一火锻造”工艺试验,通过论证,确定了采用中频感应加热,进行连续自动下料,组成“一火锻造”生产线的方案,并组织实施。

一、250KW中频感应加热自动下料“一火锻造”生产线的设计应用

生产线用于锻造φ45mm-φ60mm长棒料(5~7m)料段相适应的锻件。

一) 生产线的组成:

生产线主要由以下四部分组成:

1、自动送料装置:由储料台、翻料架和送料机组成。

2、中频感应加热装置:由中频电源(250KW/2.5KHZ)、感应加热器(两套,分别用于φ45mm-φ50mm及φ55mm-φ60mm棒料加热)、电容柜及机架组成。

3、自动下料装置:主要由下料冲床和下料组合模具组成。

4、电气系统:主要由红外测温装置、变频调速装置及其它控制电路组成。

二) 生产线的设计要点:

1、为实现“一火锻造”,下料组合模具对几个机构组合要求既要牢固可靠,结构紧凑,尽量缩短出炉口与下料刀片间的距离,减少加热后棒料热量的损耗,又必须保证安装、更换模具的方便,因此下料组合模具的设计是整个自动下料装置的关键。为了确保下料精度,该下料组合模具在设计上采用了“刚性发讯机构”、“封闭式导轨导向装置”、“斜面、杠杆复合式增压机构”等新的设计方案。

2、为实现全自动下料,送料架采用了“双气缸顶料连体架”、 “双气缸压紧轮送料机构”设计,要求当刚性发讯机构发出信号、复合式增压机构压紧时,双气缸压紧轮必须松开停止送料;而当下料完毕、下切刀片抬起后,复合式增压机构必须松开,同时双气缸压紧轮必须压紧送料;当送料架上的棒料快送完时,检测装置发信,即由储料台自动翻料,确保送料的连续性。

3、自动下料生产线的电气控制系统按工序动作顺序要求自动控制,同时为方便设备的调试、调整,各工序的动作均可手动完成;测温系统采用非接触式红外测温头、配以数显温控仪及记录仪组成,用于连续测量、显示、监控及记录加热温度;送料机采用变频调速方式,通过调节电机转速,配合调整中频电源的输出功率,达到控制下料节拍和加热温度的目的。此外,电控系统还配置了声光报警功能,用于提示超温等异常状况。

4、中频电源额定功率250KW、额定频率2.5KHZ,具备相位、过压、过流及水压保护,同时具备冷却水温报警功能;采用扫频式零压启动方式,启动成功率100%,运行可靠;电气线路简单,维修方便;配感应加热器两套,分别用于加热φ45mm-φ50mm及φ55mm-φ60mm长棒料,感应加热炉膛采用整体打结处理,不易破裂,并加水冷不锈钢耐磨导轨,故障率低。

三)生产线的运行情况及效益分析

该生产线自2003年6月份开始改造,8月份正式投入“一火锻造”生产,近一年来的运行情况表明:生产线总体设计合理、调整方便、运行可靠、故障率低,取得了良好的经济效益和社会效益,主要体现在:

1、提高生产效率

由于采用中频感应加热,加热效率高、速度快,不用预热,可以缩短辅助时间,提高生产效率1.6倍。

2、节约材料,提高锻坯质量

一是由于采用组合模具进行自动下料,下料重量得到控制,重量误差≤0.5%(人工下料重量误差约为2%);二是采用中频感应加热速度快、采用“一火锻造”比原来减少一次加热过程,氧化脱炭少,通过压缩下料公差及锻坯留量可以节省原材料8.2%。由于锻坯氧化皮少,锻件的外观质量明显改善。

3、节能环保,安全卫生

由“二火锻造”改为“一火锻造”,可以减少一次下料加热的燃油及电耗,节约能源约56%;采用中频感应加热取代燃油加热,消除了燃油加热时产生的热辐射、烟尘、SO2气体排放造成的污染以及鼓风机噪声对周围环境的影响;火灾隐患得以控制。

4、减轻劳动强度,节省劳动力

人工下料时,一根长棒料重约1~2百公斤,用人工下料体力消耗很大;采用自动下料,取消了下料工序,可节省下料人员。

5、温度控制容易、准确

采用中频感应加热,配合进料速度调节,加热温度易控制;采用非接触式红外测温头连续测量、监控温度,自动显示并记录,温度控制准确,有效杜绝了燃油加热时容易产生的“过烧”现象。

二、生产线的推广应用

250KW生产线顺利投产后,公司又着手组建400KW、200KW“中频感应加热自动下料一火锻造生产线”各一条。用于锻造φ55mm-φ70mm及φ25mm-φ45mm的长棒料相适应的锻件,分别于2003年10月和2004年5月投入生产。另一条1250KW中频感应生产线于2007年5月份投产。

200KW、250KW、400KW及1250KW中频感应生产线的投产解决了公司从φ25mm-φ100mm的棒料的一火锻造自动下料,特别是1250KW中频感应生产线投入使用,最大自动下料棒料直径达到φ100mm,可以说是国内首创,效果显著,不但为公司发展生产、提高效益发挥了重要的作用,而且为质量体系和环境体系运行提供了可靠保证。

三、中频感应加热“一火锻造”与油炉

加热“二火锻造”经济效益比较

通过对400KW“中频感应加热自动下料一火锻造生产线”生产能力、能耗指标等各项数据测试,并与推广前采用油炉加热“二火锻造”的各项指标相比较,统计结果显示:该生产线采用二班制生产,一年可节省生产成本约174万元,提高生产效率1.6倍。各项指标分别为:

节约人工成本50.35万元/年

节约能源费用49.35万元/年

节约钢材141.2T吨,计74.30万元

本项目推广应用至2007年,实现净利润2896万元,实交税金3556万元,为公司发展生产、提高效益发挥重要作用,为质量体系和环境体系运行提供可靠保证作用。