Устройство для программной закалки длинномерных изделий

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) О 1) 114 С 21 П 11/О АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ О Л, Н. Киреготкина ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Пермский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРВ 908866, кл. С 21 П 11/00, 1981(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОЙ ЗАКАЛКИ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к автоматизации в металлургической промышленности и может быть использованодля закалки полых массивных длинномерных изделий. Целью изобретения является повьппение качества закалки. Устройство содержчт подъемныймеханизм 1, блок 2 датчиков конусности, регулятор 4, программный блок3, блоки 5 и 6 коррекции по температуре к уровню, а также блок 8 принудительной циркуляции воды, содержащий систему спрееров и воздушный перемешиватель. Существо изобретениязаключается в том, что после опускания изделия в бак с датчика 15 блока 2 на вход блока 7 включения принудительной циркуляции поступает сигнал, по которому открываются пневмоклапан и гидровентиль, обеспечиваясоответственно доступ воздуха к воздушному перемешивателю 10 и воды "к спреерам 9. 6 ил.45 Изобретение относится к технике закалки крупногабаритных изделий, нап" ример труб и валов переменных сечений, в водяном баке и может быть использовано в металлургической промьппленности.Целью изобретения является повышение качества закалки длинномерных изделий. 10На фиг,1 приведена структурная схема описываемого устройства; на фиг.2 - схема расположения системы спрееров и воздушного перемешивателя; на фиг.З " схема датчика диск- ,. 15 ретного изменения конусности; на фиг.4 - схема программного блока зада,ния скорости; на фиг.5 - программный блок задания скорости; на фиг.6 - блок включения принудительной циркуляции. 20Устройство для программной за" калки длинномерных изделий имеет подъемный механизм 1, блок 2 датчиков дискретного изменения конусности, программный блок 3 регулятор 4 скорости, блоки 5 и 6 коррекции, блок 7 включения принудительной циркуляции, блок 8 принудительной циркуляции, спрееры 9 и воздушный перемешиватель 10, 30Подъемный механизм 1 содержит электродвигатель 11 с фазным ротором, силовой редуктор 12, лебедку 13.Блок 2 датчиков дискретного изменения конусности изделия включает в35. себя редуктор 14, бесконтактные датчики 15, установленные на диске 16, диамагнитную стрелку 17. Диамагнитная стрелка 17 связана через редуктор 14 с подъемным механизмом 1. Бескон тактные датчики 15 дискретного изменения конусности расположены по окружности диска 16. Датчики 15фиг.З представляют собой электронные генераторы гармонических колебаний с самовозбуждением, срыв генерации которых происходит при наличии в их прорези диамагнитной стрелки.17. Требуемый температурный режим с учетом изменения конусности задается50 соответствующим расположением датчиков .15 по окружности диска 16.Программный блок 3 задает изменения скорости согласно сигналам с блока 2 датчиков дискретного изменения конусности и блока 6 коррекции по температуре.Блок 5 коррекции предполагает наличие датчика 18 уровня, усилительного элемента и исполнительногомеханизма, Б качестве датчика уровняможет быть использован, например,поплавковый реостатный датчик, выходное напряжение которого изменяетсяпропорционально изменению уровня воды в баке, в качестве усилительногоэлемента - электронный усилитель, а вкачестве исполнительного механизма -электродвигатель типа РД.Блок 6 коррекции по температуредолжен содержать датчик 19 температуры воды в баке и преобразователь 20;Изменение температуры в закалочном баке может измеряться, например,дискретно. Для этого в качестве датчика температуры используется наборртутных термометров термостатного типа, особенностью которых является ихкоммутационная способность. Требуемаятемпература коммутации задается установкой подвижного контакта ртутногостолба. При достижении температурынастройки ртуть, замыкаясь с установленным на этом уровне контактомкоммутирует внешнюю цепь, подключенную к этому контакту и ртутному столбу, Каждый из термометров датчика 19настраивается на конкретную температуру с определенным шагом. 111 аг настройки определяет точность выполненияпрограммы охлаждения закаливаемого изделия.Преобразователь 20 преобразует сигналы с датчика 19 в напряжение кор-рекции для программного блока 3,Преобразователь 20 может быть реализован, к примеру, на релейных элементах, Каждое реле преобразователя20 управляется соответствующим термометром датчика 19. С ростом температуры воды в закалочном баке в установленном порядке срабатывает реле, увеличивая напряжение задания длянуль-органа блока 3,Блок 8 принудительной циркуляцииводы в закалочном баке (фиг.2) содержит воздушный перемешиватель 10воды в баке и систему спрееров 9,Воздушный перемешиватель 10, установленный в нижней части закалочного бака, представляет собой патрубоквваренный в центре дна бака, по которому через электромагнитный клапанподводится сжатый воздух. Включениевоздушного перемешивателя (открываниеклапана) осуществляется по сигналу содного из датчиков 15 блока 2 черезблок 7 включения принудительной циркуляции воды,Система спрееров 9 представляет собой набор металлических труб, заглушенных по верхнему срезу, имеющих множество мелких отверстий по всей поверхности и установленных в баке на определенном расстоянии одна от другой. Снизу в спрееры через вентильО с электромашинным приводом подводится вода под давлением. Включение спрееров (открывание вентиля) производится после погружения блока заготовок в закалсчный бак по сигналу 15 датчика 15 конца опускания с блока 2 через блок 7.Для управления регулятором 4 может быть, к примеру, использован синхронный импульсно-Фазовый способ управления, В этом случае блок 3 (фиг.5) должен вклкчать в себя нес" колько каналов управления (число каналов определяется количеством коммутаторов регулятора 4), каждый иэ 25 которых должен содержать генератор 21 опорного пилообразного напряжения (ГОН), нуль-орган 22 (НО), управляемый источник 23 постоянного напряжения .(УИПН) и усилитель-формирователь 30 24 отпирающих импульсов (УФ), Выход ГОН подключен к одному из входов НО. На второй вход НО при срабатывании очередного датчика 15 блока 2 подключается соответствующей величины напряжение - задание от УИПН, В момент равенства напряжения задания и напряжения "пилы" с выхода НО на вход УФ выдается импульс. В итоге УФ открывает на определенный угол тиристоры 4 О соответствующего коммутатора блока 4 и двигатель 11 подъемного механизма 1 развивает соответствующую скорость. При срабатывании следующего очередного датчика 15 к нуль-органу 45 другого канала блока 3 подключается напряжение другой величины. В результате тиристоры другого коммутатора блока 4 открываются на другой угол и регулятор 4 переводит двигатель 11 подъемного механизма 1 на другую скорость. Регулятор 4 скорости (Фиг.4) содержит несколько тиристорных коммутаторов 25, каждый из которых содер-, жит по две пары встречно-параллельно включенных тиристоров. При импульсно-Фазовом способе управления после включения каждого из тиристорных коммутаторов шунтируется соответствующаячасть роторных сопротивлений двигателя 11 подъемного механизма 1, в результате изменяется скорость извлечения закаливаемых изделий,Блок 7 (Фиг.6) включения принудительной циркуляции воды в баке содержит транзисторный усилительныйкаскад 26 (ЧТ 1, И,К 2) промежуточноеэлектромагнитное реле 2 (й 1), электромагнитный пневмоклапан 28 (Ч 1),электродвигатель 29 (111) привода гидровентиля 30, реле 31 и магнитныйпускатель 32 (К 1) двигателя 29 гидровентиля 30.При отсутствии сигнала с датчика15 конца опускания (изделие в воздухе) транзистор 27 закрыт, все релеобесточены, воздух и вода перекрытыклапаном 28 и вентилем 30 соответственно.По завершении опускания изделияв бак с датчика 15 блока 2 на входтранзистора 26 поступает сигнал,открывающий его. В результате срабатывает реле 27, а через его нормально открытые контакты замыкается цепьпитания реле 31, Эти реле срабатывают, самоблокируясь через свои контакты Р 2 и КЗ. Кроме того, через контакты Р 2 и РЗ этих же реле 31 запитываются пневмоклапан 28 и магнитныйпускатель 32 соответственно. В итогеоткрывается пневмоклапан 28 и гидровентиль 30, обеспечивая соответственно доступ воздуха к воздушномуперемешивателю ( и воды - к спрее"рам 10.Устройство работает следующимобразом.Перед началом закалки в устройство вводят:1. В блок 2 датчиков дискретногоизменения конусности - программу дискрета конусности (датчики 15 определенным образом размещаются надиске 16);2. В программный блок 3 - скоростьподъема (выставляются эталонные опорные напряжения для нуль-органов);3. В блок 6 коррекции по температуре - коррекции скорости извлечения изделия (каждый из термометровдатчика 19 настраивается на определенную температуру),Далее оператор, пользуясь ручнымуправлением подъемного механизма, 514409 устанавливает подлежащие закалке изделия над баком. Включается питание для всей системы. После этого оператор на ручном управлении начинает5 опускать все изделия, а рабочие, на. ходящиеся у закалочного бака, вводят спрееры в каждое иэ иэделий (фиг,2), Для удобства введения все спрееры . выполнены разной высоты, т.е. снача ла в процессе опускания вводят самый высокий спреер, затем - спреер меньшей высоты и т.д, Таким образом, после полного погружения изделий внутри каждого из них находится свой спреер.15По завершении погружения срабатывает первый датчик, 15 (датчик "Конец опускания") блока 2. По сигналу это" го датчика разблокируются все остальные датчики, на пульте оператора загорается сигнальная лампочка "Конец опускания" и он прекращает погружение. При срабатывании первого датчика 15 с блока 2 в блок 3 задания скорости и в блок 7 включения принуди тельной циркуляции поступают сигналы, В результате программный блок 3 зада.ния скорости формирует соответствующий закон изменения скорости, включая определенный коммутатор 25 регу лятора 4, а в блоке 7 включается электромагнитный клапан 27 и гидро- вентиль 30, обеспечивая соответственно доступ воздуха к воздушному перемейивателя 10 и воды - к системе спрееров 9. Начиная с этого момента и до конца закалки (до полного извлечения) вода в баке будет перемешиваться, ее циркуляция - улучшаться. Внутренняя поверхность иэделий при" 40 нудительно опрыскивается тонкими струями воды, излучаемыми спреерами, за счет того, что разрушается пленочная паровая "рубашка" и, как следствие, улучшается теплоотвод. Таким 45 образом, применение принудительного перемешивания воды в баке и спреерного охлаждения внутренней поверхности изделия приводит к более равномерному охлаждению иэделия снаружи 50 и изнутри mо всей длине.лВ дальнейшем по мере извлеченияохлаждаемых изделий из воды диамагйитная стрелка,17, жестко связанная через редуктор 14 с механизмом 1подъема, перемешивается по направлению к очередному (второму) датчику 15 блока 2. При достижении стрелкой 42 617 прорези второго датчика 15 с выхода блока 2 выдается сигнал в программный блок 3. В результате изменяется сигнал задания, поступающийв блок регулятора 4 скорости, по которому включается соответствующий тиристорный коммутатор и изменяетсяскорость. Таким образом осуществляется изменение скорости при подъеме иэ"делия в местах изменения конусности,которым соответствует расположениедатчиков 15 на диске 16.Изменяющийся в процессе закалкиуровень воды измеряется датчиком 18.Сигнал с реостатного поплавковогодатчика 18 усиливается и поступаетв блок 5 коррекции, который осуществляет поворот диска 16 навстречу перемещающейся диамагнитной стрелке 17.В результате диамагнитная стрелка достигает очередного датчика 15 раньшеи, следовательно, переход на другуюскорость подъемного механизма осуществляется с упреждением.Изменение температуры охлаждающейсреды в процессе закалки дискретнофиксируется термометрами датчика 19,каждый из которых при достижении программной температуры коррекции включает определенное реле блока преобразователя 20, При каждом срабатывании очередного реле через его контакты в блоке 3 к входу нуль-органа 22подключается заведомо. установленноеувеличенное по величине постоянноенапряжение, В результате этого программный блок 3 выдает управляющийсигнал для открытия соответствующеготиристорного коммутатора 25 регулятора 4 на меньший угол, что приводит кпонижению скорости извлечения заготовки, и следовательно, к более длительному пребыванию этого участка конусности заготовки в воде,Если в процессе дальнейшего извлечения этого участка изделия температура воды возрастает до значения, на которое настроен второй термометр датчика 19, то он выдает сигнал, по которому срабатывает реле, коммутируемое этим термометром, а в блок 3 к нуль-органу 22 через контакты этого реле подключается еще большее напряжение. В результате в регуляторе 4 тиристоры коммутатора 25 открываютсяна еще меньший угол, и скорость извлечения еще больше уменьшается.1440942 8повысить качество и срок службы эака; т" ливаемых иэделий.Формула изобретения Сарггрэ ВоЮгидрод При, достижении,диамагнитнойстрелкой 17 очередного (второго) дачика 15 с блока 2 в программный блоФ3 поступает сигнал о переводе подъемного механизма 1 на другую скорость,соответствующую второму участку конусности зикаливаемого изделия. Еслив процессе извлечения этого участказаготовки наблюдаются изменения температуры воды, датчик 19 реагируетиа срабатывания термометров, настро. енных на зту температуру, а преобразователь 20 через блок 3 и регулятор 4 по приведенному вьппе принципуизменяет скорость подъема до нужнойвеличины, Так блок б коррекции осуществляеткоррекцию режима охлаждения каждого участка конусности иэделия, до полного выполнения программы 20закалки,Таким образом, в результате введения в устройство для программной25 закалки длинномерных изделий блока 8 принудительной циркуляции воды в баке и блока 7 включения принудительной циркуляции достигается обеспечение одного из главных Факторов определяющих получение требуемых Физико- механических свойств, - одинаковая степень охлаждения наружной и внутренней поверхностей изделий, а также равномерность температуры по дтине изделий, что позволяет значительно35 Устройство для программной э акзлки длинномерных изделий, содержащее эакалочный бак, подъемный механизм; подсоединенный выходом к одному из входов блока датчиков дискретного измененияконусности, выход которо, го подсоединен к первому входу программного блока, второй вход которого соединен с блоком коррекции по температуреподсоединенным своим входом к датчику температуры, а выход прог-. раммного блока через блок регулято- ра скорости соединен с входом подъемного механизма, блок коррекции по уровню воды в баке входом соединен с датчиком уровня, а выходом - с блоком датчика дискретного изменения конусности, о т л и ч а ю щ е е с в тем, что, с целью повышения качества закалки длинномерных изделий, оно дополнительно содержит блок принудительной циркуляции воды в закалочном баке, включающий в себя систему спре.еров и воздушный перемешиватель воды, и блок включения принудительной циркуляции; вход которого соединен с выходом блока датчиков дискретного изменения конусности изделий, первый выход с воздушным перемешивателем, а второй выход - со спреерами блока принудительной циркуляции.1440942 Пожо Коррек 14 ВНИИПИ Го по дел 13035, Москд, 4 Проектн Ужго едп игра ическо изводств ор А.Маковс ст хр ь А,Абросидык венного комитета ретений и открыт 5, Раушская наб. ПодписноеССР