CN203360512U - 一种钢管内壁硬化淬火设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种钢管内壁硬化淬火设备及淬火方法,冷却水双层铜杆端部设有感应头,另一端与中高频感应淬火变压器连接,冷却水双层铜杆通过设在淬火车基础的气动支架支撑,所述的淬火车基础上设有淬火车轨道;淬火方法:将管径为DN100-DN600的钢管吊装在淬火车辊子中间,通过调整气缸支架位置使感应头与钢管中心同心;通过淬火车移动使感应头到达钢管内端部,感应头给钢管内壁加热,淬火车反向移动,感应头喷水进行淬火。本实用新型的优点是:实现了中、大管径钢管的内壁淬火,并保证内壁淬火后淬硬层厚度均匀、硬度均匀、金相组织细密一致;冷却水双层铜杆上设置的万向滚珠支撑体可自动调整钢管,使钢管与冷却水双层铜杆同轴。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种钢管内壁硬化淬火设备。
背景技术
随着我国经济的快速发展,矿山,电力,水泥、机械工程等行业消耗的耐磨管道300万米/年以上,目前,常用的耐磨管道有陶瓷管道、双金属管道等,陶瓷管道的内衬同外层钢管结合容易脱落,在焊接时也易脱落,切割很不好控制,双金属管道的重量大、硬度低、抗冲击性能差、使用寿命很短、性价比低。这就需要一种内壁硬化的钢管,外壁可牢固焊接,钢管的内壁硬化是为了提高钢管内壁硬度、细化内壁金相组织,达到耐磨损的目的,同时保证钢管外壁的力学性能与母材相同(即钢管外壁不淬火),达到既保证内壁的耐磨性,又保证整体钢管的力学性能。目前,国内对钢管内壁进行淬火的设备种类很多,但都是针对小管径钢管(一般管径小于DN150mm)。由于设备结构、感应系统的限制,在生产中、大管径钢管(一般管径小于DN600mm)时不能很好的保证淬硬层厚度的均匀、硬度的均匀,导致金相组织不够细密一致等质量要求。
发明内容
为克服现有技术的不足,本实用新型的目的是提供一种钢管内壁硬化淬火设备,能够实现中、大管径钢管的内壁淬火,并保证内壁淬火后淬硬层厚度均匀、硬度均匀、金相组织细密一致等质量要求。
为实现上述目的,本实用新型通过以下技术方案实现:
一种钢管内壁硬化淬火设备,包括感应头、冷却水双层铜杆、淬火车、淬火车基础、控制系统、水循环系统、中高频感应淬火电源、中高频感应淬火变压器,冷却水双层铜杆端部设有感应头,另一端与中高频感应淬火变压器连接,冷却水双层铜杆通过设在淬火车基础的气动支架固定支撑,所述的冷却水双层铜杆外壁上设有可拆卸的万向滚珠支撑体;所述的淬火车基础上固定有淬火车轨道,所述的淬火车上固定有变速机构,中高频感应淬火电源和中高频感应淬火变压器为淬火设备供电,控制系统控制淬火设备运行;淬火设备所需的的冷却水由水循环系统提供。
所述的万向滚珠支撑体,包括支撑架、万向滚珠,支撑架由两个半圆环形结构通过紧固件固定连接组成,支撑架内径与冷却水双层铜杆外径相匹配,支撑架外部径向等圆心角处设有三个或三个以上万向滚珠,万向滚珠的抵靠部由弹性材料制成。
所述的淬火车轨道端部设有限位开关,淬火车轨道与水平面成4~6°倾角,淬火车轨道靠近中高频感应淬火变压器端高于另一端。
所述的淬火车包括辊子、变频电机一、变频电机二,所述的淬火车上设有托举钢管的辊子,辊子由变频电机一提供动力,带动辊子双向旋转;淬火车的行进依靠变频电机二进行驱动。
所述的冷却水双层铜杆由导电材料制成,为感应头通电通冷却水,包括芯杆、套杆、中间杆、铜连接件一、铜连接件二,冷却水双层铜杆由外至内依次同轴设有套杆、中间杆、芯杆,中间杆与芯杆之间设有绝缘层,芯杆和套杆一端通过铜连接件一与感应头相连接,芯杆和套杆另一端通过铜连接件二与水循环系统相连接,套杆一端设有与水循环系统相连的进水管一,另一端设有与感应头相连的出水管一,芯杆一端设有与水循环系统相连的进水管二,另一端设有与感应头相连的出水管二。
所述的感应头包括圆形骨架、导磁体、铜连接件三,导磁体固定连接在圆形骨架上,固定在圆形骨架上的通水管与圆形骨架内的空腔相通,圆形骨架上设有喷射孔,喷射孔孔壁与钢管管壁成42~47°,铜连接件三与圆形骨架固定连接。
所述的变速机构包括减速器、拨叉、链轮、链条、柔性连接件、离合器、弹簧,所述的变频电机二包括后退电机和前进电机,后退电机输出轴与减速器连接,减速器与前进电机通过链条带动链轮,链轮与离合器连接,弹簧抵靠在离合器上,拨叉一端与离合器连接,另一端与柔性连接件连接,柔性连接件连接有扳手。
所述的水循环系统包括净水池、回水池、冷却塔、备用水箱、沉淀池,净水池与备用水箱连接,备用水箱与冷却水双层铜杆的进水管一、二相连接,沉淀池与回水池连接,回水池与冷却塔相连,连接管路上设有单向阀,所述的沉淀池内设有浮漂,所述的回水池和沉淀池内设有潜水泵;冷却水由净水池流入备用水箱,备用水箱为冷却水双层铜杆供水,淬火后的水通过管道进入沉淀池,沉淀后的水经潜水泵进入回水池,经过渗水进入净水池,完成一个冷却水循环。
所述的冷却塔包括冷却塔一、冷却塔二,冷却塔一与中高频感应淬火变压器相连,为变压器防冷液降温,用后的冷却水回流至冷却塔一;冷却塔二为铸造用炉电气系统降温。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
实现了中、大管径钢管(DN100-DN600)的内壁淬火,并保证内壁淬火后淬硬层厚度均匀、硬度均匀、金相组织细密一致。冷却水双层铜杆上设置的万向滚珠支撑体可自动调整钢管,使钢管与冷却水双层铜杆同轴,能够应用于输送含砂石较多的流体,以及矿石等,比普通钢管使用寿命长。
附图说明
图1是本实用新型的主视图。
图2是本实用新型的侧视图。
图3是冷却水双层铜杆结构示意图。
图4是水循环系统结构图。
图5是变速机构结构示意图。
图6是图5的A向视图。
图7是万向滚珠支撑体结构示意图。
图8是图7沿B-B线的剖视图。
图9是感应头结构示意图。
图10是感应头立体图。
图中:1-感应头 2-冷却水双层铜杆 3-淬火车 4-淬火车基础 5-中高频感应淬火电源 6-中高频感应淬火变压器 7-气动支架 8-淬火车轨道 9-万向滚珠支撑体 10-万向滚珠11-辊子 12-变频电机一 13-变频电机二 14-芯杆 15-套杆 16-淬火车轮 17-钢管 18-水循环系统 19-中间杆20-绝缘层 21-铜连接件一 22-铜连接件二 23-进水管一24-进水管二 25-出水管一 26-出水管二 27-支撑架28-弹性材料 29-圆形骨架 30-硅钢片 31-铜连接件三32-通水管 33-喷射孔 34-减速器 35-拨叉 36-链轮37-链条 38-柔性连接件 39-弹簧 40-离合器 41-后退电机 42-前进电机。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型进行详细地描述,但是应该指出本实用新型的实施不限于以下的实施方式。
见图1-图10,一种钢管内壁硬化淬火设备,包括感应头1、冷却水双层铜杆2、淬火车3、淬火车基础4、控制系统、水循环系统18、中高频感应淬火电源5、中高频感应淬火变压器6,冷却水双层铜杆2端部设有感应头1,另一端与中高频感应淬火变压器6连接,冷却水双层铜杆2通过设在淬火车基础4的气动支架7固定支撑,所述的冷却水双层铜杆2外壁上设有可拆卸的万向滚珠支撑体9;所述的淬火车基础4上固定有淬火车轨道8,所述的淬火车3上固定有变速机构,中高频感应淬火电源5和中高频感应淬火变压器6为淬火设备供电,控制系统控制淬火设备运行;淬火设备所需的的冷却水由水循环系统18提供。
所述的万向滚珠支撑体9,包括支撑架27、万向滚珠10,支撑架27由两个半圆环形结构通过紧固件固定连接组成,支撑架27内径与冷却水双层铜杆2外径相匹配,支撑架27外部径向等圆心角处设有三个或三个以上万向滚珠10,万向滚珠10的抵靠部由弹性材料28制成。
所述的淬火车轨道8端部设有限位开关,淬火车轨道8与水平面成4~6°倾角,淬火车轨道8靠近中高频感应淬火变压器6端高于另一端。
所述的淬火车3上设有托举钢管的辊子11,辊子11由变频电机一12提供动力,带动辊子双向旋转;淬火车3的行进依靠行进变频电机二13进行驱动。
所述的冷却水双层铜杆2由导电材料制成,为感应头1通电通冷却水,包括芯杆14、套杆15、中间杆19、铜连接件一21、铜连接件二22,冷却水双层铜杆2由外至内依次同轴设有套杆15、中间杆19、芯杆14,中间杆19与芯杆14之间设有绝缘层20,芯杆14和套杆15一端通过铜连接件一21与感应头1相连接,芯杆14和套杆15另一端通过铜连接件二22与水循环系统18相连接,套杆15一端设有与水循环系统18相连的进水管一23,另一端设有与感应头1相连的出水管一25,芯杆14一端设有与水循环系统18相连的进水管二24,另一端设有与感应头1相连的出水管二26。
所述的感应头1包括圆形骨架29、导磁体、铜连接件三31,导磁体固定连接在圆形骨架29上,固定在圆形骨架29上的通水管32与圆形骨架29内的空腔相通,圆形骨架29上设有喷射孔33,喷射孔33孔壁与钢管17管壁成42~47°,铜连接件三31与圆形骨架29固定连接。
所述的变速机构包括减速器34、拨叉35、链轮36、柔性连接件38、离合器40、弹簧39,所述的变频电机二13包括后退电机41和前进电机42,后退电机41、前进电机42,后退电机41输出轴与减速器34连接,减速器34与前进电机42通过链条37带动链轮36,链轮36与离合器40连接,弹簧39抵靠在离合器40上,拨叉35一端与离合器40连接,另一端与柔性连接件38连接,柔性连接件38连接有扳手。
所述的水循环系统18包括净水池、回水池、冷却塔、备用水箱、沉淀池,净水池与备用水箱连接,备用水箱与冷却水双层铜杆2的进水管一23、二24相连接,沉淀池与回水池连接,回水池与冷却塔相连,连接管路上设有单向阀,所述的沉淀池内设有浮漂,所述的回水池和沉淀池内设有潜水泵;冷却水由净水池流入备用水箱,备用水箱为冷却水双层铜杆供水,淬火后的水通过管道进入沉淀池,沉淀后的水经潜水泵进入回水池,经过渗水进入净水池,完成一个冷却水循环。
所述的冷却塔包括冷却塔一、冷却塔二,冷却塔一与中高频感应淬火变压器6相连,为变压器防冷液降温,用后的冷却水回流至冷却塔一;冷却塔二为铸造用炉电气系统降温。
将钢管吊装在淬火车辊子11中间,查看感应头1中心是否与钢管17中心同心,如不同心,可调整气动支架7位置使其基本同心;同心后,淬火车3通过变频电机二13驱动,淬火车轮16在淬火车轨道8上滚动使淬火车后退,后退过程中,应落下设在冷却水双层铜杆2中部的气动支架7。感应头1行至钢管17另一端时停止行进,钢管17完全套在冷却水双层铜杆2外,期间由于万向滚珠支撑体9对管壁的支撑,使感应头1与钢管17自动同心。
水循环系统18供水,感应头1喷出冷却水。开启控制淬火车辊子11的变频电机一12,辊子11以工艺给定转数旋转。开启中频感应淬火电源5,将功率旋钮调整到工艺给定数值,此时感应头1产生闭合磁场对钢管17进行加热,淬火车3通过变频电机二13驱动,以工艺给定速度前进,感应头1喷水进行淬火。当钢管17超过冷却水双层铜杆2中部的气动支架7后应升起该气动支架7。攻进到钢管17末端时,要关闭中高频感应淬火电源5,停止冷却水供水,淬火车3停止前进,停止辊子11旋转。卸下钢管17,进行下根钢管的加工。
实施例:
中高频感应淬火电源5采用可控硅,谐振频率为8000Hz,保证了中、大管径淬火时所需的电流和磁感应强度。配合电容,实现电源在400-1500kw范围内可调。
中高频感应淬火变压器6采用与电源配套的电容,电容亦采用8000Hz,实现与电源的配合。
感应头1的圆形骨架29由矩形铜方管热煨成,硅钢片30(导磁体)粘接在圆形骨架29圆周表面,圆形骨架29圆周上有与淬火进行方向成45°的冷却水喷射孔33,铜连接件三31焊接在圆形骨架29上,与冷却水双层铜杆2的铜连接件一21相固定连接。通水管32与圆形骨架29相通,出水管一25、二26与通水管32通过软管连接,冷却水可经过冷却水双层铜杆2进入感应头1的圆形骨架29,经圆形骨架29的喷射孔33喷出。
冷却水双层铜杆2,在芯杆14内、套杆15与中间杆19之间流过用于淬火冷却的冷却水。冷却水双层铜杆2同时起到为感应头导电的作用。套杆15上装有万向滚珠支撑体9,支撑架27采用组合式结构,通过紧固件连接,方便安装、更换与维修。万向滚珠10可随钢管17一起旋转,并通过万向滚珠10实现钢管17与其相对的滚动,滚珠下抵靠有弹簧(弹性材料),可实现钢管17存在椭圆度时亦能保持万向滚珠10与钢管17的紧密接触,保证在生产时冷却水双层铜杆2及感应头1与钢管17始终保持同心,使感应头1与钢管17内壁距离均匀一致,从而保证淬火层厚度、硬度均匀一致。
淬火车轨道8变压器端与末端呈现5°倾角,用以抵消前进过程中产生的震动引起的钢管17滑移,保证淬火轴向方向的均匀,并方便冷却水的排放,使冷却水不会滞留在淬火车基础4上。淬火车3在淬火车轨道8上行进,淬火车轨道8两端设有限位开关,实现自动状态下定点启停。淬火车3上装有托举钢管17的辊子11,辊子11由1变频电机一12提供动力,可实现正反两方向旋转并可根据工艺要求调节转数,保证淬火所需的转数。淬火车3的行进依靠行进变频电机二13进行驱动。淬火车3的后退过程为将钢管17放置在待淬火位置,故而速度尽量快;而在前进过程为淬火过程,需要速度较慢,变速机构可实现淬火车3的行进速度调节,提高后退速度,提高了生产效率。淬火车基础4内装有气动支架7用来支撑冷却水双层铜杆2,防止其受重力作用而弯曲。
自动控制系统包括PLC自动控制、在线监控、显示器和操作台,气动支架7的起降通过PLC实现自动控制;在线监控,可记录每秒内淬火温度的变化,从而控制淬火温度这一重要工艺参数,并可通过显示器和操作台的无纸记录仪查询打印,实现实时监控。
水循环系统18分为为中高频感应淬火电源5及变压器6冷却的闭路循环冷却水和为钢管17内壁淬火的开路循环冷却水。水从回水池由潜水泵经管路提供给备用水箱,再由备用水箱经管路提供给各组设备。中高频感应淬火电源5及变压器6的冷却水再循环回冷却塔一,形成闭路循环。钢管内壁冷却水由备用水箱提供给各设备,设备用后的水流向设备下方的沉淀池,沉淀池内有浮漂,当浮漂超过设定高度时,沉淀池内潜水泵自动工作,将水经管路抽回回水池,形成开路冷却水循环。冷却塔二可供铸造车间及热处理车间共同使用,节省空间。回水池的水,由回水池渗透给净水池,这样可以在保证了水质清洁的前提下,降低了水温,使其达到常温,保证淬火要求的冷却温度,一举两得。
淬火车3后退时,将扳手置于后退方向,扳手通过柔性连接件38拉动拨叉35,使后退离合器40从啮合状态至脱离状态,同时后退离合器通过弹簧39至啮合状态,后退电机42通过链条37带动焊接在淬火车轮轴上的链轮36旋转开始后退。前进时,将扳手置于前进方向,机构动作过程同上所述,只是通过前进电机41带动减速器34前进。
将钢管17吊装在淬火车辊子11中间,查看感应头1中心是否与钢管17中心同心,如不同心,可调整气动支架7位置使其基本同心,按动操作台上自动按钮,设备自动运行,期间如遇超出工艺设定值时,设备自动停止,操作员可通过显示器上数据显示找出问题所在,解决后可继续生产。
本实施例的冷却水双层铜杆2外径为φ80,可实现对内径大于φ80的钢管内壁淬火。万向滚珠支撑体9的外径根据待淬火钢管内壁直径确定。
本实用新型实现了中、大管径钢管(DN100-DN600)的内壁淬火,并保证内壁淬火后淬硬层厚度均匀、硬度均匀、金相组织细密一致。冷却水双层铜杆上设置的万向滚珠支撑体可自动调整钢管,使钢管与冷却水双层铜杆同轴,能够应用于输送含砂石较多的流体,以及矿石等,比普通钢管使用寿命长。生产过程中所使用的能源只有电能及水,不产生工业废水、废气、废渣,达到节能环保要求。
Claims (9)
1.一种钢管内壁硬化淬火设备,其特征在于,包括感应头、冷却水双层铜杆、淬火车、淬火车基础、控制系统、水循环系统、中高频感应淬火电源、中高频感应淬火变压器,冷却水双层铜杆端部设有感应头,另一端与中高频感应淬火变压器连接,冷却水双层铜杆通过设在淬火车基础的气动支架固定支撑,所述的冷却水双层铜杆外壁上设有可拆卸的万向滚珠支撑体;所述的淬火车基础上固定有淬火车轨道,所述的淬火车上固定有变速机构,中高频感应淬火电源和中高频感应淬火变压器为淬火设备供电,控制系统控制淬火设备运行;淬火设备所需的的冷却水由水循环系统提供,所述的变速机构包括减速器、拨叉、链轮、柔性连接件、离合器、弹簧。
2.根据权利要求1所述的一种钢管内壁硬化淬火设备,其特征在于,所述的万向滚珠支撑体,包括支撑架、万向滚珠,支撑架由两个半圆环形结构通过紧固件固定连接组成,支撑架内径与冷却水双层铜杆外径相匹配,支撑架外部径向等圆心角处设有三个或三个以上万向滚珠,万向滚珠的抵靠部由弹性材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种钢管内壁硬化淬火设备,其特征在于,所述的淬火车轨道端部设有限位开关,淬火车轨道与水平面成4~6°倾角,淬火车轨道靠近中高频感应淬火变压器端高于另一端。
4.根据权利要求1所述的一种钢管内壁硬化淬火设备,其特征在于,所述的淬火车包括辊子、变频电机一、变频电机二,所述的淬火车上设有托举钢管的辊子,辊子由变频电机一提供动力,带动辊子双向旋转;淬火车的行进依靠变频电机二进行驱动。
5.根据权利要求1所述的一种钢管内壁硬化淬火设备,其特征在于,所述的冷却水双层铜杆由导电材料制成,为感应头通电通冷却水,包括芯杆、套杆、中间杆、铜连接件一、铜连接件二,冷却水双层铜杆由外至内依次同轴设有套杆、中间杆、芯杆,中间杆与芯杆之间设有绝缘层,芯杆和套杆一端通过铜连接件一与感应头相连接,芯杆和套杆另一端通过铜连接件二与水循环系统相连接,套杆一端设有与水循环系统相连的进水管一,另一端设有与感应头相连的出水管一,芯杆一端设有与水循环系统相连的进水管二,另一端设有与感应头相连的出水管二。
6.根据权利要求1所述的一种钢管内壁硬化淬火设备,其特征在于,所述的感应头包括圆形骨架、导磁体、铜连接件三,导磁体固定连接在圆形骨架上,固定在圆形骨架上 的通水管与圆形骨架内的空腔相通,圆形骨架上设有喷射孔,喷射孔孔壁与钢管管壁成42~47°,铜连接件三与圆形骨架固定连接。
7.根据权利要求4所述的一种钢管内壁硬化淬火设备,其特征在于,所述的变频电机二包括后退电机和前进电机,后退电机输出轴与减速器连接,减速器与前进电机通过链条带动链轮,链轮与离合器连接,弹簧抵靠在离合器上,拨叉一端与离合器连接,另一端与柔性连接件连接,柔性连接件连接有扳手。
8.根据权利要求1所述的一种钢管内壁硬化淬火设备,其特征在于,所述的水循环系统包括净水池、回水池、冷却塔、备用水箱、沉淀池,净水池与备用水箱连接,备用水箱与冷却水双层铜杆的进水管一、二相连接,沉淀池与回水池连接,回水池与冷却塔相连,连接管路上设有单向阀,所述的沉淀池内设有浮漂,所述的回水池和沉淀池内设有潜水泵;冷却水由净水池流入备用水箱,备用水箱为冷却水双层铜杆供水,淬火后的水通过管道进入沉淀池,沉淀后的水经潜水泵进入回水池,经过渗水进入净水池,完成一个冷却水循环。
9.根据权利要求8所述的一种钢管内壁硬化淬火设备,其特征在于,所述的冷却塔包括冷却塔一、冷却塔二,冷却塔一与中高频感应淬火变压器相连,为变压器防冷液降温,用后的冷却水回流至冷却塔一;冷却塔二为铸造用炉电气系统降温。
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GR01 | Patent grant | ||
AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20131225 Effective date of abandoning: 20140827 |
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