大型卧式旋转喷雾淬火设备的研制

王玉林 张 剑 杨春旭 梁景茹

(中国中元国际工程公司，北京 100089)

大型卧式旋转喷雾淬火设备用于支撑辊差温加热后表面淬火，同时也可用于支撑辊或其它轴类件整体喷淬调质处理。为了满足5 m 轧机支撑辊的制造要求，我公司对大型卧式旋转喷雾淬火设备进行了设计研究，并装备在国内某重型机械制造公司，使用效果良好。

1 卧式旋转喷雾淬火设备主要技术参数

主要技术参数见表1。

表1 卧式旋转喷雾淬火设备主要技术参数Table 1 Main technical parameters of horizontal rotary spray quenching equipment

2 大型卧式旋转喷雾淬火设备的结构特点

卧式喷雾淬火设备主要由可转动、移动的托辊系统，可上下移动、左右移动的喷淬系统，及设备的自动控制系统组成。

2.1 托辊系统

托辊系统的总体结构为坑式，由两组托辊、托辊转动机构、托辊轴间距调整机构及支撑辊轴两端定位装置等组成。

支撑辊在冷却过程中保持连续低速转动，并具备间歇转动、点动功能。为防止支撑辊轴向窜动过量，采取托辊正反转交替运转，以此方式循环，转动时间根据具体情况在工控机上设定。同时两侧均设有可调节式行程开关，用以监测工件位置。当支撑辊窜动至设定位置时，驱动机构反转。

2.2 喷雾系统

喷雾系统由升降平移旋转机构、喷雾管路、过滤装置组成。卧式旋转喷雾淬火设备可实现喷水、喷雾、喷风工作模式，各种模式均可覆盖整个工件。

喷雾选用雾化均匀、抗污染、抗波动性能强的、质量可靠并具有手动调节喷射角度并锁紧的雾化喷嘴。喷嘴的材质为不锈钢。喷嘴喷出的水或雾或风均为扇面状，喷到工件上有部分重叠，保证了工件冷却的均匀性。为满足不同规格支撑辊的需要，要求喷嘴上下行程可调，每侧车架可相对辊子(工件)径向距离可调，调节方式为电动推杆推动，每侧由2 个电动推杆驱动。

在总供水管路上设有磁性水过滤器和“Y”型过滤器两级过滤装置，过滤水中的铁锈和其他杂质，保证水的循环使用。在供气总管路上设有空气过滤净化装置，过滤压缩空气中的杂质，防止喷嘴堵塞，失去控制。在供水管路上设置有电动调节阀和压力传感器，调节供水压力和流量;在供气管路上同样设置电动调节阀和压力传感器，以调节供气的压力和流量，实现喷雾、喷水、喷风的自动控制和调节，实现工艺设定的需求。

2.3 计算机控制系统

用一个上位工控机，同时采用一用一备的冗余方式。设计采用PLC 控制系统实现分散控制，集中管理。同时设置手动和自动控制方式，确保生产过程的安全、可靠。

上位管理——由高性能的工控机和打印设备组成。配有工业控制的专用软件，主要完成对工艺设备运行状态的监视和报表打印的功能(其中包括:系统总貌的动态运行显示、各热工参数的显示、重要参数的历史曲线显示、报警画面显示、各种报表显示等)。报警值的修改及重设，调节阀的远程手动操作，流量的计算，系统数据的存储(其中包括:生产过程中有关日期、班次、人员、工件、材料等)。同时可根据设备和用户的需求情况调整喷雾的分段、分区控制，并提出优化的运行方案、制定节能控制的生产计划。

过程控制——由PLC、电源、通讯单元、各种输入及输出模块等组成。主要完成信号的采集、系统的控制及通讯。

现场操作——在电控盘上设置自动(切至计算机控制)和手动(切至就地控制)方式，且安装有维持工艺设备正常运行的必备的仪表。手动方式可脱离开计算机控制系统，在仪表柜及电控柜上直接对喷淬参数进行控制。

该系统具有良好的人机对话界面。可输入日期、班次、操作者、工件号、工艺编号、材料编号、工艺曲线等，并与过程参数记录相关联，便于日后检索，打印输出。过程显示界面可显示压缩空气和水的流量、压力与工艺值的偏差，调整状态。对上述界面及工艺实测参数，超限和故障报警指示及曲线可以随时打印和定时打印。并可长时间存在计算机内作为工作人员分析和查询用。

3 结论

这套大型卧式旋转喷雾淬火设备托辊最大承重300 t，托辊长6 m，喷淋区长14 m。工作过程中实现计算机控制，喷水量均匀可控，保证要求的支撑辊表面硬度，可满足6 m 宽厚板轧机支撑辊差温淬火工艺要求。2009 年投产以来，使用效果良好，取得良好经济效益和社会效益。