感应加热在弹簧钢丝生产线中的应用

弹簧在弹性范围内使用，卸载后应回复到原来位置，塑性变形越小越好。因此制作弹簧的钢丝应具有高的弹性极限，屈服强度和抗拉强度，因而越能提高强度利用率，制成的弹簧弹力越强。弹簧钢丝按生产工艺科分为冷拉弹簧钢丝和油回火弹簧钢丝两种，晶闸管中高频感应加热和IGBT超音频感应加热电源为核心，采用淬火回火温度闭环，钢丝的张力闭环方式，通过PLC集中控制，完成四通的工艺控制，从而达到系统的高效率，产品的高质量，性能的高一致性。我们新近开发投产了速率为30-45m/min的油回火弹簧钢丝生产线。

       本生产线采用了中频电源和固态模块化（IGBT）超音频感应加热电源的组合来实现效率的最大化。对于感应加热电源，由于圆棒料加热电源所需频率域棒料直径，电阻率及导磁率有关，同样直径的棒料，在居里点前后导磁率将发生剧变，因此在居里点前与后，加热电源要采取不同的频率。此生产线共有四台加热电源组成，淬火加热采用中频电源和IGBT超音频感应加热电源，回火加热采用两台中频感应加热电源。电源主回路结构为晶闸管三相工频六脉全控整流，节能高效平波电抗器，SCR或IGBT并联逆变，将三项工频转化成单项中频，超音频输出。电源的控制系统由整流触发，调节控制，逆变控制及保护等组成。整流触发采用数字电路提供整流桥晶闸管的6炉触发脉冲。调节控制完成电源的调功，限流，限压，电流负反馈，并设有过电流、过电压，低水压，却相，过问等保护。逆变控制采用定时锁相功能及为SCR，IGBT模块提供可靠的触发驱动脉冲，保证设备具有极强的抗干扰能力及稳定性。电源采用电压，电流双闭环控，具有恒电压运行功能。电源具有内孔，外空功能，内控时手动启停及调功，外控时可由PLC进行操作。

       控制部分和机械传动部分，整条生产线采用连线方式工作，由PLC中央控制台进行集中统一协调控制。由于弹簧钢丝生产线为连续不断运行，故电机与电源的自动控制显得尤为重要，并且将直接影响到产品的质量。电机传动部分采用ABB变频调速电源来控制传送先的运行速度。利用集控台，通过PLC及人机揭秘那等控制系统，使生产线启动时，能自动完成传动机构及各个电源的启动，并且自动实现速度与功率上升的合理匹配，自动调节加热电源的功率。温度闭环调节可保证淬火，回火的温度稳定，确保生产线按最佳工艺参数运行，保证产品质量不受人工及环境因素的影响。同时系统具有20套工艺参数的设定，存储，调节，修改，统计等功能。人机界面中文图形文本可设定及实时显示电源功率，频率，钢丝速度，长度，直径，质量及有关信息。

       放线机构采用立式放线加气动翻转10-45角放线，2只放线机分时交替工作，保证连续放线不停车。矫直机由压送机构（配4KW减速机1台），前前牵引机（配7.5KW减速机2台，自动压紧）3部分组成。其中押送及牵引通过变频器进行控制，牵引机配11KW减速机，压送轮采用液压压紧装置。带随动的液压剪切机（配30KW电机油泵），保证剪切力及剪切速度，并能手动/自动剪切及分料。

       感应加热系统的主要特点：

       1）性能高且稳定

       （1）采用交流变频调速传动系统，完全满足调节要求，成本低，结构简单，运行可靠，易于维护。

       （2）采用双IGBT超音频感应加热电源，用30KHZ在居里点附近进行提温，并达到工艺淬火温度，提高系统的可靠性和稳定性。

       （3）所有感应加热系统和传动系统均由PLC控制，感应加热系统采用暑促电压闭环控制，传动系统实行速度闭环控制，确保机械部分的传动速度和感应加热部分的输出功率保持恒定。

       （4）采用工艺参数分类存储技术，确保每种规格产品在同种工艺条件下生产。

       （5）采用温度补偿技术，消除气温波动对产品质量的影响。

       2）效率高，合理地选择了感应加热电源，在低温段使用中频感应加热电源，在距离点后选择IGBT超音频感应加热，可以确保加热效率在80%以上。

       3）生产高度自动化

       （1）实行全电脑控制，所有工艺参数存储在PLC中，操作者只能调节对应工艺参数，启动系统即可。

       （2）友好的人机接口，操作人员基本不需要培训，即可方便操作。