I. پیشینه پروژه و مشخصات تجهیزات

این مطالعه موردی مربوط به یک کوره سریع خاموشی عمودی آلیاژ آلومینیوم با منطقه کار موثر 1200 × 1200 × 1100 میلی متر (قطر × ارتفاع) است.این یک کوره گرمایش مقاومت چرخه ای است که عمدتاً برای درمان محلول و خاموش کردن سریع کاسه ها و صفحات آلیومینیوم استفاده می شودتجهیزات دارای قدرت 135 کیلو وات، ولتاژ نامی 380 ولت سه فاز 50 هرتز و دمای نامی 650 درجه سانتیگراد با دمای کار قابل تنظیم است.

موقعیت ساختاری این تجهیزات با کوره های خنک کننده نوع جعبه متفاوت است: قطعات کار در کوره معلق می شوند.و مخزن خنک کننده مستقیماً زیر بدن کوره قرار دارد.بعد از باز شدن درب کوره، قطعه کار می تواند مستقیماً به آب سقوط کند. این طرح عمودی پایه فیزیکی برای دستیابی به انتقال سریع است.

II. کنترل درجه حرارت و طراحی منطقه بندی

سیستم کنترل دما از یک معماری دو طبقه استفاده می کند. سطح بالایی یک صفحه لمسی 10 اینچی است که مسئول تنظیم متمرکز، کنترل، نظارت، ضبط،و ذخیره کردن منحنی های فرآیند درمان حرارتیسطح پایین تر از کنترل کننده های دمای صنعتی PID Eurotherm 3504 با دقت کنترل ± 1 ° C و یکسانی دمای کوره در حدود ± 3 ° C در طول مرحله نگه داری استفاده می کند.

مناطق گرمایش به صورت دو منطقه متصل به صورت ستاره ای تنظیم شده اند. هر منطقه مجهز به یک دستگاه هشدار بیش از حد درجه حرارت، نشان دهنده اتمام برنامه،هشدار بیش از حد دمای صوتی و بصری، و قطع جریان خودکار. کنترلگر دما دارای یک عملکرد خود تنظیم آنلاین است که پارامترهای بهینه PID را بر اساس ویژگی های حرارتی واقعی کوره محاسبه می کند.میزان تعادل گرما در برابر تجاوز.

III. پوشش کوره و پیکربندی عنصر گرمایش

پوشش کوره از پنبه فیبر آتشگیر استاندارد استفاده می کند، هر دو دیوار و سقف به عنوان ساختارهای تمام فیبر با ضخامت عایق کل حداقل 240 میلی متر ساخته شده است.بلوک های فیبر تاشو قبل از نصب از فشرده سازی ثانویه استفاده می کنند، به تراکم فشرده شده حداقل 230 کیلوگرم / متر می رسد و با میله های گرد فولاد ضد زنگ به پوسته سقف کوره متصل می شوند. این ساختار باعث هدایت حرارتی پایین، ظرفیت گرمایی پایین می شود.,ثبات حرارتی خوب و مقاومت در برابر شوک حرارتی. اجزای تثبیت شده از ورق فولاد ضد زنگ 1Cr18Ni9Ti است.

عناصر گرمایش نوار مقاومت آلیاژ 0Cr25Al5 هستند که با قالب های اختصاصی فشار داده شده اند تا از آسیب پردازش جلوگیری شود. نوار مقاومت با پیچ های سرامیکی خاص ثابت می شود.امکان نگهداری و تعویض راحت و سریعدر طول نصب، واشر های سرامیکی بین دیوار فیبر و نوار مقاومت قرار می گیرند تا از تماس مستقیم بین سطح فیبر و نوار جلوگیری شود.در نتیجه افزایش انتشار گرما از نوارهر دو پیچ سرامیکی و واشر از مواد آلومینیوم بالا ساخته شده و در دمای بالا سینتر شده اند تا اطمینان حاصل شود که قدرت و عمر کافی است.نوارهای مقاومت در اطراف اتاق کوره معلق شده اند، که انتشار گرما و گردش جریان هوا را تسهیل می کند. عناصر گرمایش از یک اتصال ستاره استفاده می کنند، با بار سطحی کنترل شده زیر 1.6 W/cm2 یک مقدار پایین تر از محدوده طراحی معمولی برای نوارهای مقاومت، برای افزایش عمر خدمت عنصر در چرخه های گرمایش و خنک سازی مکرر.

IV. گردش هوا گرم و سیستم هدایت هوا

در سقف کوره یک فن گردش مقاوم در برابر دمای بالا با قدرت 7.5 کیلو وات نصب شده است.با لوله های خنک شده با هوا برای پذیرش محیط سقف با دمای بالاهود هدایت هوا بخش طولی نیروی گریز مرکزی تولید شده توسط فن را به حداکثر می رساند و هوا گرم را به سمت پایین فشار می دهد.هوا پس از آن از قطعه کار عبور می کند و دوباره از پایین به ورودی فن کشیده می شود، شکل دادن به یک حلقه گردش بسته.این مسیر جریان هوا تضمین می کند یکنواخت میدان دمایی در داخل اتاق کوره و یک طراحی پشتیبانی برای روش بارگذاری تعلیق قطعات کار در اطراف آنها مانع ندارند، اجازه می دهد تا جریان هوا عبور کند.

V. دستگاه بلند کردن سبد مواد و مکانیسم قفل درب کوره

مکانیسم بلند کردن سبد مواد شامل یک وینچ الکتریکی، زنجیره بلند کننده حلقه و بلوک های چرخ آهن است.وینچ یک واحد کنترل شده الکتریکی دو سرعت با سرعت طناب تا 18 متر در دقیقه است، که نیاز به نزول سریع به آب را برآورده می کند؛ فاز صعود از سرعت آهسته برای کاهش ضربه ی بی وقفه در هنگام ورود قطعه کار و سبد به کوره استفاده می کند.وینچ دارای کنترل اینچینگ و یک دستگاه خود قفل، اجازه می دهد تا آن را در هر موقعیت متوقف کند. با توجه به محیط کوره با دمای بالا، از یک زنجیره حلقه 16Mn استفاده می شود.که شامل 4 چرخ دنده و 4 مجموعه از لاغرها می باشد، تضمین رفع و پایین آوردن آسان سبد.

درب کوره در پایین بدن کوره قرار دارد و به صورت جانبی حرکت می کند، با ریل های راهنما در طرف برای حفظ حرکت افقی. باز و بسته شدن درب توسط یک سیلندر هدایت می شود.وقتی که بسته می شود، سیلندر درب را به حالت بسته فشار می دهد و فشار را ادامه می دهد و درب را از طریق مکانیسم اهرم در طرف بالا می برد تا آن را به شدت در بدن کوره فشار دهد.مکانیسم بلند کردن و مکانیسم درب کوره با هم قفل شده اند: مکانیسم بلند کردن فقط می تواند پس از اینکه درب کوره به طور کامل باز شده است (در این مرحله قدرت عنصر گرمایش قطع شده است) فعال و فعال شود.این منطق interlock جلوگیری از آسیب تجهیزات از کار نادرست زمانی که درب باز نیست.

زمان انتقال خاموشی و مخزن خاموشی

زمان انتقال خنک کننده به عنوان زمان از باز شدن درب کوره تا غوطه ور شدن کامل قطعه کار در آب تعریف می شود، با یک نیاز طراحی بیش از 10 ثانیه.این پارامتر برای فرآیند درمان محلول آلیومینیوم بسیار مهم است.، هرچه سرعت خنک شدن در محدوده حساس به خاموش شدن بیشتر باشد، اثر تقویت کننده پیری بهتر است.

مخزن خنک کننده از ساخت قابل حمل است که توسط موتور 2.2 kW هدایت می شود. دو پمپ گردش 3 kW در مخزن نصب شده است تا به طور مداوم آب را در طول خنک کردن تحریک کند.حفظ دمای آب یکسان و تسریع انتقال گرما از سطح قطعه کارمخزن از صفحه فولادی با ضخامت 5 میلی متر جوش داده شده و برای خلاء محکمی آزمایش شده است.با بخش جلو به عنوان منطقه میز کار قاب مواد و بخش عقب به عنوان مخزن آب، با سه مجموعه چرخ (یک مجموعه چرخ محرک است).

VII. توالی عمل فرآیند

توالی کامل اقدامات تجهیزات به شرح زیر است: manual loading → quenching cart moves to below the furnace body → furnace door opens → material frame lifting mechanism descends → manual hooking → material frame rises → furnace door closes → heating and holding according to process time → solution treatment ends → stirring water pump starts → furnace door opens → material frame descends → material frame rapidly enters water for quenching → material frame rises → quenching cart exits → material frame descends → manual unhooking followed by return to furnace opening → furnace door closes → manual unloading → next cycle begins.