专利名称：钒氮合金中频感应加热炉坩埚支撑系统及出料控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动控制装置，特别是涉及一种钒氮合金中频感应加热炉坩埚 支撑系统及出料控制系统。
背景技术：
钒氮合金是优良的炼钢添加剂，可用于结构钢、工具钢、管道钢、钢筋、普通 工程钢以及铸铁，能够显著提高钢材的耐磨性、耐腐性、韧性、强度、硬度、延展性以 及抗热疲劳性等综合机械性能，并使钢具有良好的可焊接性能，且起到消除夹杂物延伸 等作用。目前，在制取钒氮合金现有的技术中，均采用渗氮法制备钒氮合金。美国联合 碳化物公司为代表的制备钒氮合金的方法有以下三种(1)将％03、铁粉及碳粉混勻 后压块成型，在真空炉内于1385°c下保温60小时后得到碳化钒，再将温度降至1100°C和 1000°C时分别渗氮2小时和6小时，制得含78.7% V、7.3% N和10.5% C的钒氮合金。
(2)用V2O5和碳混合物在真空炉内加热到1100 1500°C，抽真空并通入氮气渗氮， 重复这样的过程数次，最后得到含碳、氧均低于2%的钒氮合金。(3)以高价钒氧化 物V2O5或NH4VO3等为原料，以混合气体(N2+NH或N2+H2)为还原剂及氮化剂，先在 675 700°C下预还原1小时，将低熔点的高价钒氧化物还原成高熔点的低价钒氧化物， 之后在950°C下同时进行还原和渗氮3 4小时，可获得含氧质量分数为3% 20%的氮 氧钒产品，再将之与含碳物料混合，在惰性或氮气氛下或真空炉内1400°C高温处理，最 后得到钒氮合金的基本组成为80% V、12% N、7% C和2% O。美国联合碳化物公司制备钒氮合金的方法的不足之处在于(1)加热用电 炉必须连续不断的抽真空，对设备的生产制造有很高的耐压和密封要求，造价很高；
(2)间隙式生产方式，对生产工艺的控制有很高的技术要求质量控制难度相对较大；
(3)劳动效率和设备投资效率较低，一套设备烧制一个周期多的需要60多小时，少的 小设备也需要30多小时，效率较低；(4)能耗高，真空装置和间隙式加热方式消耗的 能量比连续常压装置高。为了克服间隙式生产的缺点，中国专利申请“一种生产钒氮合金的方法和装 置”(申请号200910089322.7)将五氧化二钒粉末、碳粉、氧化铁粉和粘结剂按一定 比例混合均勻后压制成球，将压制的球装入中频感应竖炉内，在氮气气氛下，在1000 1700°C温度下反应2 3小时出炉，而后在氮气气氛下冷却得到76 8 1% V、10 2 1 N%> 1 9%C、l 2%Fe，表观密度不小于3.5 g / cm3的钒氮合金产品。其优点在 于可连续化生产、生产效率高，生产装置设备投资少，工艺流程简单紧凑，感应竖炉热 效率高，可以在线控温，充分利用反应热，工艺节能环保。“一种生产钒氮合金的方法和装置”(申请号200910089322.7)虽然克服了 间隙式生产的不足，但仍存在许多不足之处，主要包括(1)整座炉体结构设计上不 构成绝氧环境，高温状况下石墨发热体容器易迅速氧化；(2)温度、真空度等的检测和控制方法不可靠，在感应圈的螺旋缝隙中扦入热电偶的检测方式不可靠，中频干扰及 测点接触面不足，导致温度测量偏差过大，自动控温不易实现；(3)预热段、还原段 和冷却段均太短，无法使产品生产在炉内一次完成；(4)出料机构采用夹紧装置的设 计，对盛料的石墨坩埚不利，夹紧力过大石墨坩埚易夹碎，夹紧力过小有可能托不起炉 料的重量；(5)出料过程不能保证绝氧导致产品氧化。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种钒氮合金中频感应加热炉坩 埚支撑系统及出料控制系统。本发明的发明目的是通过以下技术方案实现的钒氮合金中频感应加热炉坩埚 支撑系统及出料控制系统，它包括坩埚支撑装置、出料装置和控制装置，其中
所述的坩埚支撑装置为托料机械手；所述的出料装置包括冷却器、石墨坩埚、匣 门、真空室、真空室门、出料油缸和真空泵，冷却器和真空室之间设有可启闭的闸门， 石墨坩埚由冷却器导入并由托料机械手托持，出料油缸的缸杆伸入真空室内，真空室的 侧面设有真空室门，真空泵通过导管与真空室连接。所述的控制装置包括控制单元、显示单元、传感器组和指示单元。所述的控制单元为PLC控制器。所述的显示单元为触摸式显示器。所述的传感器组包括真空度传感器、上限位传感器、下限位传感器、工位传感 器、机械手开传感器、机械手关传感器、间门开传感器、间门关传感器、真空门开关传 感器和安全保护传感器，真空室内沿出料油缸的缸杆竖直运动方向上自上而下分别设置 有安全保护传感器、上限位传感器、工位传感器、真空度传感器和下限位传感器，在对 应于匣门的关和开位置处分别设置有闸门关传感器和闸门开传感器，在真空室门旁设置 有真空门开关传感器，在托料机械手的开和关位置对应设置有机械手开传感器和机械手 关传感器。所述的指示单元包括真空泵指示器、油泵指示器、底油缸上升指示器、底油缸 下降指示器、机械手开指示器、机械手关指示器、间门开指示器、间门关指示器和报警 指不器。所述的控制装置还包括一个手动_自动切换开关。本发明的工作过程大致是盛装物料的石墨坩埚由冷却器导入后由托料机械手 托持。出料程序进入工作状态时，首先由真空泵对真空室抽真空，达到设定值后，闸门 开启，出料油缸上升，当油缸上的托盘触到石墨坩埚底部时，托料机械手打开，出料油 缸下降，当油缸下降到一个工位时位移传感器发讯，托料机械手合拢，出料油缸继续下 引到真空室底部，闸门恢复到关闭状态，真空室门开启，完成出料过程。本发明的优势在于结构设计独特，密封性，可靠性非常高；采用全自动触摸 屏作为操作控制界面，操作直观简单，自动化程度高；液压油缸采用嵌入式磁致伸缩位 移传感器，在计算机控制下实现了精确定位；真空室采用双密封门结构设计，同时两门 之间出料仓设有真空装置和真空度传感器能确保出料过程绝氧。
图1本发明出料装置的结构示意图 图2本发明控制装置的组成框图 图3本发明的控制流程图
图4本发明传感器布局结构示意图之一 图5本发明传感器布局结构示意图之二 其中，1-冷却器，2-石墨坩埚，3-托料机械手，4-匣门，5-真空室，6-真空室 门，7-出料油缸，8-真空泵，9-真空泵指示器，10-油泵指示器，11-底油缸上升指示 器，12-底油缸下降指示器，13-机械手开指示器，14-机械手关指示器，15-闸门开指示 器，16-闸门关指示器，17-报警指示器，18-显示器，19-真空度传感器，20-上限位传 感器，21-下限位传感器，22-工位传感器，23-机械手开传感器，24-机械手关传感器， 25-闸门开传感器，26-闸门关传感器，27-真空门开关传感器，28-安全保护传感器， 29-手动-自动切换开关。
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本发明的技术方案如图1钒氮合金中频感应加热炉 坩埚支撑系统及出料控制系统，它包括坩埚支撑装置、出料装置和控制装置，其中所 述的坩埚支撑装置为坩埚底部托料机械手3;所述的出料装置包括冷却器1、石墨坩埚 2、匣门4、真空室5、真空室门6、出料油缸7和真空泵8，冷却器1和真空室5之间设有 可启闭的闸门4，石墨坩埚2由冷却器1导入并由托料机械手3托持，出料油缸7的缸杆 伸入真空室5内，真空室5的侧面设有真空室门6，真空泵8通过导管与真空室5连接；
如图3，所述的控制装置包括控制单元、显示单元18、传感器组和指示单元。所述的控制单元为PLC控制器。所述的显示单元18为触摸式显示器。如图3、图4a和图4b，所述的传感器组包括真空度传感器19、上限位传感器 20、下限位传感器21、工位传感器22、机械手开传感器23、机械手关传感器24、闸门开 传感器25、闸门关传感器26、真空门开关传感器27和安全保护传感器28，真空室5内沿 出料油缸7的缸杆竖直运动方向上自上而下分别设置有安全保护传感器28、上限位传感 器20、工位传感器22、真空度传感器19和下限位传感器21，在对应于匣门4的关和开位 置处分别设置有闸门关传感器26和闸门开传感器25，在真空室门6旁设置有真空门开关 传感器27，在托料机械手3的开和关位置对应设置有机械手开传感器23和机械手关传感 器24。所述的指示单元包括真空泵指示器9、油泵指示器10、底油缸上升指示器11、 底油缸下降指示器12、机械手开指示器13、机械手关指示器14、闸门开指示器15、闸门 关指示器16和报警指示器17。所述的控制装置还包括一个手动_自动切换开关29。本发明的工作过程如图2，盛装物料的石墨坩埚2由冷却器1导入后由托料机械 手3托持。出料程序进入工作状态时，首先由真空泵8对真空室5抽真空，达到设定值 后，闸门4开启，出料油缸7上升，当油缸上的托盘触到石墨坩埚2底部时，托料机械手3打开，出料油缸7下降，当油缸下降到一个工位时位移传感器发讯，托料机械手3合拢，出料油缸7继续下引到真空室5底部，闸门4恢复到关闭状态，真空室门6开启，完 成出料过程。
权利要求
1.钒氮合金中频感应加热炉坩埚支撑系统及出料控制系统，其特征在于它包括坩 埚支撑装置、出料装置和控制装置，其中所述的坩埚支撑装置为坩埚底部托料机械手(3)；所述的出料装置包括冷却器(1)、石墨坩埚(2)、匣门(4)、真空室(5)、真空室门(6)、出料油缸(7) 和真空泵(8)，冷却器(1)和真空室(5)之间设有可启闭的闸门(4)，石墨坩埚(2)由冷却器(1)导入并由托料机械手(3)托持，出料油缸(7)的缸杆伸入真空 室(5)内，真空室(5)的侧面设有真空室门(6)，真空泵(8)通过导管与真空室(5)连接；所述的控制装置包括控制单元、显示单元(18)、传感器组和指示单元。
2.根据权利要求1所述的钒氮合金中频感应加热炉坩埚支撑系统及出料控制系统，其 特征在于所述的控制单元为PLC控制器。
3.根据权利要求1所述的钒氮合金中频感应加热炉坩埚支撑系统及出料控制系统，其 特征在于所述的显示单元(18)为触摸式显示器。
4.根据权利要求1所述的钒氮合金中频感应加热炉坩埚支撑系统及出料控制系统， 其特征在于所述的传感器组包括真空度传感器(19)、上限位传感器(20)、下限位 传感器(21)、工位传感器(22)、机械手开传感器(23)、机械手关传感器(24)、 闸门开传感器(25)、闸门关传感器(26)、真空门开关传感器(27)和安全保护传 感器(28)，真空室(5)内设出料油缸(7)的活塞杆竖直运动方向上自上而下分别 设置有安全保护传感器(28)、上限位传感器(20)、工位传感器(22)、真空度传感 器(19)和下限位传感器(21)，在对应于匣门(4)的关和开位置处分别设置有闸门 关传感器(26)和闸门开传感器(25)，在真空室门(6)旁设置有真空门开关传感器(27)，在托料机械手(3)的开和关位置对应设置有机械手开传感器(23)和机械手 关传感器(24)。
5.根据权利要求1所述的钒氮合金中频感应加热炉坩埚支撑系统及出料控制系统， 其特征在于所述的指示单元包括真空泵指示器(9)、油泵指示器(10)、底油缸上 升指示器(11)、底油缸下降指示器(12)、机械手开指示器(13)、机械手关指示器(14)、闸门开指示器(15)、闸门关指示器(16)和报警指示器(17)。
6.根据权利要求1所述的钒氮合金中频感应加热炉坩埚支撑系统及出料控制系统，其 特征在于所述的控制装置还包括一个手动-自动切换开关(29)。
7.根据权利要求1所述的钒氮合金中频感应加热炉坩埚支撑系统及出料控制系统，其 特征在于所述的托料机械手(3)的支撑力不小于3吨，支撑高度不低于20米。
全文摘要
本发明公开了一种钒氮合金中频感应加热炉坩埚支撑系统及出料控制系统，它包括坩埚支撑装置、出料装置和控制装置，所述的坩埚支撑装置为托料机械手(3)；所述的出料装置包括冷却器(1)、石墨坩埚(2)、匣门(4)、真空室(5)、真空室门(6)、出料油缸(7)和真空泵(8)；所述的控制装置包括控制单元、显示单元、传感器组和指示单元。本发明采用全自动触摸屏作为操作控制界面，操作直观简单，自动化程度高；液压油缸在计算机控制下实现了精确定位；真空室两门之间的出料仓设有真空装置和真空度传感器，能确保出料过程绝氧。
文档编号C22C1/10GK102021356SQ201010532079
公开日2011年4月20日 申请日期2011年1月21日 优先权日2011年1月21日
发明者廖志明 申请人:四川展祥特种合金科技有限公司