一种电磁感应加热炉用顶帽感应挡圈的制作方法

本实用新型涉及冶金、机械等行业的无缝钢管生产设备领域，尤其涉及一种用于无缝钢管挤压制管加工前坯料圆钢电磁感应式加热炉的顶帽感应挡圈。

背景技术：

目前，无缝钢管是常见的钢铁、冶金金属制品。无缝钢管热挤压制管加工方式，因加工变形量大、易于一次成型、生产精度高、便于组织连续生产、产能高，适合高合金元素加工等特点，目前已成为国内外高端无缝钢管生产的主要方式。目前常用的无缝钢管热挤压制管工序设备主要包括管坯制备(车床、锯床等)、管坯加热(环形炉、感应炉等)、穿/扩孔机、除磷、挤压机、冷却(冷床)等，其中感应炉就是通过大电流的电磁感应加热方式，对穿/扩孔加工后的坯料圆钢进行二次加热，为挤压制管提供符合技术要求的钢坯，因此电磁感应式加热炉的加热温度均衡性直接影响到后续挤压制管的质量与产能。电磁感应式加热炉，通常采用多工位集中布置，以本企业使用的西马克公司生产的感应式加热炉为例，采用的是两个工区、十四台加热炉连续布置，目的就是确保连续生产，即便其中若干加热炉出现异常，也不会影响到整条产线的有序生产。

而现有技术下的电磁感应式加热炉主要有加热机构、坯料进出机构、电气系统、自动化控制系统、冷却系统等组成。其中加热机构由炉体、电磁线圈、磁场增强器、顶帽等部件组成，主要功能就是通过大电流形成高磁场，在磁场增强器的作用下，将电力能量转换为快速升温的势能，对坯料圆钢进行加热。顶帽位于加热炉体的最上方 (顶部)，由帽座、顶杆、感应挡圈、光栅检测器等元器件组成，帽座是炉体的顶部防护装置，顶杆是坯料圆钢长度的显示标尺，挡圈是顶杆垂直升降运动轨迹的信号反馈元件，通过光栅(光电传感器)的非接触式在线检测，时时反应顶杆升出顶帽的垂直距离，通过计算机程序测算出坯料圆钢进入加热炉体的实际距离，最终测得坯料圆钢的实际长度尺寸。

经过现场工人在生产实践中的反馈，顶帽部位不仅自身设备故障较为频繁，且引起检测信号失真等因素，引发其他部件的连锁故障出现，主要问题是：

1)顶帽感应挡圈定位结构单薄，易变形：顶帽感应挡圈主要有定位环、中间梁与定位板组成，其中中间梁采用断续是结构，以焊接方式固定在定位环内孔中，并通过紧固件将挡圈定位环、定位板固定在顶杆最顶端；由于中间梁本身结构单薄，又是断续是结构，因此易发生局部变形，抗震能力较弱。

2)顶杆升降信号检测稳定性不高：由于感应式加热炉的结构是垂直分布装置，且每加热一支圆钢坯料，就要垂直提升、下降运动一次，因此顶帽装置工作负荷较高，并受到周边环境、震动、高温等因素影响较多，造成顶帽的感应挡圈在使用一个阶段后，逐步出现扭曲、变形等故障，导致不能及时真实的反应坯料长度，直接造成顶升油缸、顶帽、翻板等运动部件的过载或碰撞，既影响到设备的有序生产运行，又增加了检修作业负荷与物料消耗，降低了生产效率。

3)光栅检测信号存在一定的盲区：由于感应式加热炉采用的是非接触式信号检测模式，就是通过光栅发出的光电信号，当感应挡圈在顶杆的带动下垂直升降时，与光栅发出的电离信号接触，信号反射到接触器实现时时监控的目的；但是光栅信号不是单一的直线，而是呈扇面放射状，因此当感应挡圈发生歪斜、变形之后产生一定的盲区，而且光栅的定位一般是恒定的，因此就会产生检测信号失真现象，引发后续设备的故障出现。

综上所述，电磁感应式加热炉的顶帽感应挡圈装置存在着一定的不足，需要通过针对性的技术改进措施，增强其抗变形能力，改善信号检测区间，从源头上提升设备运行质量。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型针对目前使用的顶帽感应挡圈，进行了技术改进，提供了一种电磁感应加热炉用顶帽感应挡圈，从源头上提升感应挡圈的适用性，减少信号反馈盲区导致的检测失真异常现象，满足热挤压主产线有序生产的需求。设计合理，结构紧凑、外形轻巧、定位准确牢固、抗震动变形能力强，中间梁上四处圆孔便于连接顶帽框架，使用维护便捷，安全可靠、实用高效，且改进费用低、投入少、易于现场实施，具有一定的消故降本促生产作用，通用性强，对工矿企业类似的感应炉顶帽信号检测元器件的改进，具有一定的借鉴、应用价值。

本实用新型的一种电磁感应加热炉用顶帽感应挡圈，其具体结构如下所述：

一种电磁感应加热炉用顶帽感应挡圈，包括电磁感应加热炉及可在电磁感应加热炉的中心位置垂直升降的顶杆，其特征在于：

所述的顶杆在其顶部安装设置有一顶帽感应挡圈组件，在电磁感应加热炉生产时，顶帽感应挡圈组件对顶杆信号进行收集与反馈。

根据本实用新型的一种电磁感应加热炉用顶帽感应挡圈，其特征在于，所述的顶帽感应挡圈组件包括挡圈定位环、中间梁和框式支架组件，其中，挡圈定位环的内、外端面均开设有倒角，中间梁为一扁平状的矩形构件，该中间梁的两端为圆弧状，中间梁的长度与挡圈定位环的内径相等，且中间梁的梁身上沿长度方向开设有4个槽孔，以中间梁的矩形长边的中心线为界，分为左右各2个槽孔，这4个槽孔中，靠近中间梁的矩形长边的中心线的2个槽孔的边长和宽度相等，而靠近中间梁的两端2个槽孔的边长和宽度相等，即，形成2组槽孔，框式支架组件由圆柱梁和矩形立柱组成，矩形立柱共有两根，矩形立柱的上端分别呈垂直式的焊接设置于圆柱梁两侧的缺口内，且矩形立柱的宽度与圆柱梁的直径相等，将两根矩形立柱的下端端面置于中间梁的矩形平面的居中位置，校正居中误差值后将矩形立柱与中间梁的矩形平面焊接，再将中间梁平置式的装入挡圈定位环的中心线位置，校正中间梁与挡圈定位环的垂直度后用紧固件固定并焊接在挡圈定位环内，最后将中间梁的4个槽孔对准顶杆的顶部螺纹孔，用螺栓旋接的方式将中间梁与顶杆连接在一起。

根据本实用新型的一种电磁感应加热炉用顶帽感应挡圈，其特征在于，所述的中间梁的两端为圆弧状，该圆弧的弧度与挡圈定位环内圈弧度对应。

根据本实用新型的一种电磁感应加热炉用顶帽感应挡圈，其特征在于，所述的中间梁的4个槽孔的中心连线与中间梁的矩形长边平行且与中间梁的矩形宽边的中心线重合。

使用本实用新型的一种电磁感应加热炉用顶帽感应挡圈获得了如下有益效果：

1.设计合理、结构紧凑、外形轻巧，易于日常维护；

2.定位准确牢固、使用维护便捷、安全可靠、实用高效；

3.选材普通，加工便利、改进成本低、易于现场实施，性价比较高；

4.中间梁采用整体式结构，增加宽度和厚度，抗震动、碰擦、变形能力强；

5.框式支架采用焊接方式与中间梁固定，减少了螺栓固定的在震动环境中的松动隐患；

6.从源头上提升感应挡圈的适用性，减少信号反馈盲区导致的检测失真异常现象，减轻劳动强度、降低检修资源消耗；

7.有效的促进了感应式加热炉的功能精度建设，具有一定的消故降本促生产作用；

8.通用性强，对工矿企业类似的感应炉顶帽信号检测元器件的改进，具有一定的借鉴、应用价值。

附图说明

图1为本实用新型的一种电磁感应加热炉用顶帽感应挡圈的具体结构示意图；

图2为本实用新型的一种电磁感应加热炉用顶帽感应挡圈的中间梁的结构俯视图；

图3为本实用新型的一种电磁感应加热炉用顶帽感应挡圈的框式支架组件的结构示意图；

图4为本实用新型的一种电磁感应加热炉用顶帽感应挡圈的实施效果图。

图中：1-电磁感应加热炉，2-顶杆，A-顶帽感应挡圈组件，A1-挡圈定位环，A2- 中间梁，A3-框式支架组件，A2a-槽孔，A3a-圆柱梁，A3b-矩形立柱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的一种电磁感应加热炉用顶帽感应挡圈做进一步的描述。

实施例

如图1～图4所示，一种电磁感应加热炉用顶帽感应挡圈，包括电磁感应加热炉1 及可在电磁感应加热炉的中心位置垂直升降的顶杆2，该顶杆在其顶部安装设置有一顶帽感应挡圈组件A，在电磁感应加热炉1生产时，顶帽感应挡圈组件对顶杆信号进行收集与反馈。

顶帽感应挡圈组件A包括挡圈定位环A1、中间梁A2和框式支架组件A3，其中，挡圈定位环的内、外端面均开设有倒角，中间梁为一扁平状的矩形构件，该中间梁的两端为圆弧状，中间梁的长度与挡圈定位环的内径相等，且中间梁的梁身上沿长度方向开设有4个槽孔A2a，以中间梁的矩形长边的中心线为界，分为左右各2个槽孔，这4个槽孔中，靠近中间梁的矩形长边的中心线的2个槽孔的边长和宽度相等，而靠近中间梁的两端2个槽孔的边长和宽度相等，即，形成2组槽孔，框式支架组件由圆柱梁A3a和矩形立柱A3b组成，矩形立柱共有两根，矩形立柱的上端分别呈垂直式的焊接设置于圆柱梁两侧的缺口内，且矩形立柱的宽度与圆柱梁的直径相等，将两根矩形立柱的下端端面置于中间梁的矩形平面的居中位置，校正居中误差值后将矩形立柱与中间梁的矩形平面焊接，再将中间梁平置式的装入挡圈定位环的中心线位置，校正中间梁与挡圈定位环的垂直度后用紧固件固定并焊接在挡圈定位环内，最后将中间梁的4个槽孔对准顶杆2的顶部螺纹孔，用螺栓旋接的方式将中间梁与顶杆连接在一起 (本实施例中，螺栓用2件M12*25mm、2件M10*25mm六角螺栓予以紧固，并通过 2件2件垫圈起到防松作用)。

中间梁A2的两端为圆弧状，该圆弧的弧度与挡圈定位环A1内圈弧度对应。

中间梁A2的4个槽孔A2a的中心连线与中间梁的矩形长边平行且与中间梁的矩形宽边的中心线重合。

本实用新型的一种电磁感应加热炉用顶帽感应挡圈，其设计合理，结构紧凑、外形轻巧、定位准确牢固、抗震动变形能力强，使用维护便捷，安全可靠、实用高效，且改进费用低、投入少、易于现场实施。本实用新型从源头上提升感应挡圈的适用性，减少信号反馈盲区导致的检测失真异常现象，满足热挤压主产线有序生产的需求，具有一定的消故降本促生产作用，通用性强，对工矿企业类似的感应炉顶帽信号检测元器件的改进，具有一定的借鉴、应用价值。