CN119082437A - 一种带材智能热处理生产线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带材智能热处理生产线，包括底座、机架以及控制器，底座上相对设有卷筒机构，机架顶部设有移动机构，移动机构底部连接有热处理机构，热处理机构包括保温箱，保温箱设有通道，带材滑动设于通道内，保温箱内设有感应加热管，保温箱内上下相对设有第一液压杆，第一液压杆连接有壳体，壳体上滑动设有多个T形滑杆，T形滑杆上的锥形部和壳体上的锥形通孔相互配合，T形滑杆一端套设有螺旋弹簧一，另一端连接有电磁铁，电磁铁上设有喷气孔，气泵通过气管一以及气管二分别连通于壳体内腔体。本发明设置的电磁铁根据带材加热后磁力的变化驱动T形滑杆，控制惰性气体的通断，自动控制热处理温度，避免带材出现过烧以及表面氧化问题。

Description

一种带材智能热处理生产线

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，特别涉及一种带材智能热处理生产线。

背景技术

在现代工业制造领域，带材产品，特别是磁性带材产品，由于其独特的物理特性，广泛应用在电子、通信、航空航天等领域。磁性带材的性能与其微观结构和材料成分密切相关，而热处理则是调控这些性能的重要手段。传统的带材热处理工艺通常涉及加热、保温和冷却等步骤，通过精确控制这些步骤中的温度和时间参数，以达到改善材料性能的目的。然而，传统的热处理设备结构相对简单，往往只能实现基本的加热和保温功能，无法满足对热处理过程高精度控制的需求。淬火工艺作为一种特殊的热处理方式，对于磁性带材的性能调控具有重要意义。淬火通常是将材料加热至临界温度以上，然后迅速冷却，使材料内部发生相变，从而提高材料的硬度、耐磨性和韧性。

现有技术中，传统的带材热处理生产线采用封闭加热炉进行热处理，加热炉需要保持加热状态，导致生产线能耗较高，带材温度提升相对较慢，热处理效率相对较低。采用高频感应加热设备时，温度提升快、能耗低，但是温度不容易控制，带材容易出现过烧以及表面氧化问题，会导致带材奥氏体晶粒粗化，热处理完成后得到粗大的马氏体组织，增加带材的脆性，容易开裂。

发明内容

鉴于此，本发明提出一种带材智能热处理生产线，可以根据检测带材的磁力大小判断带材热处理出现奥氏体的效果，提升带材热处理的效果。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种带材智能热处理生产线，包括底座、机架以及控制器，所述底座上相对设有卷筒机构，所述卷筒机构分别位于底座两端，所述卷筒机构上设有带材，所述机架设于底座顶部，所述机架顶部设有移动机构，所述移动机构底部连接有热处理机构，所述热处理机构包括保温箱，所述保温箱设有通道，所述通道贯穿于保温箱两侧，所述带材滑动设于通道内，所述保温箱内设有感应加热管，所述感应加热管位于带材的上下两侧，所述保温箱内上下相对设有第一液压杆，所述第一液压杆的伸缩端均连接有壳体，所述壳体上滑动设有多个T形滑杆，所述T形滑杆上设有锥形部，所述壳体靠近带材一端的内壁上设有锥形通孔，所述锥形部和锥形通孔相互配合，用于密封壳体内外的连通，所述T形滑杆一端套设有螺旋弹簧一，另一端穿过锥形通孔延伸出壳体侧面且连接有电磁铁，所述电磁铁上设有喷气孔，所述螺旋弹簧一一端抵接于T形滑杆顶部，另一端抵接于保温箱顶面，所述保温箱顶面设有气泵，所述气泵通过气管一以及气管二分别连通于壳体内腔体，所述气管一上设有流量阀，所述腔体顶部设有温度传感器，所述温度传感器分别监控壳体两侧带材的温度，所述控制器设于机架顶面且与卷筒机构、移动机构、第一液压杆、感应加热管、电磁铁、温度传感器、流量阀以及气泵电连接。

优选的，所述卷筒机构包括第二液压杆、U形架、转轴以及第一电机，所述第二液压杆设于底座顶面，所述第二液压杆的伸缩端连接有U形架，所述U形架顶部两端转动设有转轴，所述转轴一端转动连接于U形架，另一端穿过U形架且驱接有第一电机。

优选的，所述移动机构包括丝杆、移动块、第二电机以及第三液压杆，所述丝杆转动设于机架顶部，所述丝杆一端转动连接于机架，另一端穿过机架且驱接有第二电机，所述第二电机设于机架侧面，所述移动块设于丝杆上且与机架滑动连接，所述第三液压杆设于移动块底面，其伸缩端连接于保温箱顶面。

优选的，还包括密封机构，所述密封机构包括第四液压杆、滑块、刮板以及螺旋弹簧二，所述通道侧壁设有容纳槽，所述容纳槽与通道相互垂直，所述容纳槽顶部设有第四液压杆，所述第四液压杆的伸缩端连接有滑块，所述滑块底部设有刮板，所述容纳槽底部设有螺旋弹簧二，所述螺旋弹簧二一端连接于容纳槽一端连接于滑块，所述滑块顶部设有刮板。

优选的，所述壳体侧面还设有距离传感器，所述距离传感器检测电磁铁和带材的距离，所述距离传感器与控制器电连接。

优选的，还包括限位机构，所述限位机构包括第五液压杆、U形支架以及传动辊，所述第五液压杆设于底座顶面且位于保温箱一侧，其伸缩端设有U形支架，所述U形支架顶部相对设有转动辊，所述传动辊和带材底面抵接。

优选的，还包括摄像头、AI识别模块以及优化模块，所述摄像头设置在U形支架上，所述摄像头拍摄带材金相图片并将数据传递于AI识别模块，所述AI识别模块识别出奥氏体和马氏体的比例，然后以奥氏体比例最大为目标函数，利用优化模块对感应加热管功率，带材传输速度、气体流量参数进行优化，以每次热处理后的数据进行反馈，不断迭代，从而获得感应加热管功率，带材传输速度、氦气流量参数的优化解。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

①设置的电磁铁和带材进行根据带材加热后磁力的变驱动T形滑杆，控制惰性气体的通断，自动控制热处理温度，避免带材出现过烧以及表面氧化问题采用高频感应加热设备时，温度提升快、能耗低，但是温度不容易控制，带材容易出现过烧以及表面氧化问题，会导致带材奥氏体晶粒粗化，热处理完成后得到粗大的马氏体组织，增加带材的脆性，容易开裂；

②设置有距离传感器，当启动感应加热管对带材进行加热时，首先启动第一液压杆，第一液压杆的伸缩端伸长带动壳体往带材上下两侧进行靠近，距离传感器用于检测电磁铁与带材之间的距离，当电磁铁与带材之间的距离达到预设值后，停止第一液压杆，然后启动电磁铁，电磁铁产生磁力，电磁铁受到带材的反作用力，反作用力大于螺旋弹簧的预紧力，从而驱动T形滑杆向带材一侧移动，此时螺旋弹簧一受到压缩，T形滑杆上的锥形部压紧壳体上的锥形通孔，腔体一为密闭空间，此时，电磁铁与带材存在一定的间隙，当带材移动发生一定偏移量时，也不影响T形滑杆的锥形部贴合在锥形通孔上，腔体保持密封状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种带材智能热处理生产线的立体结构示意图；

图2为本发明的一种带材智能热处理生产线的剖面结构示意图；

图3为图2中A处的放大图；

图4为图3中B处的放大图；

图5为图3中C处的放大图；

图6为本发明的电控原理图；

附图标记：1、底座；2、第一液压杆；3、U形架；4、转轴；5、第一电机；6、带材；7、机架；8、移动块；9、第二液压杆；10、气泵；11、气管一；12、流量阀；13、保温箱；14、感应加热管；15、壳体；16、第三液压杆；17、通道；18、转动辊；19、支架；20、控制器；21、摄像头；22、第四液压杆；23、第二电机；24、丝杆；25、滑杆；26、距离传感器；27、温度传感器；28、锥形部；29、锥形通孔；30、电磁铁；31、喷气孔；32、腔体；33、气管二；34、螺旋弹簧一；35、容纳腔；36、第五液压杆；37、滑块；38、刮板；39、螺旋弹簧二；40、AI识别模块；41、优化模块。

具体实施方式

为了更好理解本发明技术内容，下面提供一具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。

实施例一：

参见图1至图5，本发明提供的一种带材6智能热处理生产线，包括底座1、机架7以及控制器20，所述底座1上相对设有卷筒机构，所述卷筒机构分别位于底座1两端，所述卷筒机构上设有带材6，所述机架7设于底座1顶部，所述机架7顶部设有移动机构，所述移动机构底部连接有热处理机构，所述热处理机构包括保温箱13，所述保温箱13设有通道17，所述通道17贯穿于保温箱13两侧，所述带材6滑动设于通道17内，所述保温箱13内设有感应加热管14，所述感应加热管14位于带材6的上下两侧，所述保温箱13内上下相对设有第一液压杆2，所述第一液压杆2的伸缩端均连接有壳体15，所述壳体15上滑动设有多个T形滑杆25，所述T形滑杆25上设有锥形部28，所述壳体15靠近带材6一端的内壁上设有锥形通孔29，所述锥形部28和锥形通孔29相互配合，用于密封壳体15内外的连通，所述T形滑杆25一端套设有螺旋弹簧一34，另一端穿过锥形通孔29延伸出壳体15侧面且连接有电磁铁30，所述电磁铁30上设有喷气孔31，气体通过喷气孔31可以均匀地喷在带材6上，所述螺旋弹簧一34一端抵接于T形滑杆25顶部，另一端抵接于保温箱13顶面，所述保温箱13顶面设有气泵10，所述气泵10通过气管一11以及气管二33分别连通于壳体15内腔体32，所述气管一11上设有流量阀12，具有控制流量功能，所述腔体32顶部设有温度传感器27，所述温度传感器27分别监控壳体15两侧带材6的温度，所述控制器20设于机架7顶面且与卷筒机构、移动机构、第一液压杆2、感应加热管14、电磁铁30、温度传感器27、流量阀12以及气泵10电连接，控制器20采用型号为STM32-L0低功耗微处理器。

当带材6智能热处理生产线运行时，首先将带材6设置在一端卷筒机构上，将带材6穿过通道17后连接于另一端卷筒机构上，卷筒机构将带材6水平设置，一端卷筒机构释放带材6，另一端卷筒机构收纳带材6，移动机构用于将保温箱13移动至需要机进行热处理的位置，启动第一液压杆2，第一液压杆2的伸缩端伸长分别带动壳体15往中间带材6靠近，当电磁铁30和带材6的顶面以及底面的距离达到预设值后，停止，然后启动流量阀12以及气泵10，气泵10将氦气通过气管一11以及气管二33充进壳体15且从锥形通孔29中流进保温箱13内，当流量阀12达到预设值后，此时氦气充满整个保温箱13，将保温箱13内的氧气挤出保温箱13外部，避免热处理过程中带材6出现表面氧化问题，然后启动电磁铁30，电磁铁30产生电磁力和中间的带材6相互吸引，电磁铁30受到带材6的反作用力，反作用力大于螺旋弹簧的预紧力，从而驱动T形滑杆25向带材6一侧移动，此时螺旋弹簧一34受到压缩，T形滑杆25上的锥形部28压紧壳体15上的锥形通孔29，腔体32一为密闭空间，将氦气密封，停止往保温箱13补充，再启动感应加热管14，感应加热管14通过高频电流产生高频磁场，使得带材6内部产生涡流，使得带材6温度快速上升，随着带材6温度的升高，带材6的磁性会不断减小，当壳体15靠近感应加热管14一侧的温度传感器27检测到带材6温度达到热处理温度后，此时带材6的磁性达到最小值，启动移动机构，移动机构带动保温箱13移动，使得感应加热管14缓慢移动，电磁铁30受到带材6的反作用力小于螺旋弹簧的压缩力，从而螺旋弹簧驱动T形滑杆25远离带材6一侧移动，T形滑杆25上的锥形部28和壳体15上的锥形通孔29分开一定距离，使得氦气从壳体15内通过锥形通孔29不断流出，喷出的氦气气流对带材6两侧进行降温，位于壳体15一侧的温度传感器27对带材6温度进行检测，以调节移动机构的移动速度，使带材6的加热时间符合热处理曲线的要求，提高热处理的效率，避免带材6出现过烧导致带材6奥氏体晶粒粗化，热处理完成后带材6得到粗大的马氏体组织，会增加带材6的脆性。

优选的，所述卷筒机构包括第二液压杆9、U形架3、转轴4以及第一电机5，所述第二液压杆9设于底座1顶面，所述第二液压杆9的伸缩端连接有U形架3，所述U形架3顶部两端转动设有转轴4，所述转轴4一端转动连接于U形架3，另一端穿过U形架3且驱接有第一电机5，第一电机5采用可以精确控制转动角度的步进电机。

带材6为带卷的形式设置在一端的卷筒机构上，带材6另一端连接于机架7另一端的卷筒机构上，当带材6智能热处理生产线运行时，启动一端的卷筒机构上的第一电机5，第一电机5转动带动转轴4转动，转轴4转动带动可将带材6进行释放，另一端的卷筒机构对带材6进行收纳，同时，启动第二液压杆9，第二液压杆9的伸缩端伸长带动U形架3升高，从而使得带材6呈水平状态，有利于对带材6进行热处理操作。

优选的，所述移动机构包括丝杆24、移动块8、第二电机23以及第三液压杆16，所述丝杆24转动设于机架7顶部，所述丝杆24一端转动连接于机架7，另一端穿过机架7且驱接有第二电机23，所述第二电机23设于机架7侧面，第二电机23采用可以精确控制转动角度的步进电机，所述移动块8设于丝杆24上且与机架7滑动连接，所述第三液压杆16设于移动块8底面，其伸缩端连接于保温箱13顶面。

当带材6智能热处理生产线运行时，启动第二电机23，第二电机23转动带动丝杆24转动，移动块8与丝杆24螺接，丝杆24转动带动移动块8沿着丝杆24进行移动，移动块8移动带动第三液压杆16进行移动，同时，启动第三液压杆16，第三液压杆16的伸缩端伸长从而可以带动保温箱13移动至需要进行热处理的带材6的位置。

优选的，还包括密封机构，所述密封机构包括第四液压杆22、滑块37、刮板38以及螺旋弹簧二39，所述通道17侧壁设有容纳槽，所述容纳槽与通道17相互垂直，所述容纳槽顶部设有第四液压杆22，所述第四液压杆22的伸缩端连接有滑块37，所述滑块37底部设有刮板38，所述容纳槽底部设有螺旋弹簧二39，所述螺旋弹簧二39一端连接于容纳槽一端连接于滑块37，所述滑块37顶部设有刮板38。

当带材6智能热处理生产线运行时，首先将带槽穿过通道17，然后启动第四液压杆22，第四液压杆22的伸缩端伸长带动滑块37往带材6一侧移动，滑块37向下滑动带动刮板38向下移动并与带材6顶面抵接，此时。螺旋弹簧二39支撑滑块37，滑块37顶面设置的刮板38与带材6底面抵接，从而保持腔体32为密闭空间，然后启动流量阀12，气泵10将惰性气体氦气充满进腔体32中，然后将保温箱13侧壁的密封机构都关闭，使得在感应加热管14在对带材6进行加热时，避免带材6和氧气发生反应产生氧化；当带材6在移动时，带材6上下表面可以被刮板38进行清理，有利于带材6表面保持干净平整。

优选的，所述壳体15侧面还设有距离传感器26，所述距离传感器26检测电磁铁30和带材6的距离，所述距离传感器26与控制器20电连接。

当带材6智能热处理生产线运行时，带材6滑动穿设于通孔中，当启动感应加热管14对带材6进行加热时，首先启动第一液压杆2，第一液压杆2的伸缩端伸长带动壳体15往带材6上下两侧进行靠近，距离传感器26用于检测电磁铁30与带材6之间的距离，当电磁铁30与带材6之间的距离达到预设值后，停止第一液压杆2，然后启动电磁铁30，电磁铁30产生磁力，电磁铁30受到带材6的反作用力，反作用力大于螺旋弹簧的预紧力，从而驱动T形滑杆25向带材6一侧移动，此时螺旋弹簧一34受到压缩，T形滑杆25上的锥形部28压紧壳体15上的锥形通孔29，腔体32一为密闭空间，此时，电磁铁30与带材6存在一定的间隙，当带材6移动发生一定偏移量时，也不影响T形滑杆25的锥形部28贴合在锥形通孔29上，腔体32保持密封状态。

优选的，还包括限位机构，所述限位机构包括第五液压杆36、U形支架19以及传动辊，所述第五液压杆36设于底座1顶面且位于保温箱13一侧，其伸缩端设有U形支架19，所述U形支架19顶部相对设有转动辊18，所述传动辊和带材6底面抵接。

当带材6完成热处理后，启动第一电机5，第一电机5转动带动转轴4转动，一端的卷筒机构释放带材6，另一端的卷筒机构收纳带材6，带动带材6往一端移动，此时启动第四液压杆22，第四液压杆22的伸缩端伸长带动U形支架19上升，U形支架19上升带动转动辊18上升，转动辊18与带材6抵接，有利于对带材6高度进行限制，带材6保持在水平状态进行移动。

实施例二：

参见图6，与实施例一的区别在于：

优选的，还包括AI识别模块40、优化模块41以及摄像头21，所述摄像头21设置在U形支架19上，所述转动辊18用于限制带材6位置，避免带材6与摄像头21相互碰撞，所述摄像头21拍摄带材6金相图片并将数据传递于AI识别模块40，所述AI识别模块40识别出奥氏体和马氏体的比例，然后以奥氏体比例最大为目标函数，利用优化模块41对感应加热管14功率，带材6传输速度、气体流量参数进行优化，以每次热处理后的数据进行反馈，不断迭代，从而获得感应加热管14功率，带材6传输速度、氦气流量参数的优化解。

AI能够自动识别并计算出图片中奥氏体和马氏体的具体比例。这一步骤对于后续的优化过程至关重要，因为它提供了实时反馈，使系统能够了解当前热处理工艺对带材6微观结构的影响。在获取了AI识别模块40提供的奥氏体和马氏体比例数据后，优化模块41开始工作，目标是最大化奥氏体的比例，因为较高的奥氏体含量可以提高某些材料的韧性、耐腐蚀性。为了实现这一目标，优化模块41会运用数学算法(如遗传算法、梯度下降法等)来调整感应加热管14功率、带材6传输速度和氦气流量等参数。这种调整是基于历史数据和实时反馈进行的，以确保每一步调整都能朝着更优的方向进行，每次热处理后，AI识别模块40都会根据新拍摄的金相图片更新奥氏体和马氏体的比例数据，然后优化模块41会根据这些数据调整热处理参数。这个过程会不断重复，直到达到预设的优化目标或达到收敛条件，即参数调整对结果的影响不再显著。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种带材智能热处理生产线，其特征在于，包括底座、机架以及控制器，所述底座上相对设有卷筒机构，所述卷筒机构分别位于底座两端，所述卷筒机构上设有带材，所述机架设于底座顶部，所述机架顶部设有移动机构，所述移动机构底部连接有热处理机构，所述热处理机构包括保温箱，所述保温箱设有通道，所述通道贯穿于保温箱两侧，所述带材滑动设于通道内，所述保温箱内设有感应加热管，所述感应加热管位于带材的上下两侧，所述保温箱内上下相对设有第一液压杆，所述第一液压杆的伸缩端均连接有壳体，所述壳体上滑动设有多个T形滑杆，所述T形滑杆上设有锥形部，所述壳体靠近带材一端的内壁上设有锥形通孔，所述锥形部和锥形通孔相互配合，用于密封壳体内外的连通，所述T形滑杆一端套设有螺旋弹簧一，另一端穿过锥形通孔延伸出壳体侧面且连接有电磁铁，所述电磁铁上设有喷气孔，所述螺旋弹簧一一端抵接于T形滑杆顶部，另一端抵接于保温箱顶面，所述保温箱顶面设有气泵，所述气泵通过气管一以及气管二分别连通于壳体内腔体，所述气管一上设有流量阀，所述腔体顶部设有温度传感器，所述温度传感器分别监控壳体两侧带材的温度，所述控制器设于机架顶面且与卷筒机构、移动机构、第一液压杆、感应加热管、电磁铁、温度传感器、流量阀以及气泵电连接。

2.根据权利要求1所述的一种带材智能热处理生产线，其特征在于，所述卷筒机构包括第二液压杆、U形架、转轴以及第一电机，所述第二液压杆设于底座顶面，所述第二液压杆的伸缩端连接有U形架，所述U形架顶部两端转动设有转轴，所述转轴一端转动连接于U形架，另一端穿过U形架且驱接有第一电机。

3.根据权利要求1所述的一种带材智能热处理生产线，其特征在于，所述移动机构包括丝杆、移动块、第二电机以及第三液压杆，所述丝杆转动设于机架顶部，所述丝杆一端转动连接于机架，另一端穿过机架且驱接有第二电机，所述第二电机设于机架侧面，所述移动块设于丝杆上且与机架滑动连接，所述第三液压杆设于移动块底面，其伸缩端连接于保温箱顶面。

4.根据权利要求1所述的一种带材智能热处理生产线，其特征在于，还包括密封机构，所述密封机构包括第四液压杆、滑块、刮板以及螺旋弹簧二，所述通道侧壁设有容纳槽，所述容纳槽与通道相互垂直，所述容纳槽顶部设有第四液压杆，所述第四液压杆的伸缩端连接有滑块，所述滑块底部设有刮板，所述容纳槽底部设有螺旋弹簧二，所述螺旋弹簧二一端连接于容纳槽一端连接于滑块，所述滑块顶部设有刮板。

5.根据权利要求1所述的一种带材智能热处理生产线，其特征在于，所述壳体侧面还设有距离传感器，所述距离传感器检测电磁铁和带材的距离，所述距离传感器与控制器电连接。

6.根据权利要求1所述的一种带材智能热处理生产线，其特征在于，还包括限位机构，所述限位机构包括第五液压杆、U形支架以及传动辊，所述第五液压杆设于底座顶面且位于保温箱一侧，其伸缩端设有U形支架，所述U形支架顶部相对设有转动辊，所述传动辊和带材底面抵接。

7.根据权利要求1至6中的任一所述的一种带材智能热处理生产线，其特征在于，还包括摄像头、AI识别模块以及优化模块，所述摄像头设置在U形支架上，所述摄像头拍摄带材金相图片并将数据传递于AI识别模块，所述AI识别模块识别出奥氏体和马氏体的比例，然后以奥氏体比例最大为目标函数，利用优化模块对感应加热管功率，带材传输速度、气体流量参数进行优化，以每次热处理后的数据进行反馈，不断迭代，从而获得感应加热管功率，带材传输速度、氦气流量参数的优化解。