行业难题，已解决。1200度电磁加热不锈钢（不导磁材料）保温材料20CM， 外部温度40度

招财咪星人

  看照片看图的朋友往下拉，有图有真相。隔着20CM厚加热不锈钢到1200度恒温，最高可到1500度。 行业难题我解决了。2米长不锈钢管一小时保温只要4度-5度电。恒温分辨率0.3度。内部1200度恒温5小时，外表温度只有50度。
   看图往下拉。！
   看图往下拉。！
   看图往下拉。！

   我是从事电子产品设计研发的电子工程师，最近接订单开发一套淬火流水线设备。想一边画图纸写程序，一边把自己开发的过程通过图文并茂的形式展现给网络上的朋友。我们共同探讨，一起进步。 关于淬火我是新人，对于电子技术研发我有13年工作经验。希望能通过电子技术对淬火行业有所帮助或者应有的贡献。
*****************出于对客户的保密考虑，以下未透露任何城市或者公司以及个人名称。如有写到纯属巧合。只是想写下研发日记********

在1楼连续更新。加热材质是不锈钢，具体标号客户说是304，我对材料不了解、不做保证。电磁加热对不锈钢加热（强力磁铁都吸基本没反映的那种材质），尤其是超远距离20CM感应加热都是行业难题。淬火800-1200摄氏度可调，回火100-900摄氏度可调。分辨率0.1摄氏度。以淬火段2米长隧道式加热为例。冷机到恒温稳定时间1小时，功率15KW（大约15度电）。恒温后一小时耗电5度电以内。真的超出了我的预期，很省电了。这个数据是客户技术人员用三相电表单独测试3天以上的结论。 整套系统采用PLC 、伺服电机、触摸中控屏、传动机械部分、温控从机、电磁感应加热主机和感应线圈、以及冷却系统组成。自动化程度高，所有设备采用了ＭodBusRtu   协议的RS485接口联网。通过总控屏就可以设定、修改、查询各个设备的状态以及完成各自的动作。生产过程中无需人为干预，自动恒温。直接从进料到出料自动完成。


最近工作很忙，好久没有来这里更新了。估计很多人以为这个帖子太监了。今天我们继续更新下。
   春节后正好赶上了疫情，客户着急催着现场调试。开了N个证明公司开着货车从济南到达了一千公里外的客户这里。来之前信心满满，天真的以为能和其他项目一样很快结束。没想到来了一个惊心动魄的历程，现在回头看依旧压力山大。
   第一个月。设备和人通过N道检查千里迢迢来到客户现场。疫情+春节设备基本是以散件形式到达的现场。来了以后就是各种的缺配件，客户也是什么都没有。一切都是停留在图纸上。谈判说的客户自己提供的加热隧道等，什么都没有。客户让我们先测速温度到了，他们再采购制作。逼急了我自己买的陶瓷管，卖家说能耐热1200度。疫情期间什么都慢，这一等就是半个多月。
  有一个词叫千呼万唤始出来，嗯那个订购的刚玉管就是在我和客户天天的查询等待中过了16天到了。按照陶瓷管的直径制作感应线圈，因为临时测试线圈没有做绝缘防护。松松垮垮的套在陶瓷管上，陶瓷管和铜管之间包了1.5厘米的石棉。（电磁加热行业中公认的感应距离在1-2厘米效果最好）。经验主义直接套上了，测试加热OK。温度到了700-750度就上不去了。 当时冷汗就下来了，客户脸色也不好看了。怎么加功率就是上不去！ 疫情期间，我就被关在工厂里连续测试。没几天就一嘴泡，压力巨大。客户说这个材料他们找其他人加热到了1200度，没问题。 后来我才知道我有多天真，太相信人了。
  3月春天里这里也是下大雪的，很厚的6-7厘米那种。我的心冰冰凉，身上热的冒虚汗。来之前看样子想简单了，对公司和客户信誓旦旦的保证，难道能食言么。测试时候，现场工人10多个人围着我，看着我。期间炸过一次模块。那个惊天动地呀！嗯就离我一米远炸的。那么多人在旁边抽烟看着我、三月的大雪下着，我冷汗冒着。无比的燥热。白天人多，我就尽量少测试，怕再炸几次影响不好。客户期间就很少来现场了，他后来说是怕给我压力。嗯我谢谢他，要是加热材料早点知道我不接的话肯定没这压力。
    毛爷爷教育我们：没有困难创造困难也要上。 哦错了哈，是没有条件创造条件也要上。于是趁着工厂下班，我自己晚上熬夜:'( ，利用晚上时间上强电测试数据，根据材料调节线圈。有一天晚上我发现他们车间有个大号的螺丝，我把材料换成了这个螺丝，瞬间被加热，红透发白的那种！马上就意识到材料的与众不同，这和行业中大家做的材料不同。感应效果非常差，当时脑袋就大了。行业中有人判断加热材质，用强力磁铁吸引。根据吸力判断被加热的程度，于是我也找了一个强力磁铁。一吸直接就慌了神，这材料强力磁铁基本没感觉呀。我居然还加热到了750度左右。750度基本用了5秒时间。功率还可以加，但是发现加大功率会爆掉IGBT模块。
    思虑良久，期间吃了N多马云家的猫罐头。此处省去N字对大豆油的控诉，太不习惯了。买了一堆的罐头。后来发现我让公司采购的这批IGBT模块里面有秘密。推开观察窗看到里面居然是一路的75A芯片。外观看是450A的模块，丝印清晰还有钢印。直接就问候了造假模块的全家。为了防止再买到假货，同时采购了5家供应商的模块。有意思的是，他们给的同一个型号模块，外观一样内部都不一样。英飞凌这么大的公司产品不可能一个型号有N多版本。百度良久怎么判断假货，众说纷纭。期间测试的时候有2家供应商模块真的没有炸过，但是就是驱动直接漏电甚至击穿。VGS我始终被两个15V的双向TVS保护的，怎么能漏电甚至击穿。打开后也没有烧焦的痕迹。就是驱动直接报OC过流信号。示波器测试波形电压幅度掉到+8V-5V。
    净信书，不如无书。我老家有句这样的话。根据自己工作经验，自己做了个小的电路板。根据IGBT模块压降以及触发RG电阻判断模块的真假，因为电流小的IGBT模块通过超额的电流，压降会很大。电流大的IGBT压降相对要小很多。删选了一家的模块，发现导通压降和功耗明显优于其他几家。外观一模一样。不得不感叹造假的工艺。具体图片见下图。换上去就OK了，配合调节了线圈以及制冷系统。温度飙升很高目测达到1200度。客户开始准备物料，我也暂时回到了济南。
    回去住了一个月，客户通知物料到位，我又过来了。电气工程师同事和我一起过来的。他做传动我做加热，基本是这样分工的。客户订的15天工期要求务必完工，XXX要来视察。这15天是一个曲折的15天，一个紧张的15天，一个充满了失败的15天，当然也是发现新大陆的15天。前三天和电气工程师配合完成了数据的收发通讯工作，客户说工人焊接的铜管漏水。我亲自上阵焊接完毕，测试时候发现失败了。这个方案是采用双根铜管并饶，直接焊接在一起的。铜管子和内部1200度直接用石棉隔离。散热那叫一个快，马上烧透了。散热快，升温功率就要加大。升温功率大那么线圈电流就增加，直接就带来散热的高温。铜管的冷却冷水机直接80度报警！宣告失败，客户态度明显变化。提出建议修改管件，被否决。客户耐心开始消磨没了。客户直接当着面给同行打电话，那种不信任贯彻我的身心。气的发抖，这材料早知道这样真不该做。如果项目终止，不赔钱反而公司和我个人名声有损。客户表态1200度淬火段不用我做了，只要我能满足700度回火就行。客户也是被我失望透了，我理解他。但是客户不知道我在顶着10多个人目光，陪着我熬夜通宵攻克行业难题。工人们不愿意加班，我也不愿意。每天下半夜回酒店。工人们都在现场围观我。内心焦虑的我，感觉他们像耍猴。记得有几个工人明显不耐烦了，我也极度压抑。
   那就让客户出去找吧！让他出去看看这个行业对这种材料的水平。去看过了他要么死心了，要么我死心了。技术人员也要用技术说话，学艺不精不能怪别人。有比我厉害的就让他们上。当天晚上工人和工厂领导（客户的手下经理）在无比沉痛的氛围中听了我的分析。嗯那种感觉就是开追悼会的那种，清明节上坟都赶不上那种感觉。连夜在车间里面找了保温材料，嗯就是下图中那种烧透了的白色材料。厚度16厘米直径，为了防止热量随着缝隙出来，采用了凹凸拼接工艺。感谢当晚信任我的所有人，他们帮我裁剪了保温材料。进行了加厚测试。电磁感应加热距离一边就8厘米左右，这是行业中公认距离的4倍。随之带来的就是功率的下降，感应效果的变差。修改变压器，修改电容，修改程序。效果就是不好，工人们在现场看着我测试、后来两个大老板也陪着到下半夜。不断的炸模块！那种春节最大的礼花弹那种声音，晚上车间里格外的响彻心扉。每次上电的时候工人都跑了，捂着耳朵。
   测试的数据多了，不断的修改程序匹配谐振电容和线圈。启用了过流保护，并且开启了抖动抑制。终于迎来了曙光，温度目测超过1200度。（因为恒温需要长时间工作才能判断PID程序，所以这时没有写恒温）。工作了30分钟，保温材料告急，目测明显烧塌了。水温持续上升。期间我公司领导也不段打电话催什么时候回去，我知道公司那边肯定有其他客户催。那是心有余而力不足！那晚又宣告失败后，客户说那是最好的材料了。我下半夜2点回去，一直默念着我儿子的名字。提醒自己还有个儿子，不能想不开。技术钻牛角尖后，往往就是会想不开。我和客户晚上都没睡好，想了一晚上。
   第二天开会，分析了这种远距离和之前近距离加石棉的区别。效果明显优于近距离加热。我倾向于继续加厚保温材料，但同时对电磁加热提出了更高的要求。客户否决！客户说别人做的为什么可以？当时对于我来说是沉重的一巴掌！工人们纷纷附和说：对呀别人都可以，别人的2秒就加热到了。你的要30分钟离谱了吧。又一次无地自容。厚着脸皮低声下气的问客户要别人能行的证据。我说：别人能行我就行。客户哼着笑了下，我技不如人也没什么说的。发来我看了下别人行的证据。
    我的个亲娘来！（山东方言）满脸的震惊！别人真的可以！我拿着转发过来别人加热的视频，满脸的震惊！视频里是客户发过去给同行的测试视频，材料确实和我加热的一样。视频里明显就是一台普通的淬火电磁感应器，线圈只有3圈左右。加热面积大概2CM左右。加热速度也确实挺快的。慢慢拖动加热的材料会不断的加热。我就问客户：1、你不是要精确控温么？他这个行？ 2.不是说要2米长的保温区域么。他这个行？3.同样功率作用于一个点和作用于一个面，你想我加热2米长和加热2厘米一样的速度?    客户说不能快速提高温度，他们就不要了。要退货！我的个天（这个时候喊娘都不管用了）！好，我心真发狠了。不就是2米长不要保温材料加热到1200度么！直接挽起袖子干呗！见下面图片红色线圈中间有加热材料加热到红的那个。期间电气工程师一直陪着我加班，客户不让走。他很忙在公司里。我那个内疚啊。这个项目都等着我！15天工期马上到了。xxx要视察的！客户、我、电气同事、千里外我公司领导都急了。
   重新修改设计了线圈，长度1米。因为我知道从技术角度分析是压根不可能2米瞬间红的（因为设计功率60KW最大），我只想证明给客户看我也可以做到2-3秒瞬间加热！并且我不是加热2厘米，我是一米一起热！对就是下面那个看起来像糖的那种细长的材料，加热红的照片。改程序，改的和行业中的应用变化很大。几个基准参数都改成了不可思议的地步。至少我从未这样设计过！改变压器，改电容，搭配着改程序。不断的测试数据。对比改动带来的变化。期间除了线圈没炸过，其他的基本都炸过了。陪同测试的工人也开始有怨言了，抱怨跟着加班。我也自觉的和领导层反映过不需要这么多人跟着加班，回复说他们是应该的。必须跟着加班。然后我继续当坏人。我说的改动或者需要帮忙的工人也开始托拉不愿意做了。我理解他们，每天熬夜做着肯定失败的测试，要是我也和他们一样。但是我能放松么。我怕丢人！
    在2天后，修改后的1米长的线圈加热时间被提升到了2-3秒变红。温度750度！满足客户要求700度预期。客户和工人暂时认可满意！我看着电流表默默的关上电脑，晚上给客户私下打电话说了下他们认可后的功率。53KW！一米就是53KW才能满足客户要求。我算了下工厂变压器500KW最多带3条流水线。客户认可效果，变压器不够再加呗。我放心了！
   第二天开会初步认可，电气工程师回济南了。开始制备正式线圈，制作整机。我也难得的休息了2天。期间和儿子视频了下，那家伙就是猛吃。连个爸爸都不叫。开心的吃着。真的是母行千里儿不愁！儿离千里母担忧（别较真哈，这里自行把母换成父）
   刚放松了没多久，客户电话。耗电量受不了，要放弃项目！客户估计刚反映过来功耗大带来的问题，工业用电1块多1度电。并且没有隔热车间里面多热尤其夏天！之前客户强调的是效果和速度，从未考虑功耗！我提了这些问题，发现是给自己找麻烦。客户要退机器！ 我的良心还是战胜了这个利益。总比做完客户发现这是一个电老虎强的多。实事求是呗。4段加热那么就是100KW左右（1条1200度3条700度后来改成800度）。面对事实吧，叫再多的哥也拉不回来了。等着公司领导批我吧！和客户说什么功耗，多嘴的结果！不说又怕做完引起供电变压器着火，对不起良心。实在纠结！10条线再来3个变压器也不行！客户明确表示变压器加不了了！态度又变了。 我真的很喜欢北方客户，有什么直接挂脸上。不用别人猜就知道你的态度！
   网上有人说：当你放下面子开始赚钱的时候，说明你成熟了。当你用面子就能赚到钱的时候，说明你成功了。我叫了无数个哥（那哥们应该没我大 ）提了带保温材料的那个方案。要求把厚度加厚到20厘米，从烤火的路子开始举例子，到测试的数据比对。摆事实讲道理，我知道这是我最后一次机会了。
    又是一个下半夜，睡下没多久4点醒了。今天客户按照我的要求加厚到了20厘米，是行业公认距离的10倍！对感应加热技术来说是一个挑战，至少我了解的行业中加热不锈钢没有这么远距离加热的先例。如果失败就彻底宣告项目失败。我也彻底认输！期间的视察也因为设备没到位，暂停了。又是测试线圈参数，又根据线圈改了程序和变压器。红外测温也改成了热电偶，减少了观察孔的散热。这次测试的结果出乎了我的意料。加热的管件居然有一段发黑，温度低。但是发红的区域温度达到了1200度。在我考虑程序或者管件以及散热风扇的时候，现场工人把加热管件拖出来了。发现被加热管件已经融化了，有一段开裂。整体基本均匀的融化了。效果出奇的好！但是被加热的管件熔点是已知的，恒温1200度融化了，只能说明测温不准。分析：加热是成功的，温度探头分度号不对或者是坏的。换热电偶！换新材料！ 恒温1200度没有波动，长期工作水温26度。最高29度。冷机升温时间虽然长了，但是功耗低的出奇。一度怀疑客户验证功率的电度表出现误差。冷机到恒温耗电14度，恒温一小时5度电以内。2米长的不锈钢材料，加热均匀。 客户笑了，我又放松了。真喜欢北方人率真的性格。这几天开始定制永久管件，开始总装调试。我相信还会遇到困难，但是剩下的困难就微不足道了。加热部分结束！
   技术总结：不锈钢加热尤其这么远距离的加热，程序，变压器，线圈，电容，这四大件基本就是和传统加热导磁能力好的产品比都要有很多修改。比如频率跟踪要更快，变压器要有更大的余量，线圈也要实现更大电流的谐振。电容质量要好，我也爆过谐振电容那声音自己试试去吧。开发人员一定要有在半米内放大号二踢脚的觉悟。别怕危险，谁让我们选择了一条别人没走过的路，非要远距离感应加热，非要加热不锈钢！ 后来做完客户说一句话：我当时和你说加热的是304不锈钢估计你也不做了。 我的那个内心啊！无数匹羊驼迸涌而过。以后再也能全信客户说的话了，毕竟有利益牵扯！
  关键字：远距离感应加热 电磁加热 不锈钢加热 电磁感应不锈钢加热 不锈钢淬火 高温淬火  
  今天在张家口等另一个产品的客户，在网吧用了5个小时20块钱写的这个研发经历。希望对研发路上的同行有个帮助，我走的弯路你们就别试了。以上内容保证真实有效，但是不提供程序。别找我要！我也是吃这碗饭的，相信你能理解。

招财咪星人

这是我今天画的驱动部分。可以直接驱动450A的IGBT模块。总共是4路IGBT驱动，组成一个全桥拓扑结构。 450A的IGBT采用的是英飞凌模块。



//不会用论坛的文本编辑器，不会排版。文字和图片老是对应不起来。索性把原理图高清PDF上传了。 就是本帖子中的PDF文档。仅供参考，并不是最终确定版。因为程序编写或者样机试制过程肯定会有改进。


放到一楼更新了。

weibo112233

呵呵，这个估计没得几个人能看懂，我们比较关心的这些电子元件控制的淬火参数

招财咪星人

wangzeshi 发表于 2019-12-25 09:29
你这是高频电源的图纸？这方面目前是很成熟了。我是对你所要加工的工件比较感兴趣。你这是专用机还是普通高 ...

感谢您的建议。我做的这个是国内一家企业订制的流水线。市场上并无同类产品。对于高频或者中频加热来说电控系统虽然成熟了，但是和淬火行业的专业流水线并无联系。现在的淬火设备或者机床还基本上是独立一套系统。目前我做的这个是自动化流水线，一边进料，一边保温，一边加热到1200度，一边冷却淬火。基本流程是这样。保温区域目前有三个。温度都不一样。

招财咪星人

weibo112233 发表于 2019-12-23 15:51
呵呵，这个估计没得几个人能看懂，我们比较关心的这些电子元件控制的淬火参数

感谢回复。做完了会拍摄视频，或者记录参数 发上来。当然前提是客户同意。

招财咪星人

wangzeshi 发表于 2019-12-28 08:11
加热到1200°C？太高了吧？一般只需要950°C就不低了。会产生过热的。

感谢关注，这个温度不是我说的。这是客户要求的。至于具体加热淬火工艺，客户有自己的设计。我只是电子工程师。客户提要求，我去完成。

xyz123zhao

不错，转行也对热处理的支持

招财咪星人

xyz123zhao 发表于 2020-1-3 08:09
不错，转行也对热处理的支持

感谢。/我正在慢慢的补充

招财咪星人

wangzeshi 发表于 2020-1-4 08:17
你是将电源与整个流水线自动化整合起来，很给力。就是应当如此，我在广州丰东热炼的日本人设计制造的感应设 ...

感谢关注。感谢回复。 客户要求就是自动上料，匀速传动物料，直接加热淬火， 保温。出料。正如您所说 这是一条自动化的流水线，不仅仅是感应加热淬火系统。后续我会随着项目进行，陆续补充。

招财咪星人

wangzeshi 发表于 2020-1-4 19:19
热处理行业中最具有自动化潜力的加热方式就是感应淬火。你做好一条就可以推广出去，回油巨大的市场。特别是 ...

是的您说的也是我们这边在考虑的。正在设计定型的是9条自动化淬火流水线。来这里的目的也是能够和淬火行业的前辈们多学习，多交流。如果有可能的话也能合作下。软件编写硬件设计我本人都会，伺服驱动器，变频器，工业自动化的方面也精通。感谢您的建议！祝新年工作顺利，身体健康。

招财咪星人

wangzeshi 发表于 2020-1-4 08:17
你是将电源与整个流水线自动化整合起来，很给力。就是应当如此，我在广州丰东热炼的日本人设计制造的感应设 ...

谢谢您的评论。 我这还没那么先进，上料还是人工上料。上料后就是全自动，中途无需人工干预。

招财咪星人

wangzeshi 发表于 2020-1-4 19:19
热处理行业中最具有自动化潜力的加热方式就是感应淬火。你做好一条就可以推广出去，回油巨大的市场。特别是 ...

谢谢您的建议，我会尝试您的建议。就是欠缺这样的渠道，有类似渠道帮忙介绍下。有重金。

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借个地方说下楼下那个打广告的老师傅。不道德，我去你的贴子打广告你心里舒服么。我们都是同行。不好吧？ 作为工作40年的长辈，这点行业礼貌都没么？

过了哈！作为同行，我的贴子，我都没打广告。你这广告打的。哎~！

    要不我也打个。从事电子产品设计13年，代表作：油田解堵设备（中石油采用延长油田，辽河油田）/动车电磁开水器（只要是安徽生产的就是我设计的），电梯（出口澳大利亚，迪拜，美国，国内也有少量）成功案例太多了，去我QQ空间看吧。本人收费最低一万起，不接毕业设计。

    QQ1486207583 招财猫   个人电话15615356586 张工（微信同号）   

   目前主要从事工业自动化设备的研发和设计工作，对单片机程序编写和电路板硬件设计都比较精通。

招财咪星人

wangzeshi 发表于 2020-8-6 10:02
您好！东莞昇科热处理加工:黑色金属及有色金属的真空气淬，真空油淬，渗氮，氮碳共渗，碳氮共渗，渗碳，调 ...

过了哈！作为同行，我的贴子，我都没打广告。你这广告打的。哎~！
    要不我也打个。从事电子产品设计13年，比不上楼上40年经验。楼上的79年就开始设计了。我82年才出生。我代表作：油田解堵设备（中石油采用延长油田，辽河油田）/动车电磁开水器（只要是安徽生产的就是我设计的），电梯（出口澳大利亚，迪拜，美国，国内也有少量）成功案例太多了，去我QQ空间看吧。本人收费最低一万起，不接毕业设计。
    QQ1486207583 招财猫   个人电话15615356586 张工（微信同号）   
   目前主要从事工业自动化设备的研发和设计工作，对单片机程序编写和电路板硬件设计都比较精通。

JG_Wen

虽然不懂电气调试过程，但是对张工您的专业精神敬佩万分！

方便请教各问题吗~请问最终的达到的加热频率是多少呢？

招财咪星人

19KHZ-65KHZ  大部分时间工作在19-25KHZ

招财咪星人

JG_Wen 发表于 2020-8-14 09:06
虽然不懂电气调试过程，但是对张工您的专业精神敬佩万分！

方便请教各问题吗~请问最终的达到的加热频率 ...

您客气了，感谢您的跟帖。加热频率是实时变化 的，没准确具体多少，完全是机器随机控制的。频率大概在50KHZ-15KHZ。大部分时间工作在20KHZ.  本设计方案频率支持修改在1KHZ-200KHZ. 需要根据工件选择对应的工作频率。也要考虑功率管的频率承受范围。IGBT大部分在50KHZ以内，20KHZ左右的极很多。所以本案选择15-50KHZ.

Jack章

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