專利名稱：一種去除鋼鐵表面包裹物的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼鐵表面處理工藝領(lǐng)域，特別是指一種去除鋼鐵表面包裹物的裝置。
背景技術(shù)：
在西方世界中，人們估計(jì)銹蝕達(dá)到BNP的3% -4%。僅在挪威，每年就有數(shù)百萬(wàn)平方米的表面通過(guò)油漆來(lái)進(jìn)行保護(hù)。為了取得較好的效果，必需對(duì)油漆表面進(jìn)行清潔和預(yù)處理。比如船舶、儲(chǔ)槽/柜箱、近海和陸地的輸油管的油漆翻新及維護(hù)中，為了達(dá)到較好的噴漆效果，需要將鋼鐵表面的舊漆及鐵銹清除干凈，并作適當(dāng)?shù)谋砻骖A(yù)處理。工業(yè)界之前普遍采用了噴砂、打磨及高壓噴水沖洗(水刀)等方法，或者幾種方法結(jié)合使用。最常用的方法是噴砂清理法。該方法通過(guò)向表面噴砂或其他適合的介質(zhì)來(lái)去除舊的油漆和銹。這是一種高成本且相當(dāng)耗時(shí)的工藝。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以產(chǎn)生一個(gè)粗糙的表 面，粗糙表面能與新油漆很好地粘結(jié)。不僅如此，該方法所使用的設(shè)備廉價(jià)，且操作簡(jiǎn)單并易于保養(yǎng)。該方法的不足之處是要使用大量的砂，會(huì)產(chǎn)生大量的灰塵，設(shè)備重而操作笨重。而且該方法速度慢，也不能去除油脂和其他污物，如水溶鹽、硫酸鹽等。去除油漆和銹的噴水沖刷方法現(xiàn)在變得更為常用。該方法的優(yōu)點(diǎn)是避免了有關(guān)灰塵的問(wèn)題，在該方法中很少有廢棄物，并且去除了水溶性污物。該方法的不足是設(shè)備昂貴且難于保養(yǎng)，在鋼件表面無(wú)粗糙表面形成，有大量水潑濺出來(lái)，需要大量的水，而且處理面必須弄干后才能油漆。打磨處理已經(jīng)基本不再使用，目前只適用于局部表面維修工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種去除鋼鐵表面包裹物的裝置，可以提高去除鋼鐵表面包裹物的效率。本發(fā)明提供的一種去除鋼鐵表面包裹物的裝置，包括主控制器、電磁感應(yīng)單元以及速度傳感器，所述主控制器與所述電磁感應(yīng)單元和速度傳感器相連，其中，所述速度傳感器，用于探測(cè)所述電磁感應(yīng)單元的移動(dòng)速度；所述主控制器，用于根據(jù)所述電磁感應(yīng)單元的移動(dòng)速度控制輸出電壓和電流；所述電磁感應(yīng)單元，用于在所述鋼鐵表面滑動(dòng)，并根據(jù)所述主控制器的控制，在鋼鐵表面產(chǎn)生電磁感應(yīng)熱。所述電磁感應(yīng)單元包括勵(lì)磁線圈、與所述勵(lì)磁線圈并聯(lián)的諧振電路，其中，所述勵(lì)磁線圈固定在一可移動(dòng)部件上，且與鋼鐵表面具有設(shè)定的距離。所述可移動(dòng)部件為滾輪、滑車。所述主控制器包括整流單元，用于對(duì)輸入的交流電進(jìn)行整流，并向逆變單元輸出直流電；逆變單元，根據(jù)主控單元的控制，將所述直流電進(jìn)行逆變產(chǎn)生高頻交流電；主控單元，用于根據(jù)電磁感應(yīng)單元的移動(dòng)速度，調(diào)節(jié)逆變單元輸出的電壓和電流，對(duì)逆變單元進(jìn)行閉環(huán)控制。所述整流單元為二極管三相整流電路。所述逆變單元為H型IGBT逆變橋。本發(fā)明方案中，速度傳感器用于探測(cè)所述電磁感應(yīng)單元的移動(dòng)速度；主控制器，用于根據(jù)所述電磁感應(yīng)單元的移動(dòng)速度控制輸出電壓和電流；電磁感應(yīng)單元，用于在所述鋼鐵表面滑動(dòng)，并根據(jù)所述主控制器的控制，在鋼鐵表面產(chǎn)生電磁感應(yīng)熱。利用電磁感應(yīng)單元產(chǎn)生的熱除去鋼鐵表面包裹物，而且，可以精確將加熱的深度控制在鋼鐵表面下0. 3毫米處，而不是對(duì)鋼鐵整體加熱，并且這種處理方式擁有傳統(tǒng)方式的10倍以上效率，對(duì)人身毫無(wú)傷害以及無(wú)任何環(huán)境污染。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例中的整流單元的示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中由H型IGBT逆變橋構(gòu)成的逆變單元的示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例中的電磁感應(yīng)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖I中，I為三相電源，2為主控制器，3為滾輪(主控制器的滾輪)，4為速度傳感器電纜，5為主電纜；6為速度傳感器；7為勵(lì)磁線圈；8為滾輪(電磁感應(yīng)單元的滾輪)；9為電磁感應(yīng)單元；10為鋼鐵表面；11為手柄。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖I所示，為了提高去除鋼鐵表面包裹物的效率，本發(fā)明去除鋼鐵表面10包裹物的裝置包括主控制器2、電磁感應(yīng)單元9以及速度傳感器6，所述主控制器2與所述速度傳感器6和電磁感應(yīng)單元9相連，其中，所述速度傳感器6，用于探測(cè)所述電磁感應(yīng)單元9的移動(dòng)速度；所述主控制器2，用于根據(jù)所述電磁感應(yīng)單元9的移動(dòng)速度控制輸出電壓和電流；所述電磁感應(yīng)單元9，用于在所述鋼鐵表面10滑動(dòng)，并根據(jù)所述主控制器2的控制，在鋼鐵表面10產(chǎn)生電磁感應(yīng)熱。主控制器2安裝在滾輪3上，主控制器2與電磁感應(yīng)單元9之間由主電纜5及速度傳感器電纜4連接。所述電磁感應(yīng)單元9包括勵(lì)磁線圈7、以及與所述勵(lì)磁線圈7并聯(lián)的諧振電路。為了使電磁感應(yīng)單元9產(chǎn)生的熱能均勻地到達(dá)鋼鐵表面10下一定厚度，可以將所述電磁感應(yīng)單元9固定在一可移動(dòng)部件上，該可移動(dòng)部件在圖I中通過(guò)滾輪8實(shí)現(xiàn)，且與鋼鐵表面10具有設(shè)定的距離。而且，該滾輪8，可以為滑車，或者能移動(dòng)的其他部件。所述主控制器2包括整流單元、逆變單元和主控單元。其中，整流單元，用于對(duì)輸入的交流電壓進(jìn)行整流，并向逆變單元輸出直流電壓；逆變單元，根據(jù)主控單元的控制，將所述直流電壓進(jìn)行逆變產(chǎn)生高頻交流電；主控單元，用于根據(jù)電磁感應(yīng)單元的移動(dòng)速度，調(diào)節(jié)逆變單元輸出的電壓和電流，對(duì)逆變單元進(jìn)行閉環(huán)控制。這里，所述整流單元就可以采用標(biāo)準(zhǔn)的二極管三相整流電路。所述逆變單元可以采用H型IGBT逆變橋。整流單元可以采用標(biāo)準(zhǔn)的二極管三相整流電路，如圖2所示，具體包括二極管三相整流橋、直流電容以及預(yù)充電電路。預(yù)充電電路在主進(jìn)線合閘之前，對(duì)直流電容進(jìn)行限流充電；交流電經(jīng)二極管橋路整流為直流電；直流電容平滑直流電平并存儲(chǔ)電荷。主控單元可以包括中央處理單元、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA、信號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路等。中央處理單元可以為數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，DSP監(jiān)測(cè)整流橋進(jìn)線電壓Uaca、直流輸出電壓Udc及直流輸出電流Id。、逆變橋輸出側(cè)電壓Uae2、輸出側(cè)交流電流Ia。、輸出頻率fart及電磁感應(yīng)單元移動(dòng)速度n_，觸發(fā)控制逆變橋功率半導(dǎo)體器件的開(kāi)關(guān)次序，逆變橋輸出電壓及頻率可變換的交流電。FPGA處理快速信號(hào)的邏輯運(yùn)算、系統(tǒng)過(guò)流過(guò)壓快速保護(hù)、及DSP與逆變橋之間觸發(fā)信號(hào)的發(fā)送及封鎖處理，同時(shí)處理人機(jī)接口信息交互等。中央處理單元監(jiān)控進(jìn)線交流電壓Uacl，直流輸出電壓Udc及直流輸出電流Id。，在故障時(shí)分?jǐn)嗲岸藬嗦菲?，可靠保護(hù)電路系統(tǒng)；中央處理單元亦為預(yù)充電電路的控制單元，在合開(kāi)關(guān)送電之前，直流環(huán)節(jié)的電容器需要緩慢充電至滿電壓，避免損傷電容，或過(guò)流擊穿二極
管。 逆變單元可以由H型IGBT逆變橋構(gòu)成，如圖3所示。H型IGBT逆變橋的主要功率半導(dǎo)體器件為IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型晶體管,是由BJT(雙極型晶體管)和MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式電力電子器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。因此，主控單元可以根據(jù)輸出側(cè)交流電流Ia。、輸出頻率fac;t及電磁感應(yīng)單元9移動(dòng)速度n_，與設(shè)定值進(jìn)行比較后閉環(huán)控制，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路觸發(fā)H橋上橋臂與下橋臂的IGBT以一定的頻率和次序交錯(cuò)導(dǎo)通，形成幅值和頻率可調(diào)節(jié)的高頻交流電。電磁感應(yīng)單元9的電氣原理圖如圖4所示，可變化電壓及頻率的交流電，作用于主要由勵(lì)磁線圈7的阻抗及渦流環(huán)路內(nèi)阻構(gòu)成的負(fù)載上。L為勵(lì)磁線圈7的感抗，R為勵(lì)磁線圈7的阻抗及渦流環(huán)路的阻抗，電路中亦包括了諧振電容C。電磁感應(yīng)單元9的勵(lì)磁線圈7安裝在由自由滾動(dòng)的滾輪8上，確保與鋼鐵表面10有一定的間隙，人工手持電磁感應(yīng)單元9的手柄11操作。與滾輪8同軸安裝了速度傳感器6，比如速度編碼器，速度編碼器采集的速度信號(hào)n_送至主控制器2，依據(jù)滑動(dòng)速度調(diào)節(jié)輸出功率。當(dāng)滑行速度加快時(shí)，電源將加大輸出電壓，即增加了輸出電流(即時(shí)功率)，確保單位面積鋼板所接收的能量一致。當(dāng)滑行速度減慢時(shí)，降低輸出電壓，即減少了輸出電流(即時(shí)功率)，單位面積的功率時(shí)間乘積保持一致。當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)作，由三相電源I供應(yīng)交流電，電能經(jīng)由主控制器2、主電纜5及電磁感應(yīng)單元9，最終在鋼鐵工件表面10上產(chǎn)生電磁場(chǎng)和感應(yīng)渦流，并且能精準(zhǔn)的控制熱能的范圍。電磁感應(yīng)單元9與鋼鐵工件表面10沒(méi)有任何實(shí)際的接觸(故工件不會(huì)有磨損及撕裂)。局部性且被控制的熱度，可立即的除去涂層及鐵銹。另外，磁場(chǎng)到達(dá)深度由供向勵(lì)磁線圈7上的交流電的頻率決定，也就是說(shuō)，輸出電壓頻率越高，產(chǎn)生磁場(chǎng)的穿透力越低；其頻率低，產(chǎn)生磁場(chǎng)的穿透力越高。按照實(shí)踐表明，當(dāng)設(shè)備工作的輸出電壓頻率達(dá)到20000赫茲以上時(shí)，感應(yīng)熱能只會(huì)穿透于鋼鐵板0. 3_厚度的地方，即可去除油漆和防銹包裹物。若有其它涂料在鋼板的另外一面，則完全不受到影響。此除漆除銹設(shè)備的電磁感應(yīng)單元9為了產(chǎn)生足夠的交變電磁場(chǎng)，并穿透一定厚度的鋼鐵表面10，需要較大的電流激勵(lì)勵(lì)磁線圈7 ;而勵(lì)磁線圈7的阻抗、感抗，以及鋼鐵渦流閉合的內(nèi)阻較小，勵(lì)磁線圈7的激勵(lì)電壓并不需很高，為低電壓大電流特性。參見(jiàn)圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例的去除鋼鐵表面10的包裹物方法包括以下步驟步驟I、帶包裹物的鋼鐵材料準(zhǔn)備。(I)帶包裹物的鋼鐵材料為5_及其以上的，表面相對(duì)平整。(2)焊件板材小于5mm的,要注意背部散熱材料準(zhǔn)備。步驟2、鋼鐵材料清理。簡(jiǎn)單清理鋼鐵包裹物表面凹凸處。步驟3 :實(shí)施鋼鐵表面包裹物去除。
(I)開(kāi)機(jī)，打開(kāi)主控制器。(2)選擇主控制器的輸出參數(shù)，電源參數(shù)選擇如下，額定電壓380±10% V，額定功率25-50KW之間50% 100%可調(diào)整，基波頻率50/60Hz。(3)工作人員摘除手表、戒指及去除手機(jī)等隨身攜帶的電子設(shè)備。(4)手持前端電磁感應(yīng)單元與鋼鐵材料貼合并勻速移動(dòng)。(5)包裹物從鋼鐵表面自然剝落分離。步驟4:去除后處理。鋼鐵自然降溫至40°C，如鋼鐵表面有凹凸不平，可用小功率高壓水槍清洗鋼鐵表面，去除凹凸內(nèi)殘余存渣。本實(shí)施例采用電磁感應(yīng)加熱技術(shù)，對(duì)鋼鐵表面進(jìn)行加熱后直接就可以剝除所有堅(jiān)固物質(zhì)，設(shè)備可以精確將加熱的深度控制在鋼鐵表面下0. 3毫米處，而不是對(duì)鋼鐵整體加熱，并且這種處理方式擁有傳統(tǒng)方式的10倍以上效率，對(duì)人身毫無(wú)傷害以及無(wú)任何環(huán)境污染。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種去除鋼鐵表面包裹物的裝置，其特征在于，該裝置包括主控制器、電磁感應(yīng)單元以及速度傳感器，所述主控制器與所述電磁感應(yīng)單元和速度傳感器相連，其中， 所述速度傳感器，用于探測(cè)所述電磁感應(yīng)單元的移動(dòng)速度； 所述主控制器，用于根據(jù)所述電磁感應(yīng)單元的移動(dòng)速度控制輸出電壓和電流； 所述電磁感應(yīng)單元，用于在所述鋼鐵表面滑動(dòng)，并根據(jù)所述主控制器的控制，在鋼鐵表面產(chǎn)生電磁感應(yīng)熱。
2.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述電磁感應(yīng)單元包括勵(lì)磁線圈、與所述勵(lì)磁線圈并聯(lián)的諧振電路，其中， 所述勵(lì)磁線圈固定在一可移動(dòng)部件上，且與鋼鐵表面具有設(shè)定的距離。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述可移動(dòng)部件為滾輪、滑車。
4.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述主控制器包括 整流單元，用于對(duì)輸入的交流電進(jìn)行整流，并向逆變單元輸出直流電； 逆變單元，根據(jù)主控單元的控制，將所述直流電進(jìn)行逆變產(chǎn)生高頻交流電； 主控單元，用于根據(jù)電磁感應(yīng)單元的移動(dòng)速度，調(diào)節(jié)逆變單元輸出的電壓和電流，對(duì)逆變單元進(jìn)行閉環(huán)控制。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述整流單元為二極管三相整流電路。
6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述逆變單元為H型IGBT逆變橋。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種去除鋼鐵表面包裹物的裝置，該裝置包括主控制器、電磁感應(yīng)單元以及速度傳感器，所述主控制器與所述電磁感應(yīng)單元和速度傳感器相連，其中，速度傳感器用于探測(cè)所述電磁感應(yīng)單元的移動(dòng)速度；主控制器，用于根據(jù)所述電磁感應(yīng)單元的移動(dòng)速度控制輸出電壓和電流；電磁感應(yīng)單元，用于在所述鋼鐵表面滑動(dòng)，并根據(jù)所述主控制器的控制，在鋼鐵表面產(chǎn)生電磁感應(yīng)熱。利用電磁感應(yīng)單元產(chǎn)生的熱除去鋼鐵表面包裹物，而且，可以精確將加熱的深度控制在鋼鐵表面下0.3毫米處，而不是對(duì)鋼鐵整體加熱，并且這種處理方式擁有傳統(tǒng)方式的10倍以上效率，對(duì)人身毫無(wú)傷害以及無(wú)任何環(huán)境污染。
文檔編號(hào)C21D1/82GK102732704SQ20111008343
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者陳勇 申請(qǐng)人:重慶烽巒科技發(fā)展有限公司