СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТАНОВКИ ДЛЯ НАГРЕВА ЗАГОТОВОК ПОД ДЕФОРМАЦИЮ Российский патент 1996 года по МПК C21D1/42 

Предполагаемое изобретение относится к области электротермии и может быть использовано для нагрева заготовок в индукционных методических печах под деформацию.

Известен способ нагрева заготовок в индукционных методических печах, включающий их дискретное перемещение через катушки индукционного нагревателя заготовок (см. а.с. N 1109454, Н 05 В 6/06, 1984 г.).

В указанном способе для стабилизации режима работы печи используют балластные заготовки, не идущие в дальнейшую обработку, а необходимые лишь для сохранения режима стабильного перепада температур заготовок в индукторе печи.

Недостатком известного способа является необходимость использования балластных заготовок, что связано с излишними затратами электроэнергии, сложностью процесса, необходимостью дополнительных производственных площадей и т.п.

Известен также принятый за прототип способ эксплуатации установки для нагрева заготовок, при котором нагрев заготовок ведут с равномерным распределением мощности вдоль катушек индукционного нагревателя, производят изменение мощности в части его катушек на время остановки технологического оборудования (см. книгу С. Е. Рыскин "Применение сквозного индукционного нагрева в промышленности", Москва, Машиностроение, 1979 г. с. 14).

При нагреве заготовок по известному способу, в случае перерывов работы технологического оборудования при авариях, мощность печи снижают одинаково во всех катушках индукционного нагревателя, уменьшая при этом производительность печи.

Недостатком известного способа является продолжение выгрузки нагретых заготовок при перерывах в работе технологического оборудования.

Таким образом, для получения определенного количества пресс-изделий необходимо нагревать большее количество заготовок, с учетом заготовок, которые необходимо выгрузить из печи на период остановки технологического оборудования.

Кроме того, нагретые и выгруженные заготовки окисляются в большей степени, чем остальные и выбраковываются. Поэтому на практике известный способ нагрева не применяется. При перерывах в работе технологического оборудования печь отключают, а после окончания перерыва вновь включают. При этом для создания стабильного режима печи часть заготовок выгружают из печи, а затем, после их остывания, их вновь загружают в печь.

Таким образом, недостатком известного способа является излишний расход электроэнергии, требующейся для повторного нагрева остывших заготовок, а также отсутствие стабилизации режима работы печи при остановке технологического оборудования, для которого производят нагрев заготовок.

Целью предполагаемого изобретения является экономия электроэнергии путем исключения повторных нагревов.

Указанная цель достигается тем, что в способе эксплуатации установки для нагрева заготовок, при котором нагрев заготовок ведут с распределением мощности вдоль катушек индукционного нагревателя, в процессе проталкивания катушек через индукционный нагреватель создают интервал температур между заготовками, производят изменение мощности в части его катушек на время остановки технологического оборудования с последующим переключением на прежний режим работы после окончания остановки технологического оборудования, изменение мощности в катушках индукционного нагревателя во время остановки технологического оборудования ведут дифференцированно вдоль всего индукционного нагревателя с ростом в сторону выхода из него заготовок с величиной мощности на расстоянии каждого шага толкания, равной величине теплопотерь заготовкой на этом участке.

При нагреве заготовок предложенным способом при перерывах в работе технологического оборудования сохраняется стабилизация работы печи после прекращения перерывов ввиду следующего. Интервал температур между нагреваемыми в печи заготовками соответствует шагу проталкивания (толкания) заготовок через индукционный нагреватель.

Таким образом, распределение температур заготовок в индукционном нагревателе при стабильном режиме работы печи оказывается ступенчатым, соответствующим шагу толкания, от величины заданной температуры нагрева на выходе из печи до комнатной температуры на входе в нее. В случае, если при перерыве в работе печи на время остановки технологического оборудования, для которого производится нагрев заготовок, сохранить имеющийся перепад температур путем изменения мощности индукционного нагревателя на протяжении каждого шага толкания посредством регулирования питающего напряжения на этих участках, то этот перепад температур сохранится на любое время остановки печи.

После окончания перерыва в работе технологического оборудования восстанавливается работа печи путем переключения питающего индукционный нагреватель напряжения на прежний режим работы.

При этом стабилизация работы печи не нарушается.

Исключаются непроизводительные потери электроэнергии на нагрев остывших заготовок.

При сравнении заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной и смежных областях техники, не обнаружены решения, обладающие сходными признаками. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

Примеры реализаций способа.

Пример 1 (прототип). Осуществляли нагрев заготовок и алюминиевых сплавов марки АД 31 диаметром 125 мм длиной 600 мм до заданной температуры 450^oС. Для нагрева использовали индукционную трехфазную методическую печь. Общая длина индукционного нагревателя составляла 5,4 м. Шаг толкателя составлял 300 мм. Одновременно в печи нагревали 9 заготовок. Интервал температур на шаге толкания в индукционном нагревателе был равен 50^oС.

В установившемся стабильном режиме работы печи на выдачу заготовок для доследующей технологической обработки мощность печи была 1500 кВт при одинаковой мощности на всех ступенях, соответствующих шагу толкания 600 мм по 167 кВт; производительность 240 заготовок в час.

На время остановки технологического оборудования в течение 45 минут переключали на другой режим работы: общую мощность снизили до 150 кВт, при мощности на каждой из 9 ступеней по 16,7 кВт, одинаково на всей длине индукционного нагревателя.

При этом напряжение на каждой ступени было равно 63 вольта.

Снижение мощности вызвало уменьшение производительности печи: за время паузы в течение 45 минут было выгружено из печи 15 заготовок, нагретых до температуры 450^oС. При этом интервал Температур между ступенями вдоль индуктора снизился с 50^oС до 20^oС, что нарушило стабилизацию режима нагрева заготовок. Выгруженные во время перерыва заготовки остывали на специальном стеллаже в течение 24 часов. Таким образом, заготовки, выгруженные при остановке технологического оборудования, не пошли в дальнейшую обработку в данной партии заготовок, в результате чего было получено меньше готовых изделий. На непроизводительный нагрев каждой заготовки было затрачено 5 кВч электроэнергии. На одну электропечь при трехсменной работе потери электроэнергии составит 60000 кВтч в год, или около 1000 руб. в год.

Кроме того, для заготовок, выгруженных из печи при неработающем технологическом оборудовании, требуются дополнительные затраты рабочего времени, оборудование для складирования заготовок.

Пример 2. Нагрев таких же заготовок вели по предложенному способу в той же печи и до той же температуры. Определяли теплопотери от заготовок на ступенях, соответствующих шагу толкания, при установившемся режиме, начиная со стороны выгрузки заготовок: они составляли 3000, 2400, 1900, 1450, 1100, 820, 510, 390, 260 ккал/час, а напряжения на этих ступенях были одинаковы и равны пo 200 В. На время перерыва в работе технологического оборудования в течение 45 минут, при котором прекращалась выдача заготовок из печи, печь переключали на новый режим работы, при котором мощности на ступенях, соответствующих шагу толкания, были равны выше указанным тепловым потерям. При этом питание этих ступеней было равно следующим величинам: 73 Вольт (В), 42 В, 25 В, 15 В, 10 В, 7 В, 5 В, 4 В, 3 В Такой режим включения печи обеспечил сохранение распределения температур заготовок в печи на время перерыва в ее работе. После окончания перерыва печь переключили на прежний режим работы с напряжениями, одинаковыми по ступеням и составляющими по 200 В.

При этом печь работала стабильно, с прежней выдачей нагретых заготовок.

Пример 3. Нагрев вели также, как в примере 2, но распределение мощности по ступеням при перерыве было менее величины теплопотерь, а именно: 2900, 2300, 1860, 1400, 1050, 770, 490, 370, 250 ккал/час. При этом напряжения на ступенях были следующие: 73В, 40В, 23В, 13В, 8В, 5В, 6В, 4В, 2В. При этом нарушилась стабилизация распределения температур между заготовками примерно на 3-4^oС при снижениях их температуры на 5-7^oС. Поэтому после окончания перерыва в 45 минут в работе печи, после переключения на прежний режим работы приходилось догревать заготовки перед первой выдачей нагретой заготовки в течение 8 минут; при этом было выгружено для повторного нагрева 3 заготовки.

Пример 4. Нагрев вели так же, как и в примере N 2, но распределение мощности по ступеням при перерыве было больше величины теплопотерь, а именно: 310, 2500, 1940, 1500, 1150, 870, 530, 410, 270 ккал/час. При этом напряжения на ступенях были следующие: 77В, 44В, 27В, 17В, 15В, 8В, 6В, 5В, 4В. При этом также нарушилась стабилизация режима работы печи: ее производительность возросла примерно на 10-12 против заданной, в результате чего технологическое оборудование, куда направлялись нагретые заготовки, не успевало с их обработкой.

Таким образом, в случаях, когда изменение мощности в катушках индукционного нагревателя при остановке технологического оборудования вели диффереццированно вдоль всего индукционного нагревателя с ростом в сторону выхода заготовок с величиной мощности на расстоянии каждого шага толкания, равной величине теплопотерь на этом участке, режим работы печи был стабильным, исключались потери электроэнергии, исключался повторный нагрев заготовок.

Применение: индукционные методические печи. Сущность: способ включает подвод питания к секциям индуктора о распределением мощности вдоль него по секциям, поэтапное перемещение заготовок вдоль секций индуктора и изменение мощности подводимой к секциям при остановках технологического оборудования, которое ведут дифференцированно вдоль секций индуктора, при этом при остановках устанавливают мощность в каждой секции, равную величине теплопотерь в этой секции. Способ эксплуатации установки для нагрева позволяет исключить повторные нагревы после остановки оборудования и тем самым экономить электроэнергию.

Способ эксплуатации установки для нагрева заготовок под деформацию, включающий подвод питания к секциям индуктора с распределением мощности вдоль него по секциям, поэтапное перемещение заготовок вдоль секций индуктора и изменение мощности, подводимой к секциям при остановках технологического оборудования, отличающийся тем, что, с целью экономии электроэнергии путем исключения повторных нагревов, изменение мощности ведут дифференцированно вдоль секций индуктора, при этом при остановках устанавливают мощность в каждой секции, равную величине теплопотерь в этой секции.