Индукционная установка Советский патент 1983 года по МПК C21D1/42 H05B6/36 

1 Изобретение относится к индукцион ному нагреву заготовок под пластическую деформацию и может, быть испол зовано в кузнечиом производстве любо отрасли промышленности. Известен индукционный нагреватель заготовок под пластическую деформаци который содержит цилиндрический или овальный индуктор, а также загрузочное и разгрузочное устройство. При использовании подобных нагревателей для нагрева мерных заготовок виндук торе одновременно находятся и подвергаются нагреву несколько заготовок. По мере нагревазаготовки дискретно перемещаются вдоль индуктора от его начала к концу. Во избежание разрушения футеровки индуктора заготовками при их перемещении, заготовки располагаются на направляющих. Q . Недостатками нагревателя являются низкая стойкость направляющих в связи с ПОСТ.ОЯННЫМК нагрузками iHa истирание, невозмохоность транспортировки через индуктор по одним и тем же направляюоким заготовок переменного сечения и форм, а также перекашивание и заклинивание заготовок при дви жении их внутри индуктора, когда про изводится нагрев зал отовок, диаметр которых превосходит длину, или при п1роизводительности нагревателя более 1,5-2 т/ч нагретого металла. Известен индукционный нагреватель заготовок под пластическую деформаци которые содержат секционированный цилиндрический или овальный- индуктор в которых нагрев мерных заготовок производится при их непрерывном перемещении через кндуктор. Направляющие в ко 1струкциях этих нагревателей отсутствуют. Транспортировка заготовок осуществляется с помощью ведущих роликов, устанавливаемых между секциями индуктора 21 , Нагреватели этой конструкции обла дают несколько большим КПД из-за отсутствия потерь направляющих, исключают возможность .кострення: заготовок, однако при производительности порядка 3 т/ч нагретого металла индуктор и нагреватель становятся громоздкими, так как обладают длиной более 5 м. Кроме этого, транспортировка заготовок сложной конфигурации через нагреватель невозможна. Известен индукционный нагреватель имеющий круглый поворотный сТол, на котором укреплены цилиндрические ин56дукторы, равномерно расположенные по его окружности. Заготовки подлежащие нагреву, устанавливаются на специальные подставки, связанные с поворотным столом и соединенные с толкателями, концы которых движутся по неподвижному копиру. Поворотный стол в процессе работы нагревателя осуществляет дискретное врапщтельное движение при этом подставки с заготовками, подлежащими нагреву, с помощью толкателей вводятся внутрь цилиндрических индукторов. По завершению полного оборота поворотного стола каждая из заготовок вновь попадает на позицию загрузки-выгрузки, на которой вместе с подставкой выходит из. индуктора. На позиции загруз ки-выгрузки нагреватель снабжен двумя механическими манипуляторами, один ,из которых снимает с подставки нагретые заготовки, другой устанавливает холодные. Питание индукторов среднечастотной энергией осуществляется с помощью скользящих контактов - контактных колец, закрепленных и валу поворотного стола, и щеток 3J. Недостатками указанного нагревателя являются; малая надежность контактного устройства, подводящего ереднечастотную энергию к индукторам, малая производительность нагревателя, так как мощность подводимая к нему, ограничена скользящим контактным устройством, возможность сваривания подставок с нагреваемыми заготовками, перегрев и быстрый выход из строя подставок, а также необходимость механической обработки торцов заготовок. Известен индукционный нагреватель содержащий секционированный овальный индуктор и дополнительный индуктор,вы- полненны: в виде плоских катзопек, при этом плоские катущки расположены так, что могут подогревать каждую из сторон заготовки, предварительно нагретой в секционированном овальном индукторе. Каждая плоская катушка снабжена меАанизмом перемещения с гидравлическим приводом для регулирования зазора между заготовкой и катушкой, благодаря чему должна регулироваться степень подогрева, В качестве устройства для транспортировки заготовок применяется рольганг ГАТ. jt. .: Недостатками известного нагревателя являются принципиальная невозможность равномерного подогрева всей поверхности заготовки, обращенной к плоской катушке, малый КПД торцовых катушек (катушек с горизонтальной осью),так как; их длина в несколько раз превышает их ширину, а ширина при этом соизмерима с зазором.между катушкой и нагреваемой заготовкой, резкая зависимость КПД плоских катушек от зазора между ними и подогреваемой заготовкой, так как каждая из них, не считая полей рассеивания, заэкранирована от других трех массой заготовки, и,следовательно, к каждой из них применены закономерности, характерные для плоского индуктора без магнитрпро- вода. Известен индукционный нагреватель, содержащий индуктор, выполнен ный из двух плоских коаксиальных го ризонтальных параллельных катушек, включенных электрически встречно и установленных с возможностью взаимного перемещения .вдоль общей оси, загрузочно-разгрузочное устройство нагревателя, установленно до и после индуктора, приспособлено для тра спортировки ленточных материалов д Недостатки нагревателя - понижен ное значение КПД из-за наличия значительных лобовых частей индуктора и большие габаритные размеры из-за малого коэффициента заполнения индуктора. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является ин дукционная установка, содержащая ко пус с окном, индуктор, состоящий из горизонтальных параллельно расположенных плоских спиральных катушек, включеннык электрически встречно, у тановлеиных с возможностью относительно взаимного смещения в вертикальной плоскости, размещенный межд катушками,и сооснр с ними поворот ный стол в виде секторов и загруг зочно-разгрузочное устройство б. Недостатками известной индукцион ной установки являются пониженный КПД, обусловленный вьщелением тепла током индуцируемьм нижней катушкой электромагнитной системы в поворотном столе и уносимым охлаждающей его водой, а также За счет излучени наружными торцами заготовок в прост ранство корпуса печи, неравномернос нагрева заготовок по длине из-за яв ления кольцевого эффекта, проявляем го в секторах поворотного стола. В 564 результате этого эффекта ток, индуцн руемый в секторах, концентрируется на их внутреннем радиусе, что приводит к искажению формы поля и, соответственно,перегрену торцов заготовок обращенных внутрь электромагнитной системы. Цель изобретения - повышение коэффициента полезного действия установки. Для достижения поставленной цели индукционная установка, содерщая корпус сокном загрузки-выгрузки, индукт тор, состоящий из горизонтальных параллельно расположенных плоских спиральных катушек, включенных электрически встречно и установленных с возможностью относительного взаимного смещения в вертикальной плоскости, размещенный между катушками и соосно с ними поворотный стол в виде секторов и загрузочно-разгрузочное устройство, снабженакольцевым экраном с окном, закрепленным на одной катушке и охватывающим другую катушку, а секторы поворотного стола выполнены из немагнитного жаропрочного материала. Кроме того, секторы выполнены в вгще П-образных рамок с толщиной, определяемой из соотношения d (0,25-0,3) 503 (} - толщина материала, м; р - удельное сопротивление, U - частота тока, Гц Такое конструктивное выполнение обеспечивает повышение КПД индукционной установки, так как секторы, изготовленные из немагиитного жаропрочного материала с толщиной стенки ((0,25-0,3) 503- p/qj становятся прозрачными для эле1П$и агнитной .волны нижней кату|шсн что исключает индуцирование токов и выделения мощности в них. В то же время наличие кольцевого экрана предотвращает потери лучистой энергии в пространстве корпуса установки, образуя с футеровкой верхней катущки камеру - термостат, в которой потери на излучение отсутствуют. Кроме этого, термостатирование способствует более равномерному нагреву заготовок. Индукционный нагрев заготовок осуществляется благодаря взаимодействию поля нижней катушки с полем верхней катушки, что полностью исключает проявление кольцевого эффекта в секторах и обеспечивает более равномерный нагрев заготовок по длине. На фиг. 1 показана индукционная установка, общий вид; на фиг. 2 разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг.2. Индукционная установка содержит индуктор, выполненный в виде двух коаксиальных горизонтальных параллельных спиральных катушек, включен ных электрически встречно. Верхняя и нижняя 2 катушки индуктора выполнены из медной водоохлаждаемой труб ки. Верхняя катушка 1 заформована в теплоизоляцию 3 и по ее образующей закреплен теплоизолирующий экран 4. охватывающий нижнюю катушку 2. С помощью винта 5 и гайки 6, верхняя катушка 1 укреплена на несущей конструкции 7, через которую проходят направляющие 8 верхней катушки 1. Винт 5 через приводную шестерню 9 соединен с .приводом механизма подъема (не показан). Нижняя катушка 2 заформована в теплоизоляцию 10 и закреплена на ст ках 11. Между катушками 1 и 2 индук тора установлен поворотный стол 12, выполненньй в виде отдельных секторов 13 в виде П-образных рамок. Каж дый сектор образован из двух водоохлаяодаемых трубок 14, элактричес- ки соединенных и выполненных из немагнитного жаропрочного материала, например стали марки 20Х23Н12, с толщиной оттенки, определяемой из со отношения d (0,25-0,3) ЗОЗлГрТ В зависимости от частоты тока ка тушек толщина стенки трубки 14 выби рается в пределах 1,5-5 мм. Поворотный стол 12 крепится к ос нованию 15, которое опирается на упорный подшипник 16, закрепленный на колонне 17. Подвижная часть подшипника 16 через поворотную трубу 1 связана с механизмом 19 вращения и фиксатором 20. Конденсаторные батареи верхней и нижней катушек вынесены за пределы индукционной установки (не показаны Верхняя 1 и нижняя 2 катушки индуктора, поворотный стол 12 и механизм 19 вращения закрыты теплоизоляционным кожухом 21,. а также в теп изолирующем экране 4 прорезаны загрузочно-разгрузочные окна 22 и 23, прикрываемые дверкой 24, снабженной приводом 25 возвратно-поступательного перемещения. С целью автоматизации работ установка снабжена мани пулятором 26. Индукционная установка предлагаемой конструкции работает следующим образом. В исходном положении дйерка 24 открыта и поворотный стол 12 находится в положении, при котором один из его секторов совпадает с осью окна. Заготовка 27, подлежащая нагреву, манипулятором 26 через загрузочно-раэгрузочные окна 22 и 23 укладывается на сектор I3 поворотного стола 2. Захват манипулятора 6 вьшодится из установки, а дверка 24 закрывается. На индуктор подается напряжение. Ток, протекающий в нижней катушке 2, создает электромагнитное поле, которое благодаря прозрачности для электромагнитной волны поворотного стола 12 взаимодействует с электромагнитным полем, созданным током верхней катушки 1. Благодаря этому .взаимодействию осуществляется индукционный нагрев заготовки 27. По прошествии определенного времени, зависящего от диаметра.размеров поперечного сечения)заготовки 27, требуемой температуры нагрева и производительности установки : поворотный стол 12 поворачивается на заданный угол так, «iTo следующий сектор 13 занимает позицию против загрузочных окон 22 и 23. Фиксатор 20 строго фиксирует положения поворотного стола 12. Затем дверка 24 открывается. Манипулятор 26 укладывает на сектор 13 повооротного стола 12 очередную заготовку и захват манипулятора 26 выводится ИЗ; установки, а дверка 24 перекрывает доступ в нее. По истечении времени t поворотный стол 12 вновь повсрачнвается на заданный угол. Б подобном цикле нагреватель работает до тех пор, пока первая заготовка 27 не совершит полный оборот вместе с поворотным столом 12 и вновь не окажется против загрузочно-разгрузочных окон 22 и 23. С этого момента манипулятор 26 не только загружает на поворотный стол 12 холодные заготовки, но и удаляет нагретые. При настройке установки на определенный типоразмер заготовки регу- лируются расстояние между верхней катушкой 1 и нижней катушкой 2, время выдержки стола в заданном положении и подстроечная емкость. Использование предлагаемой индукционной установки позволит механизировать тяжёлые работы в кузнечных цехах и поднять производительно труда в раз; повысить КПД и рав 56 8 номерность нагрева для широкой номенклатуры заготовок. Годовой экономический эффект от использования предлагаемого индукционного нагревателя на одном из предприятий отрасли составит приблизительно 86 тыс.руб в год.

ШДУКЦИОННАЯ УСТАНОВКА, со-, держащая корпус с окном загрузки-вы:грузки, индуктор, СОСТОЯЩИЙ ИЗ горизонтальных параллельно расположенных плоских спиральных катушек, включенных электрически встречно и установленных с возможностью относительного взаимного смещения в вертикальной плоскости, размещенный между катушками и соосно с ними поворотный стол в ввде секторов и загрузочноразгрузочное устройство, о т л и чающая с.я тем, что, с целью повышения КПД установки, установка снабжена кольцевым экраном с окном, закрепленным на одной катушке и охватывающим другую катущку, а секторы поворотного стола выполнены из немагнитного жаропрочного материала. 2. Индукционная установка по п.1, сл о тличающая ся тем, что, с секторы поворотного стола выполнены в внде П-образных рамок с толщиной, определяемой из соотношения (} (,3) 503{pJ о - толщина материала, м; р - удельное сопротивление, Ом.м; ( - частота тока, Гц. сл сл сл а

(Риг./

Фиг. г

SS