Устройство индукционного нагрева ферромагнитного материала Советский патент 1984 года по МПК C21D11/00 

Изобретение относится к машиностроению и металлургии и может быть использовано при термической обработке ферромагнитных материалов при нагреве перед пластической деформадней и т.д.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство индукционного нагрева ферромагнитного материала, содержащее двухслойньй индуктор с неподвижной внутренней и подвижной наружной катушкой, перемещаемой вдоль неподвижной на тележке, электродвигатель, присоединенный с одной стороны подвижной катушки, и пружины, присоединенной своим первым концом с другой стороны подвижной катуки, а вторым концом - к неподвижной опоре, источник питания игздукторов, соединенный с ними через индивидуальные регуляторы, датчик температуры, присоединенный своим входом к выходу неподвижной катушки через световод, реле с перебрасывающимися контактами, через которые подвижная катушка подключается к выходу соответствующего регулятора, регулятора присоединенного к якорной цепи элекродвигателя, вход которого соединен с конечньши выключателями, задающими зону перемещения подвижной катушки PJ.

Однако известное устройство не позволяет обрабатывать заготовки в широком спектре, так как настраивается на один относительно огданиченный диапазон изменения параметро нагреваемых заготовок от партии к партии положением конечного выключателя, устанавливаемого на координате границы неоднородной нагрузки, которая изменяется в очень широких пределах при широкой номенклатуре большинства кузнечных цехов. I

Цель изобретения - повьштение производительности индукционной цечи в условиях смены номенклатуры нагреваемых изделий в широком спектре их параметров.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство индукционного нагрева ферромагнитного материала, содержащее двухслойньй индуктор с неподвижной внутренней и подвижной перемещаемой на тележке наружно катушками, электродвигатель, присоединенный с одной стороны подвижной катушки,и пружину,присоединенную

своим первьЕм концом с другой стороны подвижной катушки, а вторым концом к неподвижной опоре, источник питания катушек, соединенный с ними через два индивидуальных регулятора датчик температуры, присоединенный своим входом к выходу неподвижной катушки через световод, реле, контакты которого выполнены с возможностью подключения подвижной катушки к выходу первого регулятора, третий регулятор, присоединенный к якорной цепи электродвигателя, вход которого соединен с ко41ечными выключателями, задающими зону перемещения подвижной катушки, введены микрпроцессор, блок сопряжения, источник света, усилительный элемент, резистивная цепочка, фотоэлементы, расположенные на панели, установленной параллельно траектории движения подвижной катушки и включенные в цепь электронных ключей, управляющих контактами, которые выполнены с возможностью соединения соотве-гствующих узлов резистивной цепочки с первым входом блока сопряжения, второй вход блока сопряжения соединен с выходом датчика температуры, первый и второй выходы блока сопряжения соединены с управляющими входами первого и второго регуляторов соответственно подвижной и неподвижной катушек, третий выход соединен с реле, контакты которого выполнены с возможностью коммутации подвижной катушки с первым регулятором, четвертый выход соединен с реле, контакты которого выполнены с возможностью коммутации подвижной катушки с входом усилительного элемента, выход которого подсоединен к источнику света, расположенному на тележке подвижной катушки на одном уровне с фотоэлементами, вход и выход микропроцессора соединены с блоком сопряжения .

С помощью фотоэлементов можно автоматически дискретно перемещать задание координаты точки контроля границы неоднородной загрузки в пределах длины неподвижной катушки при смене партии нагреваемых заготовок в соответствии с координатой границы неоднородной загрузки новой партии.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства. Заготовки дискретно поступают в неподвижную катушку 1, вдоль которой с наружной стороны перемещается катушка 2, установленная на тележ ке 3 и жестко соединенная с одной стороны с валом электродвигателя 4, а с другой - с пружиной 5, прикрепленной к неподвижной опоре 6. Питание подается от источника 7 питания (преобразователь частоты ВПЧ-ЮО) через регулятор 8 на катушку 1, а через регулятор 9 - на катуШку 2. Температуру выходной заготовки контролируют с помощью датчика 10 температуры (цветовой пирометр типа Спектропир), вкод которого подведен к катушке 1 световодом,пропущенным сквозь ее витки, а выкод соединен с входом блока 11 сопряжения. Первый и второй выходы блока 11 сое динены с управляющими входами регуляторов 8 и 9. Третий выход блока 1 соединен с реле 12, которое управляет контактами 13 в цепи подвижной катушки 2. Четвертьм выход блока 11 соединен с реле 14, которое управляет контактами 15, соединяющими подвижную катушку 2 с входом усилительного элемента 16, представляющего со бой усилитель мощности и импульсным трансформатором на входе, выход элемента 16 подсоединен к источнику 17 света, находящемуся на тележке 3. Вход и выход микропроцессора 18 соединен с блоком 11 сопряжения. В ,установившемся режиме катушка 2 занимает положение, обозначенное пунктиром, являясь второй секцией катушки 1. Конечные выключатели 19 и 20 установлены на рельсах, по которым перемещается тележка 3, у входа и выхода катушки 1, а их контакты расположены в цепи управления преобразователя 21, который реализуется на базе серийного реверсивного электропривода, например,типа ПТОР. Фотоэлементы 22-24 установлены на панели 25, расположенной параллельно траектории движения тележки 3 на всем протяжении длины катушки 1 и включены в электрические цепи электронных ключей 26-28, (выполнены, например, на элементах 701Л1ЛЗЗ), управляющих соответствен но контактами 29-31. Контакты 29-31 соединяют узлы резистинной цепочки 32-34 с первым входом блока 11. Устройство работает следующим образом. Предварительно рассчитанные координаты границы неоднородной загрузки в стационарном режиме для всех обрабатываемых партий вводятся в ППЗУ (перепрограммируемое запоминающее устройство, которым комплектуется микро-ЭВМ Электроника С5-11) микропроцессора 18. При начале обработки новой партии оператор на пульте набирает соответствующий ей код, по которому в микропроцессоре 18 определяется нужная координата. Затем в ходе работы катушки 2 в режиме датчика неоднородной загрузки (при этом микропроцессор 18 через блок 11 организует размыкание контактов 13 и замыкание контактов 15, выдавая соответствующие команды на реле 12 и 14) при прохождении подвижной катушкой этой границы наведенная в ней потбком неподвижного индуктора ЭДС скачком изменяется, что приводит к появлению светового импульса на выходе источника 17 света. Световой импульс воспринимается одни из фотоэлементов 22-24, который в данный момент находится в зоне освещения, определяемой величиной отражателя в источнике 17, при этом электрическая проводимость его стремится к бесконечности, что приводит к включению соответствующего ключа 25-28, замыкание контакта которого 29-31 определит величину потенциала на первом входе блока 11. Блок 11 преобразует этот потенциал в двоичный код, по которому в микропроцессоре 18 производится оценка положения подвижной катушки 2 (справа или слева от границы неоднородной загрузки в стационарном режиме для данной партии) путем сравнения с введенным в начале процесса в ППЗУ кодом и в зависимости от знака отклонения выбирается согласное или встречное подключение катушки 2 к выходу регулятора 9. Реле 12, управляемое из микропроцессора 18 через блок 11, переводит . контакты 13 соответственно в положение I (согласно) или положение П (вс речно); I - при отклонении границы вправо (загрузка недогрета), П- при отклонении границы влево (загрузка перегрета). При многократном совпадении кода, получаемого

преобразованием потенциала на первом входе блока 11 и кода для данной партии в ТГОЗУ 18 переходной процесс считается закончившимся и катушка 2 переводится в положение, обозначенное пунктиром путем отключения электродвигателя 4, которьй обеспечивает возвратно-поступательное движение катушки 2 в переходном режиме, причем реверс электродвигателя 4 осуществляется при достижении тележкой 3 конечного выключателя 19 и 20 через регулятор 21. На основании сигнала, получаемого с датчика 10 темпе.ратуры, из микропроцессора 18 выдается через блок 11 управляющий сигнал на управляющие входы регуля,торов 8 и 9, которые обеспечивают нагрев выходной заготовки по локально-оптимальному алгоритму.

Экономическая эффективность от внедрения изобретения составит 8 тыс. руб. (год на одну установку за счет увеличения производительности индукционной печи путем ее наискорейшего вывода на установившийся режим работы, а также уменьшения эксплуатационных расходов, связанных с перенастройкой нагревательной установки при смене, партии заготовок за счет автоматического изменения задания координаты границы неоднородной загрузки для стационарного режима нагрева новой партии.

УСТРОЙСТВО ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ФЕРРОМАГНИТНОГО МАТЕРИАЛА, содержащее двухслойный индуктор с неподвижной внутренней и подвижной перемещаемой на тележке наружной ка-тушками, электродвигатель, присоединенный с одной стороны подвижной катушки, пружину, присоединенную своим первым концом с другой стороны подвижной катушки, а вторым концом к неподвижной опоре, источник питания катушек,-соединенный с ними через два индивидуа.ггьных регулятора, датчик температуры, присоединенньй своим входом к выходу неподвижной катушки через световод, реле, контакты; которого выполнены с возможностью подключения подвижной катушки к выходу первого регулятора, третий регулятор, прнс единенный к якорной цепи электродзигателя, вход которого соедикен с конечными . выключателями, задающими зону перемещения подвижной катушки, о т л ич а ю щ ,е е с я тем, что, с целью повышения производительности индукционной печи в условиях смены номенклатуры нагреваемых изделий в широком спектре их параметров, в него введены микропроцессор, блок сопряжения, источник света, усилительный элемент, резистивная цепочка, фотоэлементы, расположенные на панели, установленной параллельно траектории движения подвижной катушки, и включенные в цепь электронных ключей, управляющих контактами, которые выполнены с возе можностью соединения соответствующих узлов резистивной цепочки с пер(Л вым входом блока сопряжения, второй вход блока сопряжения соединен с выходом датчика температуры, первый и второй выходы блока сопряжения соединены с управляющими входами первого и второго регуляторов соответственно подвижной и неподвижной катушек, третий выход соединен с реле, контакты которого выполнены с возможностью коммутации подвижной катушки с первым регулятором, четвертый выход соединен с реле, контакты которого выполнены с возможностью коммутации подвижной катушки с входом усилительного элемента, выход которого подсоединен к источнику света, расположенному на тележке подвижной катушки на одном уровне с фотоэлементами, вход и выкод микропроцессора соединены с блоком сопряжения .