Трехфазный индуктор для сквозного нагрева длинномерных изделий Советский патент 1984 года по МПК H05B6/36 

,5 /«

OijOLjL JLi

ТРЕХФАЗНЫЙ ИНДУКТОР ДЛЯ СКВОЗНОГО НАГРЕВА ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержащий по меньшей мере три установленные по одной оси на общем основании цилиндрические секции, витки которых выполнены из проводника с одинаковым размером трубки вдоль оси индуктора, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения равномерности нахрева изделий в осевом направлении, каждая секция выполнена из трех участков, длина крайних из которых составляет 0,50,75 внутреннэго диаметра витков среднего участка, а внутренний диаметр витков кратких участков на 10-15% меньше внутреннего диаме тра витков среднего участка, при этом шаг намотки витков крайних участков на 13-16% меньше шага намоггки (Л витков среднего участка.

иг.1

СП

г /

Изобретение относится к индукционному нагреву и может быть испальэовано преимущественно при нагреве ллинномерных (более 2000 мм) заготовок под пластическую деформацию, например, под резку сортового проката на пресс-ножницах.

Известны индукторы для периодического нагрева заготовок с постоянным шагом намотки витков и постоянным диаметром, состоящие из токопровода, выполненного в виде водоохлаждаемой спирали из медной трубки, заформованной в жаростойкий бетон, при этом электроконтактные выводы и выводы напора и слива воды размещены вне футеровки. Длина известных индукторов не пр евышает 1400 мм 1 .

Недостатком таких индукторов при использовании их для нагрева длинномерных заготовок является сложность технологии футеровки и ее низкая механическая прочность. Это усугубляется тем, что индукторы, например, для нагрева проката перед резкой на пресс-ножницах должны иметь длину 7000 мм.

Кроме того, такие индукторы неудобны Б эксплуатации, так как нарушение целостности одного из витков приводит к выходу из строя всего индуктора.

Наиболее близким к предлагаемому является трехфазный индуктор для .сквозного нагрева длинномерных изделий, содержащий по меньшей мере три установленные по одной оси на общем основании цилиндрические ,секции, витки 1соторых выполнены из проводника с одинаковым размером трубки вдоль оси индуктора. Известныиндуктор состоит из 12 унифицированных секций с равномерным шагом намотки витков и постоянным диаметром катушек по всей длине секций,заформованных в жаростойкий бетон и собранных на общем основании таким образом, что торцовые части футеровки секций стыкуются. При этом расстояние между крайними витками стыкующих ся секций значительно превышает зазо между витками секции. Электроконтактные выводы и выводы системы охлаждения находятся вне футеровки. Индукто снабжен общей направляющей, закрепляемой к раме нагревателя. Шаг намотки витков постоянен и равен 1,2-1,3 ширины витка 2 ,

Индуктор работает следующим образом. Включается подача электроэнергии. При этом в каждой секции индуктора и размещенной в ней части заготовки возникает поток электромагнитной индукции, величина которого является постоянной в среднем участке секции и уменьшается на 30-40% в

концевых частях. Уменьшение величины ио1ока начинается на расстоянии 0,15-0,20 длины секции от стыкующихся торцов секции. Вследствие этого температура части заготовки, находящейся, в зоне стыков (ширина полосы 50-80 мм), ниже заданной на 150180°С.

При использовании индуктора для нагрева длинномерных изделий, когда количество секций равно h , количество стыков секций равно п -1. Так, например, при нагреве штанг передд резкой на пресс-ножницах в индукторе содержится 11 стыков.

Наличие холодных полос в заготовке снижает стойкость инструмента при резке на пресс-ножницах ипрокатке на станках на 40-50%, а при ковке на молотах и радиальнЪ-ковочных машинах вообще не позволяет получить поковку заданной формы.

Таким образом, недостатком известного индуктора является неравномерность нагрева по длине заготовки

Цель изобретения - повышение равномерности нагрева длинномерных загтовок в осевом направлении.

Поставленная цель достигается тем, что в трехфазном индукторе для сквозного нагрева длинномерных изделий, содержащем по меньшей мере три установленные по одной оси на общем основании цилиндрические секции, витки которых выполнены из проводника с одинаковым размером труб ки вдоль оси индуктора, каждая секция выполнена из трех участков, длина крайних-из которых составляет 0,5-0,75 внутреннего диаметра витков среднего участка, а внутренний диаметр витков крайних участков на 10-15% меньше внутреннего диаметра витков среднего участка,при этом шаг намотки витков крайних участков на 13-16% меньше шага .намотки витков среднего участка.

На фиг. 1 представлен индуктор, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1} на фиг. 3 - диаграмма распределения температуры по длине заготовки в стыкающихся секциях.

Индуктор состоит из нескольких (не менее трех) секций 1, установленных на общем основании 2. На основании 2 закреплена направляющая 3, проходящая через полости 4 всех секций 1. Каждая из секций 1 содержит цельносварную токопроводящую спираль 5, выполненную из медной трубки с различным шагом намотки витков и различным внутренним диаметром витков. Концевые участки спирали 6 и 7 выполнены с внутренним диаметром витков 8 на 10-15% меньше внутреннего диаметра 9 витко

среднего участка 10, ц шаг 11 ЕНПМОТки витков концепых участков б и 7 меньше шага 12 намотки витков среднего участка 8 на 13 - 16%. Токопроводящая спираль 5 заформована в жаростойкий бетон 13 и снабжена электроконтактными колодками 14 и штуцерами 15 для подключения к системе охлсокдающей воды (не показана)

Индуктор работает следующим образом.

В полости 4 секций 1 индуктора на направляквдую 3 помещается нагреваемая заготовка 16. Электроконтакт ные колодки 14 присоединяются к источнику пеЕ-еменного тока (не показан) , а штуцеры - с системе охлаждающей воды. Включается подача электроэнергии и воды. При этом в каждой секции 1 индуктора и размещенной в ней части заготовки 16 воз никает поток магнитной индукции, создающий нагрев заготовки 16. Как видно из диаграммы распределения темпбратуры Т°С по длине заготовки 6-5(фиг. 3) в начальной стадии нагрева длительностью 0,3 - 0,4-от установленного общего времени нагрева температура 17 части заготовки 16, расположенной под средним участком 10 секции 1, нарастает равномерно и одинаково по всей протяженности участка 10 и достигает, например, 760°С, а температура 18 части заготовки 16, расположенной под конце.. FLl ul J.°J J°

S(yУХ х учху усуyyX XA

12

выми участксЦуШ fi 1 7, прс;.ьп.-ь1ет ее на 90 - , т.е. на 10 -- 1ЬЧ, благодаря повьгцеипю напряжен.ности fiarHHTHOfo поля на единицу длины, а счет уменьшения шага 11 намотки БИТКОВ и увеличения коэффициента

полезного действия, за счет уменьшения диаметра 9 витка. При этом температура 19 части заготовки 16, находящейся под стыком двух сосед0 них секций 1, т.е. вне витков.концевых участков 6 и 7, ниже температуры части заготовки 16, находящейся под средним участком 8 секции 1, на 150 - 180°С.

5

По истечении начальной стадии нагрева и до окончания установленного времени нагрева, температуры недогретой и перегретой частей заготовки 16, за счет действия механизма теплопроводности выравниваются и

0 достигают средней заданной величины 20, приблизительно .

Использование предлагаемого индуктора позволит снизить расход энергии при нагреве заготовок под

5 пластическую деформацию и резку, снизить расход металла от угара в окалину и обезуглероженного слоя,, повысить на 40 - 50% стойкость деформирующего инструмента, а именно:

0 ножей пресс-ножниц, валков прокатных станков и штамповой оснастки радиально-ковочных машин, снизить трудоемкость нагревательных операций.

7 «

V

Фиг.г