Индукционная установка Советский патент 1988 года по МПК C21D1/42 H05B6/36 

Ih

(Л

27

|со с

ю ю

Фи.г1

и нижней 4, каждая из которых вьшол- нена из двух концентрично расположенных секций: верхняя - из секций 5, 6, а нижняя - из секций 7, 8, Наружные секции 6, 8 каждой катушки имеют на 1-2 витка меньше, чем внутренние секции 5,7, Расстояние между секциями 5,6 и 7,8 составляет 0,1-0,25 ширины а обмотки индуктора. Секции 5, 6 и 7,8 включены встречно, а секции 5,7 и 6,8 - согласно. Под нижней катушкой 4 установлен поворотный

стол 19, имеющий равномерно расположенные по его окружности вращающиеся секторы 20, имеющие конусные выступы для центровки заготовок. Оси вращения секторов 20 смещены относительно середины ширины обмотки индуктора к его оси. Расстояние от оси индуктора до осей вращения секторов определяется из соотношения ,5D-(0,2-0,6)h при ,2-6, где D - средний диаметр индуктора; h - расстояние между катушками. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к индукционному нагреву кольцевых заготовок под пластическую деформацию. Цель изобретения состоит в повышении равномерности нагрева кольцевых заготовок. Индукционная установка содержит корпус 1 с индуктором 2, обмотка которого состоит из двух;горизонтальных параллельно расположенных плоских спиральных катушек: верхней 3

1

Изобретение относится к индукционному нагреву кольцевых заготовок под пластическую деформацию или термообработку и может быть использовано в кузнечном или термическом производствах любой отрасли промышленности.

Цель изобретения - повышение равномерности нагрева кольцевых заготовок .

На фиг. 1 представлен индуктор, обоцш вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Индукционная установка содержит корпус 1 с индуктором 2, обмотка которого состоит из двух горизонтальны параллельно расположенных плоских спиральных катушек: верхней 3 и нижней 4, Каждая катушка вьтолнена из двух концентрично расположенных секций; верхняя - из секции 5 и 6, а нижняя - соответственно из секций 7 и 8. Наружные секции 6 и 8 катушек 3 и 4 имеют на 1-2 витка меньше, чем внутренние секции 5 и 7, а расстояние 1 между секциями 5-7 и 6-8 сое- тавляет 0,1-0,25 ширины а обмотки индуктора. Секции 5, 6 и 7,8 включены встречно, а секции 5, 7 и 6, 8 - согласно. Секции 5 и 6 ивдуктора за- формованы в теплоизоляцию 9 и по ее образующей закреплен теплоизолирующий экран 10, охватывающий секции 6 и 8. В экране 10 прорезано загрузоч- но-разгрузочное окно 11. Верхняя катушка 3 посредством винтов 12 и гаек 13 закреплена на металлоконструкции 14 с возможностью вертикального перемещения.

5

0

5

0

5

Секция 7 нижней катушки 4 зафор- мована в теплоизоляцию 15 и крепится через колонну 16 к металлоконструкции 14. Секция 8 нижней катушки 4 заформована в теплоизоляцию 17 и закреплена на стойках 18.

Под нижней катушкой 4 установлен поворотньй стол 19, к которому прикреплены сектбры 20 поворотного стола, выполненные в виде, например, П-образных рамок из немагнитного жаропрочного материала. Секторы 20 поворотного стола 19 снабжены индиви- дуаль ными приводами 21 вращения и имеют конусные выступы 22 для центровки кольцевых заготовок.

Оси вращения секторов 20 смещены относительно середины ширины обмотки индуктора к оси его. Расстояние от оси индуктора до оси вращения секторов определяется из соотношения 1 0,5b-(0,2-0,6)h при ,2-6, где D - средний диаметр индуктора, а h - расстояние между катушками. При D/a 2,2 значительно увеличиваются потери в витках катушки из-за усиления кольцевого эффекта в самих катушках индукторов, что приводит к резкому снижению КПД установки. При спиральность начинает сказываться значительно слабее, что позволяет получить симметричное распределение удельных мощностей в кольцевых заготовках с меньшей величиной смещения оси вращения секторов, но при этом значительно растут габариты установки, что ведет к отклонению параметров нагрева от оптимальных (значительное увеличение времени нагрева или значительное уменьшение коэффициента заполнения индуктора), что также приводит к уменьшению КПД установки. При ,5D-0,6h смещение заготовки к оси индуктора оказывается значительным, что приводит к ослаблению поля на участке заготовки, обращенной к центру индуктора, и соответственно к увеличению неравномерности ее нагрева, при l 0,5D -0,2h величина смещения оказывается настолько мала, что практически не , влияет на выравнивание нагрева заготовки.

Выполнение катушек индуктора из двух концентрических секций с разным числом витков позволяет перераспределить токи между секциями, увеличив напряженность магнитного поля в рабочей зоне наружньк секций, по сравнению с рабочей зоной внутренних секций, что также приводит к увеличению плотности тока на участке кольца, обращенного к наружной части обмотки индуктора, и соответственно к вырав- диванию распределения удельных мощностей в заготовке по ширине обмотки индуктора.

Экспериментально было получено, что число витков наружных секций должно быть на 1-2 меньше числа витков внутренних секций. Большее уменьшение числа витков в наружной секции приводит к недопустимому увеличению нагрева участков заготовок вблизи наружной части обмотки индуктора.

Установка секторов поворотного стола с возможностью вращения вокруг своих осей позволяет при вращении заготовки изменять положения ее участков в индукторе, чередуя различные зоны усиленного и ослабленного нагрева. При равномерном распределении удельных мощностей в заготовке п ширине обмотки индуктора, благодаря вращению, достигается равномерный нагрев кольцевых заготовок.

Кроме того, при включении секций одной катушки встречно друг другу и согласно с соответствующими секциями другой катушки индуцируемьй ток распределяется в заготовке по траекториям, близким к круговым, благодаря чему удельная мощность распределяется равномерно по торцам заготовки, разведение секции катушек индук10

5

0

5

0

5

0

5

0

5

тора на расстояние, равное 0,1-0,25 ширины обмотки индуктора, сохраняет его высокий К1Щ.

ПоворотньпЧ стол 19 опирается на упорный подшипник 23, закреплеиньй на колонне 24. Подвижная часть подшипника 23 через поворотную трубку 25 связана с механизмом 26 вращения .

Конденсаторная батарея индукционной установки вынесена за ее пределы (не показана).

С целью автоматизации работы уста- HOBKd снабжена загрузочно-разгрузоч- ным манипулятором 27.

Индукционная установка предлагаемой конструкции работает следующим образом.

В исходном положении один из секторов 20 находится в зоне загрузочно- разгрузочного окна 11. Привод вращения сектора не работает. Кольцевая заготовка 28, подлежащая нагреву, манипулятором 27 через загрузочное окна 11 укладывается на сектор 20 в фиксированное конусными выступами 22 положение. Манипулятор выводится из установки.

На индуктор 2 подается напряжение, и одновременно включаются приводы вращения секторов. Заготовка 28 приходит во вращение. Токи, протекающие в секциях 5 и 6 верхней катушки 3 и в секциях 7 и 8 нижней катушки 4, создают злектромагнитное поле, которое, взаимодействуя с вращающейся заготовкой 28, индуцирует в последней вихревые токи, осуществляющие ее нагрев.

По прошествии определенного времени, пропорционального времени нагрева заготовки 28 до требуемой температуры с заданной производительностью установки, поворотньй стол 19 поворачивается на заданньш угол так, что следующий сектор 20 занимает позицию у загрузочного окна 11, при этом привод 21 вращения этого сектора отключается. Манипулятор 27 укладывает на сектор 20 очередную заготовку 28 и выводится из установки, после чего включается привод 21 вращения этого сектора. По истечении определенного времени поворотный стол 19 вновь поворачивается на заданньш угол. В подобном цикле установка работает до тех пор, пока первая заготовка 28 не совершит полный оборот вместе с пово

ротным столом 19 и вновь не окажется против загрузочного окна 11. С этого момент манипулятор 27 не только загружает на поворотный стол 19 холодные заготовки, но и удаляет нагретые.

При перестройке установки на другой типоразмер заготовки 28 регулируются расстояния между секциями 5 и 6 верхней катушки и секциями 7 и 8 нижней катушки, положения конусных выступов 22 центрирующих заготовку 28, времени выдержки стола в заданном положении и,подстроечные емкости.

Использование предлагаемой индукционной установки позволяет автоматизировать тяжелые работы в кузнечных цехах, связанные с нагревом массивных кольцевьрс заготовок под раскатку, поднять производительность труда в 4 раза, заменить пламенный нагрев на электронагрев, сократить расход металлопроката.

Формула изобретения

3

5

Q

0

5

материала в виде П-образных рамок, кольцевой экран с окном, закрепленный на одной из катушек и охватывающий другую катушку, и загрузочно- разгрузочное устройство, отличающаяся тем, что, с целью повышения равномерности нагрева кольцевых заготовок, каждый сектор поворотного стола установлен с возможностью вращения вокруг осей, расположенных от оси стола на расстоянии, выбранном из выражения

,5D-(0,2-0,6)h при ,2-6, где 1 - расстояние от оси индуктора

до осей вращения секторов, м; D - средний диаметр индуктора, м; h - расстояние между верхней и нижней катушками индуктора, м;

а - ширина обмотки индуктора, м, и вьшолнены с равноудаленными от оси вращения центрирующими выступами, а каждая катушка выполнена из двух концетрических секций, причем наружные секции катушек имеют на 1-2 витка меньше внутренних.

15

Vuz. 2