Устройство для индукционного нагрева слябов Советский патент 1991 года по МПК H05B6/36 

Изобретение относится к электротермии, а конкретнее к области индукционного нагрева заготовок прямоугольного поперечного сечения (слябов, блюмов и т. п.) перед прокаткой.

Цель изобретения - снижение электродинамических вибраций, уменьшение габаритов и веса.

На фиг. 1 представлено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг 3 - устройство, вид сбоку с элементами фиксации его торцовой поверхности; на фиг. 4 - мгновенная физическая картина электромагнитного поля и электродинамических усилий заявляемого устройства.

Устройство для индукционного нагрева содержит многовитковые нагревательные катушки 1-3. выполненные в виде прямоугольных соленоидов, витки которых изготовлены из профилированной медной трубки и изолированы обмоткой из лакоткани или киперной ленты, пропитанной бакелитовым лаком. Каждая катушка устройства содержит длинные прямолинейные проводники, образующие по две боковые поверхности наибольшей площади. а и 16 - у катушки 1; 2а, и 26 - у катушки 2; За и 36 - катушки 3. Нагревательные катушки 1-3, установлены вплотную друг к другу таким образом, что поверхности 16 и 2а, а также 26 и За плотно примыкают друг к другу через изоляционный слой 4 (в данном случае склеены эпоксидным компаундом по всей площади). Во внутренней полости катушек расположены нагреваемые слябы 5, а по периметру соленоидов проложена тепловая изоляция 6. Слябы установлены на изолирующих площадках 7, которые соединены с гидравлическим подъемным механизмом 8. Сверху нагревательные катушки 1-3 закрысл

С

о сь ю о

|00

сл

ты тепло- и звукоизолирующими крышками 9. Левая 1а и правая 36 торцовые поверхности крайних катушек 1 и 3 зафиксированы поперечными 10 и продольными 11 балками из прочноготоконепроводящего материала. Поперечные балки 10, пересекающие длинные проводники крайних катушек под прямым углом, жестко соединены суказанными проводниками при помощи болтов 12. Катушки стянуты вместе стальными шпильками 13. К.- овальным частям витков нагревательных катушек припаяны силовые отводы 14, которые выведены на переднюю сторону устройства. С задней стороны устройства смонтированы входные и выходные штуцера 15 системы водоохлаждения катушек.

Устройство работает в периодическом или постадийном режиме нагрева. В начальный момент времени слябы 5 с помощью механизма загрузки-выгрузки 7 и 8 одновременно поступают во внутреннюю полость катушек 1-3 и по мере достижения заданной конечной температуры одновременно выгружаются из них в случае периодического нагрева, или последовательно перемещаются из одной катушки в другую при постадийном режиме нагрева. В постадийном режиме нагрева для пуска устройства могут быть использованы ложные слитки, которыми на период пуска загружаются катушки 2 и 3.

Мгновенная физическая картина электромагнитных и электродинамических явлений, происходящих во время работы устройства, изображена на фиг. 4, где обозначены:

Н, 12-условное направление соответственно индуктирующего тока нагревательной катушки и индуцированного тока в слитке;

Ф- основной магнитный поток нагревательной катушки;

Ф0 - магнитный поток рассеяния нагревательных катушек;

Fp -.направление действия распирающих электродинамических усилий, возника- ющик в результате взаимодействия индуктирующих токов И с индуцированными токами 2

FC - направление действия электродинамических усилий, возникающих в результате взаимодействия собственных индуктирующих токов i вплотную расположенных проводников соседних катушек между собой.

В любой момент времени длинные проводники катушек испытывают периодическое воздействие распирающих электродинамических сил Fp, возникающих

вследствие электромагнитного взаимодействия токов индуктора h и вихревых токов в загрузке I-2, Из-за встречного направления токов h и 2 проводники катушек отталкиваются от нагреваемых ими слябов (фиг. 4). Кроме того, токи И, протекающие по проводникам, расположенным вплотную друг к другу, но относящимися к равным катушкам, взаимодействуют между собой и порожда0 ют электродинамические усилия FC, направленные в ту же сторону, что и Fp из-за одинакового направления токов И в примыкающих друг к другу проводниках соседних катушек Наличие жесткой механической

5 связи между примыкающими плоскими поверхностями 16 и 2а, 26 и За катушек 1, 2, 3 обеспеченной по всей их площади компаундом 4, приводит к тому, что связанные между собой поверхности 16 и 2а, 26 и За

0 образуют монолитные конструктивные узлы устройства, своего рода перегородки, разделяющие внутреннее полости катушек.

Поэтому силы Fp и FC, действующие, например, на монолитную перегородку

5 со стороны электромагнитного поля катушки 1, взаимно уравновешиваются (компенсируют ся) силами Fp и Fc. действующими на эту перегородку со стороны поля катушки 2. и т. д. Тем самым достигается

0 эффект скомпенсированного силового воздействия на жестко связанные плоские поверхности проводников соседних катушек устройства. При равенстве электрической мощности нагревательных катушек, а так5 же при одинаковых прочих параметрах (геометрии катушек, числе их витков) вибрация связанных плоских поверхностей проводников (перегородок) 1б-2а, 2б-3а полностью прекращается

0 Если же мощности катушек устройства не одинаковы, то полной компенсации вибраций связанных поверхностей достичь не удается, при этом звуковые волны, излучаемые этими поверхностями, в производст5 зенное помещение не проникают, а поггощаючся во внутренней полости катушек 1-3 футеровкой 6, тепло- и звукоизолирующими крышками 9, и размещенными внутри катушек слябами 5.

0 Некоменсированное силовое воздейст- вие в виде распирающих усилий Fp испытывают внешние торцовые поверхности проводников устройства 1а и 36, гашение вибраций которых осуществляется систе5 мой поперечных 10 и продольных 11 балок, повышающей изгибную жесткость торцовых проводников,

Установка катушек вплотную друг к другу наибольшими боковыми сторонами усиливает магнитную связь катушек, поскольку

сокращается путь следования магнитного потока из одной катушки в другую, и уменьшается магнитное сопротивление устройства. Поэтому предложенное устройство обладает более высоким коэффициентом мощности и электрическим кпд, что позволяет обеспечить заданную производительность натревл при меньшей электрической мощности, подводимой к нагревательным катушкам. Последнее т ак- же снижает виброэктивность индукционного нагревателя.

Технико-экономический эффект от внедрения предложенного изобретения за- ключаетсл в снижении вибраций и шума, создаваемого устройством, и улучшении условий труда обслуживающего персонала, в уменьшении габаритов, веса и материалоемкости устройства, экономии прпизводс - венной площади. Например, для устройства, содержащего три индуктирующие катушки и предназначенного для нагрева слябов, максимальный размер

5 0

которых дости аег 10 м снижение уровня изучаемой звуковой мощности и уровня звукового давления составляет в среднем соответственно 25-28 дБ и 5-8 дБ при одновременном уменьшении габаритов, осел и материалоемкости устройства в 2 -3 pd.ja

Формула изобретения

Устройство для индукционного нагрева слябов, содержащее по меньшей мепе две прямоугольные соленоидные МНОГОПИТКОВЫР нагревательные катушки, оси которых параллельны, катушки обращены одна к другой одной из боковых сторон, включены между собой встречно и механически стянуты элементам крепления, отличающееся тем, что. с целью снижения электродинамических вибрации, уменьшения габаритов и массы, указанные катушки примыкают одна к другой через изоляционный слой наибольшими из боковых сторон.

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является снижение электродинамических вибраций, уменьшение габаритов и веса. В индукционном нагревателе слябов с прямоугольными катушками, соединенными встречно, стяжка катушек осуществляется по наибольшим из боковых сторон катушек, при этом катушки располагают близко друг к другу через изоляционный слой, что позволяет усилить взаимодействие магнитных полей соседних катушек. 5 ил.

13

11

13

9

ш

л

v-v

1 ™ф

Ы

W

9806991