Устройство для электронагрева полых толстостенных изделий Советский патент 1978 года по МПК H05B5/18 C21D1/12 

1

Изобретение относится к области нагрева металлов, в частности к устройствам для нагрева толстостенных полых изделий.

Известны устройства для нагрева трубных изделий или полых сосудов, содержащие кольцевые нагреватели (индукторы), расположенные с зазором в осевом направлении.

Эти устройства не позволяют получить равномерное распределение температур в зоне нагрева при использовании их для толстостенных полых изделий.

Наиболее близким к изобретению является устройство для двустороннего нагрева толстостенных изделий, например труб, содержащее две установленные концентрично с зазором для размещения между ними нагреваемого изделия группы нагревателей, например труб, содержащее две установленные концентрично с зазором для размещения между ними нагреваемого изделия группы нагревателей, каждая из которых выполнена в виде по меньшей мере двух расположенных в один ряд и установленных с зазором друг от друга нагревательных элементов, изогнутых по форме нагреваемого изделия.

Недостатком известного нагревательного устройства является то, что оно не обеспечивает равномерное температурное поле при зональной термической обработке, например, крупногабаритных толстостенных полых изделий особенно таких, у которых имеются патрубки, приливы или другие массы металла вблизи обрабатываемого участка (зоны сварного соединения). Нри использовании дл:1

тепловой обработки нагревательного устройства известной конструкции возникают значительные температурные градиенты и, следовательно, термические напрял ;ения, уровень которых может достигать и даже превышать предела текучести. Недопустимый уровень термических напряжений, как правило, является причиной образования трещин и другмч дефектов в металле сосуда. Целью изобретения является получение

равномерного температурного поля в обрабатываемой зоне толстостенного полого изделия. Ноставленная цель достигается тем, что элементы групп установлены друг относительно друга в шахматном порядке, внутренняя группа снабжена дополнительным рядом нагревательных элементов, и оба ее ряда расположены симметрично относительно оси симметрии наружной группы с зазором, а соотношения размеров нагревательных элементов и зазороз мелчду ними и их рядами взяты следующими:

/(/)I(L).

/ -Я, 3

30 где /г - зазор между рядами;

Я - размер нагревательного элемента

вдоль оси изделия;

I - зазор между нагревательными элементами внутренней группы; / - зазор между нагревательными элеметами наружной группы; L - размер нагревательного элемента внутреннего ряда в направлении по периметру изделия;

L - размер нагревательного элемента наружного ряда в направлении по периметру изделия.

На чертеже показано устройство для электронагрева полых толстостенных изделий, сборка которого осуществляется непосредственно на изделии в зоне, подлежащей термической обработке.

Устройство для электронагрева включает в себя наружную группу 1 нагревательных элементов и внутреннюю группу 2 нагревательных элементов.

Нагревательные элементы имеют одинаковую мощность при нагреве гладких полых изделий и могут иметь различную мощность, когда вблизи от нагреваемой зоны имеются массы металла, которые требуют более интенсивных источников энергии.

Нагревательные элементы, например плоские панели, состоящие из ленты высокого сопротивления и теплоизоляции, имеют соответствующие клеммы для подвода электроэнергии и специальные скобы (хомуты) для крепления их к направляющим осям 3. Снаружи и внутри по периметру изделия с одной и с другой стороны нагреваемого участка имеются сборные из секторов опоры 4, каждая из которых выполнена в виде жесткого замкнутого кольца. Секторные опоры являются несущими, на них крепятся все детали устройства.

К опорам прикреплена система экранов 5 для уменьшения тепловых потерь, или вместо экранов может быть использована теплоизолирующая оболочка. Элементы между собой могут электрически соединяться последовательно или параллельно, они также могут быть объединены в отдельные тепловые зоны как по контуру, так и в осевом направлении. Устройство для электронагрева полых толстостенных изделий работает следующим образом.

Нагревательные элементы, входящие в наружную и внутреннюю группы, образуют локальные тепловые потоки, направленные на

тепловоспринимающую поверхность изделия, а максимальная плотность теплового потока приходится по центру каждого элемента.

Заданное взаиморасположение нагревательных элементов и соотношение их геометрических размеров позволяет создать по контуру изделия стационарное «пилообразное тепловое поле, состоящее из направленных навстречу друг другу тепловых потоков.

Вокруг элементов электронагревательного устройства создаются связанные с ними зоны сбалансированного теплообмена, которые исключают образование сплошных не управляемых тепловых потоков и способствуют более равномерному нагреву изделия.

Формула изобретения

Устройство для электронагрева полых толстостенных изделий, например труб, содержащее две установленные концентрично с зазором для размещения между ними нагреваемого изделия группы нагревателей, каждая из которых выполнена в виде по меньшей мере двух расположенных в один ряд и установленных с зазором друг от друга нагревательных элементов, изогнутых по форме нагреваемого изделия, отличающееся тем, что, с целью повышения равномерности нагрева, элементы групп установлены друг относительно друга в шахматном порядке, внутренняя группа снабжена дополнительным рядом нагревательных элементов и оба ее ряда расположены симметрично относительно оси

симметрии наружной группы с зазором, а соотношения размеров нагревательных элементов и зазоров между ними и их рядами взяты следующими:

h H, /(Г) 1(Г),

где h - зазор между рядами;

Я - размер нагревательного элемента

вдоль оси изделия;

I - зазор между нагревательными элементами внутренней группы; L - размер нагревательного элемента внутреннего ряда в направлении по периметру изделия;

L - размер нагревательного элемента наружного ряда в направлении по периметру изделия;

Г - зазор между нагревательными элементами нагружной группы. ттщттщ . - --1-- I ., ;.:, ,, .--..jrufar - - .-- , . ,,,,:. .-:/--ц/ 7J /. //////////I // / / //А/// ; . //////О.:: .- 1 } Q /Х--//7 г /,--. // //г //// JI / ./ ///у . - - ь V, 1Й35ЖИ -