Индуктор для нагрева металлическихзаготовок под пластическуюдеформацию

Индуктор для нагрева металлическихзаготовок под пластическуюдеформацию

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИ:КОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Сееоз Советских

Социалист ические

Республик

<>815976 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлемо 041078 (2! ) 2670860/24-07 с присоединением заявки Нов (51)М. Кл.

Н 05 В б/36

С 21 0 1/06

Государственный комитет

СССР ио дмам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2ЗОЗ81, Бюллетень Н911 (53) УДК 621. З65.

° 511(088.8) Дата опубликования описания 10, 04. 81

В.А.Водажков, Л.Л.Кочергин, Д.Л.Зубе, О.A.Коченюк-.... и Т.Г.Коченюк ("".; д

1:-, ":., I

" "."Л "™ ь3

* Е

1;1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ИНДУКТОР ДЛЯ НАГРЕВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

ЗАГОТОВОК ПОД ПЛАСТИЧЕСКУЮ ДЕФОРМАЦИЮ

Изобретение относится к электротермии, в частности к индукционному нагреву, и предназначается для сквозного нагрева металлических заготовок, например под пластическую деформацию.

Известен индуктор, выполненный из двух плоских прямоугольных соосных горизонтальных катушек, включенных электрически встречно и установленных с воэможностью взаимного перемещения 10 вдоль их общей оси. Этот индуктор может быть использован для нагрева осесимметричных заготовок.

В нем возможны два варианта нагрева: нагреву подвергают заготовки 15 длиною не более ширины внутреннего окна катушек индуктора; нагреву подвергают заготовки длиною равной ширине катушек индуктора (11 .

30

Однако, обеспечивая равномерный нагрев заготовок по длине, индуктор из-эа развитых лобовых частей обладает КПД ниже 40-50%, а во втором случае, обладая электрическим КПД не ниже, чем КПД известных индукторов (70%), не обеспечивает равномерного нагрева заготовок но длине, что проявляется в перегреве концов заготовок.

Наиболее близким по конструктивным признакам является индуктор для нагрева металлических заготовок под пластическую деформацию, содержащий две заключенные в футеровку плоские прямоугольные спиральные катушки, намотанные с переменным шагом, уменьшающимся к ее внутреннему диаметру, установленные параллельно друг другу на общей вертикальной оси с возможностью взаимного возвратно-поступательного перемещения вдоль нее и включенные электрически встречно (2(.

Однако данный индуктор не обеспечивает равномерного нагрева заготовок по длине.

Цель изобретения — создание индуктора, обеспечивающего равномерный нагрев заготовок при сохранении электрического КПД не менее 70%.

Поставленная цель достигается тем, что с одной стороны указанных катушек, образующих основную секцию, в той же плоскости дополнительно установлена по меньшей мере одна кор-ректирующая секция, выполненная в виде установленных с зазором двух пар плоских прямоугольных катушек, ширина каждой иэ которых равна половине ширины катушек основной секции, 815976 катушки каждой пары установлены параллельно друг другу на общей оси, с воэможностью взаимного возвратно. поступательного перемещения и включены электрически встречно, а каждая иэ катушек намотана с переменным шагом, уменьшающимся по их ширине в направлении зазора.

Основная и корректирующая секции могут быть установлены с регулируемым зазором друг от друга.

На фиг. 1 показан индуктор, общий вид,сбоку; на фиг. 2 — индуктьр, общий вид,в плане; на фиг. 3 — схема намотки индуктйрующего провода основной и корректирующей секций индуктора; на фиг. 4 — схема .областей, характеризующих различные типы нагрева заготовок; на фиг. 5 — схема зон, характеризующих различные этапы нагрева заготовок: на фиг. 6 — эпюры распределения температуры вдоль заготовок на различных этапах нагрева.

Индуктор состоит из основной и корректирующей секций. Основная секция выполнена иэ двух плоских прямоугольных соосных катушек 1, верхняя из которых снабжена приводом 2, обеспечивающим ее вертикальное поступательное перемещение ° Индуктирующий провод 3 верхней и нижней катушек намотан по спирали с переменным шагом по ширине катушек, уменьшающимся к внутреннему краю кольца, и выполнен из медной водоохлаждаемой трубки. Для придания необходимой механической прочности индуктирующий провод 3 верхней и нижней катушек 1 закреплен на несущей каркасной конструкции 4 из незлектропроводных материалов. Для защиты индуктирующего провода 3 и его электроизоляции от излучения нагреваемых заготовок 5 он заформован в футеровку 6 из теплоиэолирующего материала, Так как нижняя катушка основной секции индуктора одновременно является подом, ао которому перемещаются нагреваемые заготовки 5, то она дополнительно защищена слоем жаростойкого и износостойкого материала 7, который нанесен непосредственно на футеровку

6. Верхняя и нижняя- катушки основной секции индуктора электрически включены встречно. Корректирующая секция индуктора установлена относительно основной с регулируемым зазором, заполняемым теплоиэолирующими вставками 8, предотвращающими остывание нагреваемых заготовок 5 при транспортировке из основной в корректирующую секцию индуктора, и так, что основная и корректирующая секции образуют прямоугольник. Корректирующая секция выполнена из четырех плоских прямоугольных катушек 9, которые попарно установлены в плоскостях катушек 1 основной секции индуктора. Индуктирующие провода 10 катушек 9 корректирующей секции намотаны по спирали с переменным шагом по ширине и так, что шаг уменьшается по направлению к границе 11 двух катушек 9, принадлежащих одной паре, и выполнены из медной водоохлаждаемой трубки. Для придания необходимой механической прочности индуктирующие провода 10 катушек 9 корректирующей секции, образующих пару, закреплены на общей несущей каркасной конструкции 12, выполненной иэ неэлектропроводных материалов. Для защиты индуктирующих проводов 10 катушек 9 и их электроизоляции они эаформованы в футеровку 13, выполненную из теплоиэолиру15 ющего материала. Так как нижняя пара катушек 9 корректирующей секции индуктора одновременно является подом, то она дополнительно защищена слоем жаростойкого и иэносостойкого

;р материала 14, который нанесен непосредственно на футеровку 13. Верхняя пара катушек 9 корректирующей секции ндуктора связана с приводом

2, обеспечивающим ее синхронное с основной секцией вертикальное поступательное перемещение. Одновременно с этим верхняя и нижняя пары катушек

9 снабжены приводом 15, обеспечивающим их синхронное горизонтальное поступательное перемещение при регулировке зазора между основной и корректирующей секциями индуктора.

Катушки 9 корректирующей секции индуктора, образующие пару, и катушки, противостоящие друг другу пространственно, включены электрически встречно.

В общем случае возможен вариант, когда обе катушки 1 основной секции индуктора снабжены самостоятельными

4р приводами 2, обеспечивающими их независимое перемещение; кроме того, основная секция.индуктора может быть снабжена несколькими корректирующими секциями, устанавливаемыми, как по

4 ходу. так и пРотив хода нагреваемых заготовок 5. Пары катушек 9 корректирующей секции могут быть снабжены самостоятельным приводом, обеспечивающим их вертикальное взаимное перемещение, которое в этом случае бу дет асинхронным с перемещением катушек 1 основной секции индуктора.

Предлагаемый индуктор работает следующим. образом.

При включении индуктора по индуктирующим проводам 3 и 10 катушек 1 и 9 основной и корректирующей секций индуктора протекает переменный ток, благодаря чему в рабочей области индуктора создается электромагнитное поле, которое в зависимости от местоположения точки наблюдения носит тот или иной характер. Так, в областях

16 существует электромагнитное поле, обеспечивающее продольный нагрев заготовок; в областях 17 — поперечный;

815976

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СМА М 2419116, кл. 219-13, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

55 по заявке Р 2558677/24-07, кл.. Н 05 В 5/18, 1977. в областях 18 нагрев заготовок носит смешанный характер, приближаясь к поперечному или продольному в зависимости от координаты точки наблюдения.

По мере продвижения нагреваемых заготовок через индуктор, каждая из заготовок проходит семь этапов нагрева. Этап A — заготовка находится в электромагнитном поле основной секции, обеспечивающем ее продольный нагрев. Заготовка нагревается равномерно при некотором перегреве концов (эпюра распределения температуры вдоль заготовки 19). Этап .В - -средняя часть заготовки находится в ослабленном электромагнитном поле под окном катушки 1 основной секции индуктора, концы заготовки находятся в электромагнитном поле, обеспечивающем их поперечный нагрев. На этом этапе температура концов заготовки растет, температура середины заготовки практически остается неизменной (эпюра распределения температуры вдоль заготовки 20). Этап С аналогичен этапу

A (эпюра распределения температуры вдоль заготовки 21). Этап 0 - заготовка находится в регулируемом зазоре между основной и корректирующей секциями индуктора. Нагрев заготовки практически отсутствует, происходит выравнивание температуры по длине заготовки (эпюра распределения температуры вдоль заготовки 22). Этап

Š— заготовка находится в электромагнитном поле, создаваемом корректирующей секцией и обеспечивающем продольный нагрев заготовки. Заготовка нагревается практичесхи равномерно с некоторым отставанием середины и перегревом концов (эпюра распределения температуры вдоль заготовки

23). Этап F — центральная часть заготовки находится в усиленном электромагнитном поле корректирующей секции, обеспечивающем ее интенсивный поперечный нагрев, концы заготовки находятая в электромагнитном поле, обеспечивающем их попер(.чный нагрев, остальная часть заготовки прогревается за счет теплопроводности (эпюра распределения температуры вдоль заготовки 24). Этап И аналогичен этапу E (эпюра распределения температуры вдоль заготовки 25).

В результате транспортировки заготовки через работающий индуктор она приобретает температуру, необходимую для пластической деформации, при этом отклонение температуры по длине заготовки не превышают пределов допуска (эпюра распределения температуры вдоль заготовки 25).

При изменении диаметра нагреваемых заготовок 5 катушки 1 и 9 основной и корректирующей секций индукто5 ра сдвигаются или раздвигаются таким образом, что зазор между ними и нагреваемыми заготовками остается неизменным. Одновременно изменяется зазор между основной и корректирующей секциями.

15 1. Индуктор для нагрева металлических заготовок под пластическую деформацию, содержащий две заключенные в футеровку, плоские прямоугольные спиральные катушки, намощ танные с переменным шагом, уменьшающимся к ее внутреннему диаметру, установленные параллельно друг другу на общей вертикальной оси с возможностью взаимного возвратно-поступательного перемещения вдоль нее и включенные Электрически встречно, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности нагрева заготовок, с одной стороны указанных катушек, образующих основную секцию, в той же плоскости дополнительно установлена по меньшей мере одна корректирующая секция, выполненная в виде установленных с зазором двух пар плоских прямоугольЗ5 ных катушек, ширина каждой из которых равна половине ширины катушек основной секции, катушки каждой пары установлены параллельно друг другу на общей оси с возможностью вза4р имного возвратно-поступательного перемещения и включены электрически встречно, а каждая из катушек намотана с переменным шагом, уменьшающимся по их ширине в направлении зазора.

4, 2. Индуктор по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что основная и корректирующая секции установлены с регулируемым зазором.

815976

Составитель О.Щедрина

Редактор С.Патрушева Техред И. Лоя

Корректор С.Шекмар

Тираж 8 9

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Заказ

Филиал ППП Патент, r. ужгород, ул. Проектная, Ъ

% ч

Ь

Ф

Ъ аэ

% . R ъ

И ь R л

РассиюяниЕ ае цеютри уугутиФя,к

Фиаб