Способ локального индукционного нагрева изделий

Способ локального индукционного нагрева изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и)998537

Союз Советских

Социалистических реснубпии (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)ЗаЯвлено 10. 11; 80 (21) 3232641/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Ориоритет— (53)М. Кл.

С 21 0 I/10

Гесударстащввй квинтет

СССР вв. аслам язавретвкв1 и аткрытия

Опубликовано 23. 02. 83 Бюллетень № 7 (53) ЙК 621. 785. . 545(088. 8) Дата опубликования описания 23.02.83

К.П. Филиппов, Г.Х. Буртман, А.П. Демин, В.Н. Иванов и Г.В. Будкин (72) Авторы изобретения

), f

2 2.

Всесоюзный научно-исследовательский проектноконструкторский и. технологический институт токов высокой частоты им. В.П. Вологдина (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ЛОКАЛЬНОГО ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА

ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к индукционному нагреву и может быть использовано при локальном нагреве швов полых

;изделий, например труб конечной дли- ны или пластин.

Известен способ локального нагрева швов полых иэделий или пластин, заключающийся в том, что над швом спиральношовной трубы ф 520-1220 мм, длиной 10-12 м располагают плоский индуктор или ряд следующих один за другим индукторов и, перемещая трубу

Ilop индукторами, производят нагрев шва и околошовной зоны. Индуктирующие витки индуктора ориентируют в направлении шва. Ток индуктора наводит в зоне шва ток, который замыкается по телу трубы двумя параллельными путями, расположенными симметрично по обе стороны от шва t 1).

Недостатком указанного способа является неравномерный нагрев зоны шва у торца трубы.

Известен способ локального нагре" ва трубы, заключающийся в индуцировании токов в теле трубы индуктором, индуктирующие витки которого расположены над нагреваемым швом и ориентированы вдоль него,, а обратные витки . расположены симметрично по обе стороны от индуктирующих над поверхностью трубы. Индуктирующие витки народят в зоне шва ток, который замыкается двумя параллельными путями по телу трубы под обратными проводниками. Индуктор выполняют .длиной, равной длине нагреваемого участка, или, если нагреваемый участок достаточно протяженный, то перемещают индуктор и нагреваемое изделие друг относительно друга j2 J.

При нагреве зоны шва в области

>о торца описанным индуктором, когда торец индуктора располагают в непосредственной близости от торца трубы или последний находится под индуктором, ток, индуктированный в зоне шва ин99853 дуктирующими витками индуктора, дойдя до области торца, разветвляется на две ветви. Точка разветвления находится на некотором расстоянии от торца трубы, которое в зависимости от частоты тока и конкретного исполнения индуктора составляет обычно 30150 мм. В области торца на шве трубы наблюдается зона недогрева, связанная с тем, что ток в этой зоне не проте- 16 кает, форма которой близка к равно" стороннему треуГольнику с высотой, равной расстоянию от точки разветвления тока до торца трубы. На 1орцо" вых частях трубы, расположенных меж- 15 ду индуктирующими и обратными проводниками, происходит резкая концентрация тока, что приводит к перегреву этих участков. Разность температур между участками недогрева и перегре- 26 ва составляет 250-800 С, и концы у проходящих термическую обработку труб приходится обрезать. Длина обрезаемых участков составляет 30- 150 мм, что вызывает значительные отходы ме- 25 талла.

Известен способ индукционного нагрева изделий., включающий создание общего контура тока на обеих сторонах изделия, для чего на противопо зо ложной основному току стороне иэделия дополнительно индуктируют ток встречного направления дополнительными индуктирующими проводниками. Данный способ обеспечивает равномерный объемный нагрев изделия 1 3).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ локального индукционного нагрева иэделий, преимущественно сварных швов, 10 включающий двухсторонний нагрев шва с помощью наружного и внутреннего индуктирующих проводников, индуцирующих ток во взаимно противоположных направлениях 4 ).

Недостатком известного способа является невозможность обеспечения равномерного нагрева торца изделия при обработке сварного шва.

Целью изобретения является исключение перегрева торца изделия за счет замыкания через торец общего контура тока °

Цель достигается тем, что согласно способу локального индукционного на- 4 грева изделий, преимущественно сварных швов, включающему двусторонний нагрев шва с помощью наружного и внут7 4 реннего индуктирующих проводников, индуцирующих ток во взаимно противоположных направлениях, внутренние индуктирующие проводники располагают относительно.шва с зазором, зависящим от зазора наружного индуктирующего проводника и определяемым из соотношения Д» ф1 0К, где d - -зазор между наружными индуктирующими проводниками и поверхностью изделия; д»- зазор между внутренними индуктирующими проводниками и поверхностью иэделия.

На фиг. 1 показано устройство для осуществления способа при обработке трубы, общий вид; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - то же, вид сверху.

Индуктор, состоящий иэ индуктирующих 1 и обратных 2 и 3 проводников, размещают над обрабатываемой трубой 4 таким образом, что индуктирующие витки располагаются над нагреваемым швом

5 с зазором Д и ориентированы вдоль шва 5. Индуктирующие проводники l наводят в зоне шва 5 ток б, который протекает вдоль шва 5 и замыкается по поверхности трубы 4 двумя параллельными ветвями 7 и 8. С противоположной стороны шва 5, внутри трубы 4, 1 расположены дополнительные внутренние индуктирующие проводники 9, которые параллельны индуктирующим проводникам I наружного индуктора и включены встречно, т.е. ток в них противоположен току в индуктирующих проводниках

1. Поэтому ток 10, индуктированный в теле трубы 4 внутренними индуктирующими проводниками 9, противоположен току 6, индуктированному в теле трубы 2 индуктирующими проводниками 1.

При, размещении торца 11 трубы 1 между наружными дополнительными внутренними индуктирующими проводниками, в теле трубы 4 устанавливается общий ток, протекающий по наружной и внутренней поверхностям трубы 4. Ток б, индуктированный на наружной поверхности трубы 4 проводниками 1, огибает торец 11 трубы и замыкается с током 10, индуктированным проводниками

9 на внутренней поверхности трубы 4.

Обратные ветви 12 и 13 тока на внутренней поверхности трубы замыкаются через торец 11 трубы с обратными ветвями 7 и 8 на наружной поверхности.

Такое протекание тока обеспечивает

998537 6 равномерное выделение мощности как в торцовых; так и в удаленных от него участках. Индукторы располагают таким образом, что их индуктирующие проводники 1 и 9 ориентированы вдоль шва и S параллельны нагреваемым ими поверхностям трубы 4. Зазор Д - между дополнительными индуктирующими проводниками

9 индуктора и поверхностью трубы 4 .выбирают в пределах Ьт одного до десяти зазоров О между индуктирующими проводниками 1 и обращенной к ним поверхностью трубы.. Это позволяет достичь необходимой степени нагрева торца в зависимости от технологических требований, толщины стенки трубы и частоты тока. При выборе низкой частоты, когда глубина проникновения тока соизмерима с толщиной стенки, соотношение между Д и Д выбирается 20 ближе к верхнему пределу, при высокой частоте — ближе к нижнему.

Устройство может быть выполнено и в риде двух индукторов: наружного и внутреннего. При этом наружный индук- 25 тор может быть выполнен в виде любого плоского индуктора с магнитопроводом или.без него. В качестве внутреннего можно испольэовать также любой индуктор. Важно лишь расположение витков вдоль нагреваемой зоны и их параллельность, а также противоположное направление токов в индуктирующих витках наружного и внутреннего индукторов. 35

Предлагаемым способом можно нагревать и пластины. При этом индуктор располагают по одну и по другую стороны пластины.

Ъ

Пример. Производился нагрев 40 стальной трубы ф 820- мм с толщиной стенки 11 мм индуктором с 8-ю индуктирующими витками, расположенными над. швом и с расположенными симметрично по обе стороны от них двумя 45 группами 4-х витковых секций обрат- . ных проводников. Зазор между индуктирующими проводниками и трубой состав. лял 10- 12 мм. Внутри трубы напротив наружного индуктора располагался внут-.S0 ренний, состоящий из 4-х индуктирующих проводников, расположенных в пазу магнитопровода. Зазор между его индуктирующими проводниками и трубой изменяли от 50 до 90 мм. Индукторы бы- з ли включены со встречным направлением тока в индуктирующих проводниках и питались от преобразователя часто" той 1000 Гц. При величине зазора 50 мм наблюдался слабый недогрев . .торцовой зоны шва, уменьшавшийся по мере удаления внутреннего индуктора. При зазоре 90 мм нагрев по всей длине шва был равномерным. При дальнейшем удалении индуктора наблюдался перегрев торцовой эоны.

Изобретение предполагается использовать при локальной термомеханической обработке сварных швов на концах труб ф 820-1220 мм. Это позволит сократить отходы металла на 1-33 веса каждой трубы, или при годовом производстве труб у 820-1220 мм 1,2 млн. до 36 тыс. т металла в год, что при стоимости одной тонны труб 160 руб. со". ставит экономию 4,76 млн. руб.

Формула изобретения

Способ локального индукционного нагрева иэделий, преимущественно сварных швов, включающий двусторонний нагрев шва с помощью наружного и внутреннего индуктирующих проводников, индуцирующих ток во взаимно противоположных направлениях, о т л и ч а юшийся тем что, с целью йсключе" ния перегрева в области торца изделия за счет замыкания через торец общего контура тока, внутренние индуктирующие проводники располагают относительно шва с зазором, зависящим от зазора наружного индуктирующего проводни- . ка и определяемым из соотношения

&0 10 где О - зазор между наружными индуктирующиии проводниками и по1 верхностью изделия; зазор между внутренНими индуктирующими проводниками и поверхностью изделия .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Промышленное применение токов высокой частоты. Труды ВНИИТВЧ. Вып. 14.

Л., "Машиностроение", с. 149- 185.

2 ° Авторское свидетельство СССР и 697574, кл. С 21 D 1/42, 1979

3. Авторское свидетельство СССР

N 544686, кл. С 21 D 1/42, 1977.

4. Слухоцкий А.Е., Рыскин С.Е ° Индукторы для индукционного нагрева, Л., "Энергия", 1974, с. 160- 162.

998537

Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5. Заказ 1077/46

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А. Денисова

Редактор О.. Половка Техред К.Иыцьо Корректор А. Ференц