Способ индукционного нагрева ферромагнитных заготовок в методической многопозиционной установке

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ . РЕСПУБЛИН э,59 Н .05 В 6/06

ОПИСАНИЕ- ИЗОБРЕТЕНИ6Г

Г;

) .Ф

3 И

l ..

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3225421/24-07 (22) 30 12.80 (М 30.05.83. Бюл. а 2O (72) IO.H.Бойков, И.Ю.Лившиц,i

Э..Я.Рапопорт, О.Н.бурлак и И,Л.Шитарев (71) Куйбышевский полйтехнический институт им. В.В.Куйбышева и Всесоюз- ный научно-исследовательский проект" но-конструкторский и технологический: институт электротермического обору дования (53) 621.365.52(088;8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР и 248102, кл. Н 05 В 6/36, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке И 2860791/24-07, кл. H 05 8 5/04, .1979. (54)(57) СПОСОБ ИЙДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ФЕРРОИАГНИТНЫХ ЗАГОТОВОК В МЕТОДИЧЕСКОЙ ИНОГОПОЗИЦИОННОЙ УСТАНОВКЕ, SU„„1 026 А при котором с заданным теплом последовательно загружают в индуктор хо лодные заготовки, с помощью датчика определяют положение зоны магнитных превращений в столбе заготовок отно-. сительно заданного положения ее в установившемся режиме, и при йаличии с датчика сигнала рассогласования изменяют мощность в индукторе,до устранения сигнала рассогласования, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности путем сокращения времени переходных режимов, положение зоны магнитных превращений определяют после.загрузки в установку каждой холодной заготовку с помощью перемещаеиога вдоль Е индуктора датчика, выполненного в /у виде катушки, коаксийльной индуктору, а изменение мощности производят подачей питания. на катушку датчика. а °

Ф аь

ЗО

1 1021Î

Изобретение относится к электро. термии и может быть использовано при термической обработке ферромагнитных материалов перед лластической дефор:мацией в машиностроении, металлургии и т.д.

В переходных режимах работы методического нагревателя ферромагнитных заготовок, связанных с пуском, аварийными остановками и т.д,, возникают существенные отклонения мощности нагрева от значения в установившемся . режиме, вызванные отклонением границы эоны магнитных превращений, что приводит к изменению эквивалентного сопротивления системы ийдуктор - металл.

Отклонение границы зоны магнитных превращений (границы между заготовками, нагретыми ниже и выше точки

Кюри) ведет к затягиванию переходных режимов, а в ряде случаев не позволяет провести полную автоматизацию процесса индукционного нагрева, так как требует присутствия человека в .

25 моменты пуска, смены темпа и т.д. К тому же в односекционном индукторе невозможно управлять нагревом отдельных заготовок. аЭто приводит к дополнительным ограничениям на темп и мощность нагрева, связанных с опасностью перегрева металла, что также затягивает переходные режимы.

Известен способ нагрева в индукторе, снабженном дополнительной коаксиальной подвижной катушкой, поз- 35 воляющей в небольших пределах перераспределять температуру вдоль столба заготовок,(1 J.

Этот способ не позволяет контролировать отклонение. границы зоны 40 магнитных. превращении по длине индуктора в переходных режимах от ус" тановившегося значения и осуществлять корректировку мощности соотватствен но в холодном и горячем столбах эа- 45 грузки.

Наиболее близким к .предлагаемому является способ индукционного нагрева ферромагнитных заготовок в методической многопозиционной установке, при котором с заданным темпом загружают в индуктор холодные заготовки, с помощью датчика определяют положейия зоны магнитных превращений в столбе заготовок относительно заданного положения ее в установившемся . режиме, и при наличии с датчика сигнала рассогласования изменяют мощ26 ность в индукторе до устранения сигнала рассогласования 2 1.

В.известном способе возможно поддержание зоны магнитных превращений в заданном интервале лишь при небольших ее отклонениях, связанных с изменениями темпа подачи и выдачи заготовок, колебаниями питающего напряжения. Значительные отклонения темпа. выдачи, например, остановки технологического оборудования (про" цесса штампа), пуск установки при смене сортамента, аварийные останов» ки, занимающие в общей сложности до

303 рабочего времени, в известном способе автоматически не срабатываются, что приводит к снижению про изводительности из-за затягивания переходных процессов.

Цель изобретения - повышение произбодительности установки путем сокращения времени переходных процессов.

Указанная цель достигается тем, что согласно. способу индукционного нагрева ферромагнитных заготовок в методической многопозиционной установке, при котором с заданным темпом .последовательно загружают в индуктор холодные заготовки, с помощью датчика определяют положенйе зоны магнитных превращений в столбе заготовок относительно заданного положения ее в установившемся режиме и при наличии с датчика сигнала рассогласования из" меняют мощность в индукторе для устранения рассогласования, положение зоны магнитных превращений определяют после загрузки в установку каждой холодной заготовки с помощью перемещаемого вдоль индуктора датчика, выполненного в виде катушки, коак" сиальной индуктору, а изменение мощности производят подачей питания на катушку датчика. питание на катушку датчика подают или .согласно с индуктором, если зона магнитных превращений сдвинута в сто-. .рону выхода заготовок иэ индуктора, т.е. когда распределение температуры отстает от заданного .в установившемся режиме, или встречно, когда расп- . ределение температуры опережает распределение в установившемся режиме. В качестве примера рассмотрим работу установки для нагрева цилиндрических стальных заготовок иэ стали 45 диаметром 45 мм, перемещаемых

; через индуктор .в виде неподвижной катушки, охватывающей одновременно

8 заготовок длиной 137 мм и создаю3 1021026 .. 4щей на их поверхности магнитное поле и управляет контактами 38-41. Коннапряженностью 40-80 тыс. А/и. --. такты- 38.и 41 соединяют Х и К-входы

На фиг.i показана блок-схема yc- .,триггера 26 с источником 21.питания, твновки; на фиг .2 - вариант фыпол- а контакты 39 и 40 - те же входы с иена синхронизатора; . . точкой нулевого-потенциала. 1 и К-вхо-Заготовки размещают в неподвижной:. : .ды триггера 26 соединены с входами катушке индуктора 1, вдоль:- которой . .схемы 25 совпадения. Выход датчика перемещается.коаксиалъная ей- катушка . 10 температуры соединен с разреааюдатчика 2„ установленная на тележ- щни входом синхронизатора 32.--Втоке 3,è жестко- соединенная с одной: 10 -ричная обмотка импульсного траисфорстороны с валом электродвигателя 4, . матора 29 .соединена с коиандным вхо : а .с другой* стороны:е, пружиной .5, ври- дом .синхронизатора -32. -0н состоит крапленной к нелодвижной опоре 6. - — : кз реле-42 с контактами 43 -и 44, ре-.

Пйтание подаатся:от источника 7 пи" . :ле 45,- контакт которого расположен в тания череэ регулятор 8:на катушку 1, 1 цели толкателя заготовок, реле. 46 и .через аналогичный регулятор 9 не . времени с контактом 47, реле 48 с катушку 2;. Температуру:.выходящей за- контактами 30 и .31..:-Контакты -49-51 .готовки контролируют с,.помощью дат." . рааиыкаются при движении-толкателя. чйка 10-температурй, например пире- Реле 52:с контактами 53.-54 соединено метра, вход которого подведен к ка-. 20- с импульсным трансформатором 29. тушке 1- световодом, .::пропущенным че"-: - Установка .работает следующщч об" рез .:витки;: В:- установившемся режиме -. разом.. катушка 2 зайимает.положение, отив-, ПРи:пуске установки с холодными ченное пунктиром, в котором оиа co"- заготовками при нажатии на кнопку Ц

Единеиа. с - датчиком И.:темлвфатурм+ 2 питание подается на реле 13, котовыход которого через-размыкающий . ..: рое,-замыкая контакт 16, встает на контакт::12, -реле 13 .соединен с упрее=: самопитание:м размыкает контакт 12 в ляющим::-входом; регулятора 9. Замыкаа" . це щ: регулятора 9, подготавливая его щий контакт 14 реле 1-.3 соедйняет вход к работе с мексималзной и трод . е еля 4 с силовым Ареоб- выходе, а также замыкает контакт 14 разователем .15.:Реле.13, снабжено ; . подавая напряжение от преобразовазамыкающим контактом: 16 и кнопкой 17 теля 15 на якорь двигателя 4, Двигапуска. Контакт 18 реле 19 блокирует: тель- 4 .развивает моиеит на своемрале 13, а контакт. 26 подключает . валу, достаточный для преодоления реле. 19 .к источнику 21. питания;. реле сопротивления 5 сопротивления пружины 5 при переме"

22 и 23. Сметчик 24 сзязан .выходом с щении катушки 2 вдоль индуюора 1 с с реле .19, а аходом - со. схемой 25, постоянной скоростью справа налево. совпадения.. Реле.22 присоединено. - При достижении тележкой 3 конечного входом к инверсному выходу «ь+трйгге- . выключателя 35 подается команда s ра 26 и управляет контактом 27. Ре- . преобразователь 15 на снижение нале- 23 присоединено к,иеинверсному пряжения до нуля, тедежка 3 начинает 40

:.выходу триггера 26 и управляет. кон- . двигаться слева направо под действием тактам 2о. Счетный вход.триггера-26 - пружины 5. При достижении тележкой 3 соедиией с вторйчной обмоткой импульс- : конечного выключателя -36 вновь подаетйоГо трансформатора ф, первичная ; ся команда в преобразователь 15 на обмотка которого: через выпрямитель-30„реверс и вновь начинается. движение фЯ коитактй 31, управляемйе: синхрониза- -, справа налево.. тором 32, -связана е катушкой 2. : При нажатии на кнопйу 33 подается

Синхронизатор может быть выполнен питание -на синхронизатор 32, который на релейиых элеиентах,. ои включен че» .дает команду на включение источника 7 рез автоматические выключатели:33 и питания, так как подает питание на

34 и управляет контактом 20. Конеч-. реле 42, одновременно .замыкаются конйые выключатели 35. и 36 установлены - такты 43 и 44, подготавливая.к рабона рельсах, по которым перемещается ;те реле 45 и запуская реле 46 эре" . тележка 3 у входа и выхода .катушки 1, -:мени, которое, отсчитав время, равное, и связаны с преобразователем 15, . Ы циклу нагрева, замыкает контакт 47. Конечнй выключатель 37. закреплен Реле 48 оказывается включенным, блав месте расположения.зоны магнитных . годаря замкнутому .контакту:.54, а репревращений в установиашемся режиме. ле 52 выключено. Этим синхронизатор б

32 обеспечивает замыкание контактов

31, подключая импульсный трансформа" тор 29 через выпрямитель 30 к катушке 2.

Перемещаясь вдоль неподвижной катушки индуктора 1, в которой ведется нагрев первой партии за"ставок, катушка 2, работая в режиме датчика границы зоны магнитных превращений, в этом случае не обнаружит этой границы,- т.е. все заготовки находятся в одинаковых условиях, и весь столб заготовок одновременно перейдет из магнитного в немагнитное состояние.

При достижении температурой выходной заготовки заданного значения с датчика 1О температуры сигнал идет в синхронизатор 32 (на реле 45), разрешая выгрузку первой заготовки и загрузку очередной холодной, Операция загрузки - выгрузки выполняется толкателем от реле 45.

После загрузки очередной холодной заготовки распределение температуры no длине индуктара оказывается опережающим по отношению к распределению в установившемся режиме, так как все заготовки, кроме одной, имеют температуру, равную заданной. Граница зоны магнитных превращений лежит Зо левее конечного выключателя 37. Катушка 2, работающая в режиме датчика, определяет место положения границы. Возможность определения местоположения границы связано со следующими физическими предпосылками, так как ток в катушке индуктора 1 одинаков по всей длине, и число витков, приходящее на единицу длины индуктора, равномерно, напряженность 4 поля на поверхности заготовок одинакова по всей длине. При одной и той же напряженности из за различных . ; свойств материала заготовок (слева от границы они ферромагнитные, а спра43 ва - немагнитные) магнитный поток слева ат границы больше, так как их магнитное сопротиление меньше. Следовательно, часть потока выходит через обмотку индуктора наружу, а длинный индуктор, заполненный заготовками с различными свойствами, представляет собой как .бы комбинацию. коротких магнитносвязанных индукторов.

В связи с этим в катушке датчика

2 при пересечении ею границы зоны магнитных превращений, т.е, пересечении части потока, вышедшего через индуктор наружу, наводится импульс

26 6

ЭДС, который через трансформатор 29 подается на синхронизатор 32.

Синхронизатор 32 включает реле 52, которое через контакт 54 обеспечивает включение реле 48, которое размыкает контакты 31 и замыкает контакт 20, обеспечивая подачу питания на реле 22, 23 и 19. Этот,же импульс поступит на счетный вход триггера 26 ° Состояние его выходов Q u Q определяется в эависимости от ситуации на I и К-входах

Эта ситуация в свою очередь определяется контактами 38-41 выключателя

37 ° При нахождении тележки 3 слева от выключателя 37 его головка находится в таком положении, что обеспечивает единичные сигналы на входе К и выходе Q и нулевой на входе I. Это приводит к срабатыванию реле 23, которое через контакт 28 подает питание на катушку 2, включенную в данном случае встречно по отношению к катушке 1.

Катушка начинает работать в качестве дополнительной катушки индуктора. Катушка 2 благодаря соответствующей установке конечного выключателя 36 не достигает при своем движении выходной заготовки, которая продолжает обрабатываться по локально-оптимальному алгоритму, все же остальные заготовки находятся под действием ослабленного поля за счет встречного включения катушек 1 и 2. Это увеличивает скорость движения границы зоны магнитных превращений и всего температурного поля по длине индуктора в нужном направлении в 2-3 раза.

При загрузке в индуктор новой заготовки толкатель разомкнет контакты

40,50 и .51, что приведет к включению реле 52 и после окончания загрузкивыгрузки, к включению реле 48, которое размыкает свой контакт 20, лишая питания реле 19, 22 и 23, что приводит к снятию питания с катушки 2, а также замыкает контакты 31, вновь г подключая .к ней трансформатор 29.

Катушка 2 вновь переводится в режим датчика. В случае, если температурное распределение загрузки отстает от установившегося режима, граница зоны магнитных превращений смещена вправо от переключателя 37, и при прохождении через него катушки 2 будут замкнуты контакты 38 и 42, а разомкнуты 39 и 41, что приведет к срабатыванию реле 22 и замыканию . контактов 27, т.е. включению катушки 2 в режим нагрева согласно с ка-

7 1О21О тушкой индуктора 1." Синхронизатор ра-ботает в той жс последовательности, что и в предыдущем случае.

Работа устройства продолжается в описанной последовательности вплоть до достижения установившегося режима., При этом граница зоны магнитных превращений расположена пюд переключателем 37, что приведет к появлению иипульса. во вторичной обиотке транс: форматора .29. в момент, когда разоикнуты все контакты 38-41, так как I и К-входы триггера 26 никуда не подключены и на них будут потенциалы, Равные половине напряжения источника 3$ питания, что эквивалентно единичныи сигналаи для схемы 25 совпадения.

Произойдет срабатывание схемы 25 при поступлении импульса с трансформатора 29, при этои состояние счетчика 24 2в

; изиенится на единицу. При повторении

,этой ситуации. Й раз., где М - число, :максимальной границы счета счетчика . 24, он выдаст сигнал на реле 19, которое разомкнет контакт 18 в цели - 2s

26 8 питания реле 13. Это приведет к размыкание контактов 14 и 16 и замыканию контакта 12. При этом снимается питание с двигателя 4 и подключается датчик 11 к управляющеиу входу регулятора 9. После этого катушка 2 занимает положение, отмеченное пунктиром, а положение головки,переключателя 37 обеспечивает включение катушки 2 согласно с катушкой индуктора 16, что соответствует установившемуся режиму работы, где катушка 2 используется в качестве второй неподвижной и автономной управляемой в Функции температуры or датчика 11 секции.

Предлагаемый способ позволяет быстрее в 2-3 раза вывести установку на установившийся режим при аварийных остановках, пусках, сиене но менклатуры заготовок за счет ускорения процесса достижения заданного распределения температуры и исключения отбраковки недогретых или перегретых заготовок.

1021026 джей рашраш дж so(8кИ texaco

ФиФ. 2

Составитель О.Щедрина.

Редактор Ю.Середа Техред С„Мигунова Корректор А.Тяско

««««««««»« « «««««««««««« «« ««Фд«ю« « °

Заказ 3935/5> Тираж 345 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

113035, Иосква, Ж-35, Раушакая наб., д. 4/5

« «

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