Устройство индукционного нагрева ферромагнитного материала

 

УСТРОЙСТВО ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ФЕРРОМАГНИТНОГО МАТЕРИАЛА, содержащее двухслойный индуктор с неподвижной внутренней и подвижной перемещаемой на тележке наружной ка-тушками , электродвигатель, присоединенный с одной стороны подвижной катушки, пружину, присоединенную своим первым концом с другой стороны подвижной катушки, а вторым концом к неподвижной опоре, источник питания катушек,-соединенный с ними через два индивидуа.ггьных регулятора , датчик температуры, присоединенньй своим входом к выходу неподвижной катушки через световод, реле, контакты; которого выполнены с возможностью подключения подвижной катушки к выходу первого регулятора, третий регулятор, прнс единенный к якорной цепи электродзигателя, вход которого соедикен с конечными . выключателями, задающими зону перемещения подвижной катушки, о т л ич а ю щ ,е е с я тем, что, с целью повышения производительности индукционной печи в условиях смены номенклатуры нагреваемых изделий в широком спектре их параметров, в него введены микропроцессор, блок сопряжения, источник света, усилительный элемент, резистивная цепочка, фотоэлементы, расположенные на панели, установленной параллельно траектории движения подвижной катушки, и включенные в цепь электронных ключей, управляющих контактами, которые выполнены с возе можностью соединения соответствующих узлов резистивной цепочки с пер (Л вым входом блока сопряжения, второй вход блока сопряжения соединен с выходом датчика температуры, первый и второй выходы блока сопряжения соединены с управляющими входами первого и второго регуляторов соответственно подвижной и неподвижной катушек , третий выход соединен с реле, контакты которого выполнены с возможностью коммутации подвижной катушки с первым регулятором, четвертый выход соединен с реле, контакты которого выполнены с возможностью коммутации подвижной катушки с входом усилительного элемента, выход которого подсоединен к источнику света, расположенному на тележке подвижной катушки на одном уровне с фотоэлементами, вход и выкод микропроцессора соединены с блоком сопряжения .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) S ((1) з(ю С 21 D 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOlVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3558813/22 — 02 (22) 19.11.82 (46) 30.03.84. Бюл. Р 12 (72) 10.Н.Бойков, Н.В.Дилигенский, М.Ю.Лившиц, С.А.Симонович и О.Н.Турпак (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В.В.Куйбышева и Всесоюзный научно-исследовательский институт электротермическоro оборудования (53) 621.774.06(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 322542 1/24, кл. С 21 D 11/00, 27.08..82. (54)(57) УСТРОЙСТВО ИНДУКЦИОННОГО

НАГРЕВА ФЕРРОМАГНИТНОГО МАТЕРИАЛА, содержащее двухслойный индуктор с неподвижной внутренней и подвижной перемещаемой на тележке наружной ка-. тушками, электродвигатель, присоединенный с одной стороны подвижной катушки, пружину, присоединенную своим первым концом с другой стороны подвижной катушки, а вторым концом к неподвижной опоре, источник питания катушек,.соединенный с ними через два индивидуальных регулятора, датчик температуры, присоединенный своим входом к выходу неподвижной катушки через сBpòîâîä, реле, контакты, которого выполнены с возможностью подключения подвижной катушки к выходу перв !ro регулятора, третий регулятор, прис< единенный к якорной цепи электродвигателя, вход которого соединен с конечными выключателями, задающими зону перемещения подвижной катушки, о т л ич а ю щ .е е с я тем, что, с целью повышения производительности индукционной печи в условиях смены номенклатуры нагреваемых изделий в широком спектре их параметров, в него введены микропроцессор, блок сопряжения, источник света, усилительный элемент, резистивная цепочка, фотоэлементы, расположенные на панели, установленной параллельно траектории движения подвижной катушки, и включенные в цепь электронных ключей, управляющих контактами, которые выполнены с возможностью соединения соответствующих узлов резистивной цепочки с первым входом блока сопряжения, второй вход блока сопряжения соединен с выходом датчика температуры, первый и второй выходы блока сопряжения соединены с управляющими входами первого и второго регуляторов соответственно подвижной и неподвижной катушек, третий выход соединен с реле, контакты которого выполнены с возможностью коммутации подвижной катушки с первым регулятором, четвертый выход соединен с реле, контакты которого выполнены с возможностью коммутации подвижной катушки с входом усилительного элемента, выход которого подсоединен к источнику света, расположенному на тележке подвижной катушки на одном уровне с фотоэлементами, вход и выход микропроцессора соединены с блоком сопряжения .

1082846

Изобретение относится к машиностроению и металлургии и может быть использовано при термической обработке ферромагнитных материалов при нагреве перед пластической деформацией и т.д.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство индукционного нагрева ферромагнитного материала, содержащее двухслойный индуктор с неподвижной внутренней и подвижной наружной катушкой, перемещаемой вдоль неподвижной на тележке, электродвигатель, присоединенный с одной стороны подвижной катушки, и пружи- 15 ны, присоединенной своим первым концом с другой стороны подвижной катушки, а вторым концом — к неподвижной опоре, источник питания индукторов, соединенный с ними через индивиду- 20 альные регуляторы, датчик температуры, присоединенный своим входом к выходу неподвижной катушки через световод, реле с перебрасывающимися контактами, через которые подвижная 25 катушка подключается к выходу соответствующего регулятора, регулятора, присоединенного к якорной цепи электродвигателя, вход которого соединен с конечными выключателями, задающими зону перемещения подвижной катушки (1) .

Однако известное устройство не позволяет обрабатывать заготовки в ширОкОМ спектре так как настраи- 35 вается на один относительно ограниченный диапазон изменения параметров нагреваемых заготовок от партии к партии положением конечного выключателя, устанавливаемого на координа- 40 те границы неоднородной нагрузки, которая изменяется в очень широких пределах при широкой номенклатуре большинства кузнечных цехов. !

Цель изобретения — повышение про- 45 изводительности индукционной печи в условиях смены номенклатуры нагреваемых изделий в широком спек фе их параметров.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство индукционного нагрева ферромагнитного материала, содержащее двухслойный индуктор с неподвижной внутренней и подвижной перемещаемой на тележке наружнок 55 катушками, электродвигатель, присоединенный с одной стороны подвижной катушки и пружину, присоединенную своим первым концом с другой стороны подвижной катушки, а вторым концом к неподвижной опоре, источник питания катушек, соединенный с ними через два индивидуальных регулятора, датчик температуры, присоединенный своим входом к выходу неподвижной катушки через световод, реле, контакты которого выполнены с возможностью подкФночения подвижной катушки к выходу первого регулятора, третий регулятор, присоединенный к якорной цепи электродвигателя, вход которого соединен с конечными выключателями, задающими зону перемещения подвижной катушки, введены микропроцессор, блок сопряжения, источник света, усилительный элемент, резистивная цепочка, фотоэлементы, расположенные на панели, установленной параллельно траектории движения подвижной катушки и включенные в цепь электронных ключей, управляющих контактами, которые выполнены с возможностью соединения соответствующих узлов резистивной цепочки с первым входом блока сопряжения, второй вход блока сопряжения соединен с выходом датчика температуры, первый и второй выходы блока сопряжения соединены с управляющими входами первого и второго регуляторов соответственно подвижной и неподвижной катушек, третий выход соединен с реле, контакты которого выполнены с возможностью коммутации подвижной катушки с первым регулятором, четвертый выход соединен с реле, контакты . которого выполнены с возможностью коммутации подвижной катушки с входом усилительного элемента, выход которого подсоединен к источнику света, расположенному на тележке подвижной катушки на одном уровне с фотоэлементами, вход и выход микропроцессора соединены с блоком сопряжения. I

С помощью фотоэлементов можйо автоматически дискретно перемещать задание координаты точки контроля границы неоднородной загрузки в пределах длины неподвижной катушки при смене партии нагреваемых заготовок в соответствии с координатой границы неоднородной загрузки новой партии.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

1082846

Заготовки дискретно поступают в неподвижную катушку 1, вдоль кото- рой с наружной стороны перемещается катушка 2, установленная на тележке 3 и жестко соединенная с одной стороны с валом электродвигателя 4

Э а с другой — с пружиной 5, прикрепленной к неподвижной опоре 6. Питание подается от источника 7 питания (преобразователь частоты ВПЧ-100) через регулятор 8 на катушку 1, а через регулятор 9 — на катушку 2.

Температуру выходной заготовки контролируют с помощью датчика 10 температуры (цветовой пирометр ти- 15 па "Спектропир"), вход которого подведен к катушке 1 световодом,пропущенным сквозь ее витки, а выход соединен с входом блока 11 сопряжения.

Первый и второй выходы блока 11 сое- 2ц динены с управляющими входами регуляторов 8 и 9. Третий выход блока 11 соединен с реле 12, которое управляет контактами 13 в цепи подвижной катушки 2. Четвертый выход блока 11 соединен с реле 14, которое управляет контактами 15, соединяющими подвижную катушку 2 с входом усилительного элемента 16, представляющего собой усилитель мощности и импульсным ЗО трансформатором на входе, выход элемента 16 подсоединен к источнику 17 света, находящемуся на тележке 3.

Вход и выход микропроцессора 18 соединен с блоком 11 сопряжения. В ,установившемся режиме катушка 2 занимает положение, обозначенное пунктиром, являясь второй секцией катушки 1. Конечные выключатели 19 и 20 установлены на рельсах, по 4 которым перемещается тележка 3, у входа и выхода катушки 1, а их контакты расположены в цепи управления преобразователя 21, который реализуется на базе серийного реверсивного электропривода, например, типа ПТОР. !

Фотоэлементы 22-24 установлены на панели 25, расположенной параллельно траектории движения тележ- 50 ки 3 на всем протяжении длины катушки 1 и включены в электрические цепи электронных ключей 26-28, (выполнены, например, на элементах

701Л1Л33), управляющих соответствен- 55 но контактами 29-31 Контакты 29-31 соединяют узлы резистивной цепочки 32-34 с первым входом блока 11.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно рассчитанные координаты границы неоднородной загрузки в стационарном режиме для всех обрабатываемых партий вводятся в ППЗУ (перепрограммируемое запоминающее устройство, которым комплектуется микро-3ВМ "Электроника С5-11") микропроцессора 18. При начале обработки новой партии оператор на пульте набирает соответствующий ей код, по которому в микропроцессоре 18 определяется нужная координата. Затем в ходе работы катушки 2 в режиме датчика неоднородной загрузки (при этом микропроцессор 18 через блок 11 организует размыкание контактов 13 и замыкание контактов 15, выдавая соответствующие команды на реле 12 и 14) при прохождении подвижной катушкой этой границы наведенная в ней потбком неподвижного индуктора ЭДС скачком изменяется,o что приводит к появлению светового импульса на выходе источника 17 света. Световой импульс воспринимается одни из фотоэлементов 22-24, который в данный момент находится в зоне освещения, определяемой величиной отражателя в источнике 17, при этом электрическая проводимость его стремится к бесконечности, что приводит к включению соответствующего ключа 25-28, замыкание контакта которого 29-31 определит величину потенциала на первом входе блока 11. Блок 11 преобразует этот потенциал в двоичный код, по которому в микропроцессоре 18 производится оценка положения подвижной катушки 2 (справа или слева от границы. неоднородной загрузки в стационарном режиме для данной партии) путем сравнения с введенным в начале процесса в ППЗУ кодом и в зависимости от знака отклонения выбирается согласное или встречное подключение катушки 2 к выходу регулятора 9.

Реле 12, управляемое из микропроцессора 18 через блок 11, переводит . контакты 13 соответственно в положение Т (согласно) или положение И (вс-речно), I — при отклонении границы вправо (загрузка недогрета), II — - при отклонении границы влево (загрузка перегрета). При многократном совпадении кода, получаемого

1082846

ВНИИПИ Заказ 1682/26 Тираж 540 Подписное

Филиал ШШ Патент", r, Ужгород,ул.Проектная, 4 преобразованием потенциала на первом входе блока 11 и кода для данной партии в ППЗУ 18 переходной процесс считается закончившимся и катушка 2 переводится в положение, обозначенное пунктиром путем отключения электродвигателя 4, который обеспечивает возвратно-поступательное движение катушки 2 в переходном режиме, причем реверс электродвигателя 4 осуществляется при достижении тележкой 3 конечного выключателя 19 и 20 через регулятор 21. На основании сигнала, получаемого с датчика 10 температуры, из микропроцессора 18 выдается через блок 11 управляющий сигнал на управляющие входы регуля.— торов 8 и 9, которые обеспечивают нагрев выходной заготовки по локаль-1 но-оптимальному алгоритму.

Зкономическая эффективность от внедрения изобретения составит

8 тыс. руб. (год на одну установку за счет увеличения производительности индукционной печи путем ее наискорейшего вывода на установившийся

10 режим работы, а также уменьшения эксплуатационных расходов, связанных с перенастройкой нагревательной установки при смене, партии заготовок за счет автоматического изменения задания координаты границы неоднородной загрузки для стационарного режима нагрева новой партии.