Способ локального нагрева изделий и устройство для его осуществления

 

1. Способ локального нагрев-а изделий, например сварного шва трубы,. включающий непрерьтнопослер овательньй нагрев шва в основном и дополнительном электромагнитных полях, отличающийся тем, что, с целью равномерного нагрева сварного шва, дополнительное электромагнитное поле создают посредством петлевого индуктора, ось которого ориентирована по оси шва трубы, при этом ширина плоского индуктора превьш1ает ширину нагреваемой зоны не более, чем в 1,2-1,5раза. 2.Устройство для локального нагрева изделий, например сварного шва трубы, содержащее плоский индуктор с индуктирующими и обратньми проо S водниками, отличающ. ееся тем. Что, с целью равномерного нагСО рева сварного шва, оно снабжено йет .левым индуктором, ширина петель которого составляет 0,5-1 ширины плоского индуктора. . 3.Устройство поп. 2, о тл и ч аю щ е е с я тем, что, с цепью повышения КПД индуктора, петлевой индук .тор включен между индуктирующими и ел обратными проводниками ппоского ин00 дуктора.

„„SU„„171537 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С 21 D 1 1О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 ос

В

Р.

Н ABTOPCKOMY. СВИДЕТЕЛЬСТВУ. нительном электромагнитных полях, отличающийся тем, что, с целью равномерного нагрева сварного шва, дополнительное электромагнитное поле создают посредством петлевого индуктора, ось которого ориентирована по оси шва трубы, при этом ширина плоского индуктора превышает ширину нагреваемой зоны не более, чем в 1,2-1,5 раза.

2. Устройство для локального нагрева изделий, например сварного шва трубы, содержащее плоский индуктор с индуктирующими и обратными проводниками, о т л и ч а ю щ, е е с я тем, что, с целью равномерного нагрева сварного шва, оно снабжено пет.левым индуктором, ширина петель которого составляет 0,5-1 ширины плоского индуктора.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТИЙ (21) 3467377/22-02 (22) 14.07.82 (46) 07.08.85. Бкл. ¹ 29 (72) В.Н.Иванов, В.П.Кулжинский, А.И.Ратников, К.П.Филиппов, Г.В.Будкин, 10.А.Медников, И.И.Сергеев, Ю.В.Котенжи и В.Н.Негляд (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт токов высокой частоты им.В.Л.Вологдина (53) 621.785.79(088.8) . (56) Авторское свидетельство СССР № 461135 кл. С 21 9 1/10, 1975 (прототип).

Авторское свидетельство СССР № 996468, кл. С 21 D 1/10, 1980 (прототип). (54) СПОСОБ ЛОКАЛЬНОГО НАГРЕВА

ИЗДЕЛИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ локального нагрева изделий, например сварного шва трубы, включающий непрерывно-последовательный нагрев шва в основном и допол3. Устройство поп. 2, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД индуктора, петлевой индуктор включен между индуктирующими и обратными проводниками плоского индуктора.

1171537

Изобретение относится к индукционному нагреву и может быть использовано при локальном нагреве шва и околошовной зоны прямошовных и спиральных труб, пластин и подобных 5 изделий для термообработки.

Цель изобретения — обеспечение равномерного нагрева сварного шва трубы и повышение КПД индуктора.

На фиг. 1 изображен индукционный нагреватель для локального нагрева, общий вид; на фиг. 2 — то же, вид сбоку; на фиг. 3 — обмотка индуктора для локального нагрева, общий вид; на фиг. 4 — то же, вид сбоку; на фиг. 5 — температурные кривые.

Нагрев участка 1 шва 2 трубы 3 производится рядом установленных один за другим индукторов. Индуктор 4 (тип индуктора не имеет в данном случае принципиального значения, поэтому показана лись обмотка индуктора) установлен напротив шва 2 и его ось совмещена со швом 2.

Ширину g индуктирующих BHa KQB

25 дуктора выбирают таким образом, чтобы произвести нагрев зоны, ширина о которой задана из технологических требований, обычно ширина индуктора в

1,2-1,5 раза превышает ширину с зо- З0 ны нагрева в зависимости от зазора между индуктором и изделием.

По ходу движения трубы 3 и по оси шва 2 расположен дополнительный индуктор 5, который имеет вид петли, ось 35 которой совмещена с осью шва. Индуктирующие проводники 6 индуктора 5 расположены симметрично относительно шва 2 по обе стороны от него и включены встречно. Ширина ц петлевого 40 индуктора 5 выбрана не более ширины в индуктирующих проводников индуктора 4, производящих основной нагрев, лежит в пределах (0,5-1) с тем, чтобы полоса нагрева, производимого индук- 45 тирующими проводниками 6 петлевого индуктора 5, приходилась на границу участка 1 локального нагрева по его ширине. При прохождении торца 9 трубы

3 под индуктором 4 индуцированный в 50 теле трубы ток проходит под индукти- рующими проводниками индуктора 4, установленного напротив подлежащего нагреву участка 1 трубы 3, интенсивно нагревает участок 1 и замыкается 55 двумя ветвями по обе стороны от участ ка 1. Эти ветви при нахождении торца 9 трубы 3 под индуктором 4 симметричны при нагреве швов спирально-шовных труб.

При нагреве прямошовных труб ток, индуктированный индуктирующими проводниками индуктора 4 в участке .1 трубы 3, замыкаясь по обе стороны от неrо токами обратíîro замыкания, на оси шва 2 не доходит до торца, оставляя эту область недогретой. При дальнейшем перемещении эта область проходит под индуктором 5. Ток, индуцированный на участке 1 нагрева трубы 3 индуктором 5, повторяет форму индуктора 5 и проходит по, границе участка

1 направо с одной стороны от шва 2 и в районе вершины петли индуктора 5 переходит через шов 2 поперек участка 1 нагрева по другую сторону участка 1 и течет в противоположном направлении. При прохождении торцовой зоны трубы под индуктором 5 ток в этой зоне течет поперек шва 2 параллельно торцу 9 и проходит именно по области недогрева участка 1 индуктором 4 и вызывает ее преимещественный .нагрев. Таким образом, при правильно подобранных энергетических соотношениях между индукторами 4 и 5 нагрев участка 1 в зоне торца 9 выравнивается, Выравнивание нагрева происходит при нахождении торца в любой точке по длине индуктора 5, ибо во всех этих случаях ток с одной стороны участка 1 нагрева переходит на другую его сторону. Этот переход всегда происходит через зону недогрева в зоне торца 9 трубы 3.

При нагреве спирально-шовных труб нагрев на торце резко неравномерный.

Со стороны тупого угла, образованного швом с торцом трубы, отмечается перегрев.

Со стороны острого угла шва с торцом отмечается недогрев. Ветви тока обратного замыкания на торце несимметричны. В этом случае также выравнивание нагрева может быть достигнуто пропусканием тока поперек шва с помощью петлевого индуктора, установленного в один ряд с производящими основной нагрев индукторами. Одновременно с выращиванием нагрева зона 1 локального нагрева на торце 9 применение петлевого индуктора позволяет повысить эффективность нагрева. Это достигается применением "узкого" индуктора, т.е ° индуктора, ширина которого не превышает 1,2-1,5 ширины

3 11715 с зоны нагрева и нагрева границы по зоне с дополнительно током петлевого индуктора 5.

При перемещении трубы под индукторами 4 и 5, установленными вдоль оси шва 2, каждый индуктор производит нагрев, расположенной под ним зоны, Индуктор 4 нагревает зону шириной с (Характерное распределение температуры в конце нагрева индуктором 4 10 дано на фиг. 5, кривая 7, где по оси ординат отложены значения температур, по оси абсцисс — расстояние по ширине нагреваемой зоны перпендикулярно шву 2). В центре зоны с по оси шва 2 значение температуры Т выше, чем на границах зоны С, на 10-15Х, температура Т . Зона, нагретая с указанным значением температур, при дальнейшем перемещении проходит под 20 индуктором 5, который производит нагрев участков, расположенных под ин"с дуктируюшими проводниками индуктора 5. 3а счет того, что расположение этих участков выбрано таким образом, что они находятся на границе зоны участка 1 локального нагрева, проис-, ходит повышение температуры на границе участка 1. В результате, температура распределяется по ширине участка 1 более равномерно (кривая 8 на фиг. 5). Разница температуры по ширине участка 1 составляет 2-5Х.

Предлагаемый способ нагрева может быть осуществлен индукторами, распо- 35 ложенными один за другим, части которых являются плоскими индукторами с индуктирующими проводниками, расположенными над всей шириной участка нагрева, другие петлевого типа, пре- 40 имущественно на последней стадии. нагрева (такой вариант нагрева изображен на фиг. 1 и 2), На фиг, 3 и 4 изображен индуктор, который для упрощения конструкции совмещает в себе 45 оба описанных индуктора. Индуктор состоит из двух частей. Часть 10 является плоским индуктором для локального нагрева, часть 11 — петлевым индуктором. Петлевой индуктор Il вклю- 50 чен последовательно в разрыв между индуктирующими 12 и обратными 13 проводниками плоского индуктора 10.

Индуктирующие проводники 14 и 15 петлевого индуктора ориентированы вдоль 55 индуктирующих проводников 12 плоского индуктора 10 и расположены в той же

IIJIqcKocTH, что и индуктирующие провод37 4 ники 12 индуктора 10. При необходимости петлевой индуктор мажет быть выполнен с обеих сторон плоского индуктора 10.

Труба 3 ориентируется таким образом, чтобы ее шов 2 был совмещен с осью расположенных один за другим индукторов и начинает перемещаться под ними. Часть индукторов является плоскими индукторами, ширина индуктирующих проводников которых выбрана в соответствии с ширинои с участка

1 нагрева и превышает ширину с участка нагрева (околошовной зоны) не более чем в 1,2-1,5 раза, часть индукторов преимущественно на последних стадиях нагрева является петлевыми, производится нагрев заданного участка при -перемещении трубы под плоскими индукторами и дополнительный нагрев при перемещении трубы под петлевыми индукторами, Происходит выравнивание нагрева как по ширине участка, так и по торцам изделия.

Пример. Проводится нагрев прямошовной трубы диаметром 820 мм с толщиной стенки 12 мм двумя индук. торами, установленными соосно один за другим. Первый индуктор плоский с магнитопроводом диаметром 750 мм, ширина паза магнитопровода 120 мм.

Питание индуктора осуществляется от преобразователя ОПЧ-500/2,4. Длина индуктора по магнитопроводу 800 мм, число витков 5. Второй индуктор петлевой, его длина 800 мм, ширина

80 мм. Индуктор имеет два витка, один проходит в одном направлении, второй в обратном. Ширина витков по 20 мм. !

Питание петлевого индуктора осуществляется через понижающий трансформатор с коэффициентом трансформации

5 от преобразователя ОПЧ-500/2,4.

Осуществляется нагрев зоны шириной

90 мм при скорости перемещения трубы о

2 м/мин до 800-850 С. Достигнутая равномерность температуры по ширине зоны

90 мм не хуже 5Х, а при нагреве торца наблюдается небольшой перегрев (50 С) торца в. пределах заданной зоны на глубине до 5-10 мм. Такой перегрев является допустимым. В пределах заданной зоны в районе торца за исключением описанного перегрева равномерность температуры не хуже 10Х

1171537

1171537

Составитель В. Белофастов

Редактор Н. Гунько Техред M,Ãåðãåëü КорректоР С. Шекмар Заказ 4821)28 Тираж 553 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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