Способ электроконтактного нагрева длиномерных параллельно расположенных изделий

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

И

РЕСПУБЛИН (19) (И) (5))4 С 21 D 1 40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTWI (21) 3548964/22-02 (22) 04.02.83 (46) 30.01.86. Бюл. У 4 (71) Государственный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский и проектный институт металлургической промьппленности (72) А.М.Ииславский (53) 62.982.669.2(088.8) (56) Патент Великобритании

9 1147133, кл. С 21 D 1/40, 1967.

Авторское свидетельство СССР

)) 125633, кл. С 21. D 1/40, 1955. (54) (57) СПОСОБ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОГО

НАГРЕВА ДЛИННОИЕРНЫХ ПАРАПЛЕЛЬНО

PACIIOJI0)KEHHbE ИЗДЕЛИЙ, включающий закрепление иэделий в зажимных электроконтактных головках и двухпозиционное соединение изделий с источником электропитания при помощи подводящего, промежуточного и отводящего токопроводов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения энергозатрат, промежуточный и отводящий токопроводы размещают параллельно изделиям с образованием в поперечном ,сечении ромба, при этом токопроводы и иэделия располагают в противоположных вершинах ромба. Ж

12080/2

Способ осуществляют следующим образом.

Из принципиальной схемы следует, что в каждый данный момент направле. ние тока в прутках 1 общее и противоположное направлению тока в токопроводах 2, следовательно, в процессе нагрева прутки притягиваются друг к другу и одновременно испытывают расталкивающее воздействие со стороны токопроводов, которые между собой также притягиваются. Силы взаимного притяжения прутков располагаются в горизонтальной плоскости, проходящей через оси прутков, силы, отталкивающие прутки от токопроводов, располагаю9ся в плоскос. тях, соединяющих оси прутков и токо. проводов, т.е. наклоненных относительно горизонта под углом М . Из соображений симметрии равнодействую40

55

Изобретение относится к электроконтактному нагреву металлов и может найти применение в металлургии и машиностроении для термообработки длинномерных изделий из цветных и 5 черных металлов.

Цель изобретения — снижение энергозатрат.

На фиг.1 изображена электрическая схема двухпозиционной установки с . 10 питанием от одного трансформатора без учета фактического взаимного расположения в пространстве изделий и токопроводов — шин, на фиг.2 — вид на торец установки в направлении про- 15 дольных осей иэделий и шин, с изображением их фактического взаимного

Э расположения в пространстве, на фиг.3 — то же, что на фиг.1, 2 и 3, но с токоподводом к каждому изделию 20 от отдельного трансформатора.

На принципиальной электрической схеме двухпозиционной установки (фиг.1) прутки 1 чередуются в последовательном соединении с параллель- 25 ными им токопроводами 2. Замыкает цепь вторичная обмотка трансформатора 3. Электрическая цепь та же, что и на фиг. 1, но как вид на торцы прутков и параллельных им токопроводов (фиг.2). Прутки 1 располагаются в горизонтальной. плоскости,а токопроводы — в вертикальной. Линия пересе. чения указанных плоскостей является пространственной осью симметрии сис35 темы из двух прутков и двух токопроводов. щая вертикальных составляющих сил, действующих на один из прутков от двух токопроводов, равна нулю (из-за последовательного соединения проводников в цепи отношения электрических сил взаимодействия между ними определяются только соответствующими расстояниями между ними и не зависят от силы протекающего по ним тока), горизонтальные составляющие этих же сил складываются между собой и воздействуют на пруток в направлении прямопротивоположном притягивающему воздействию на него другого прутка. . Выбирают соотношение расстояний между прутками и токопроводами из условия равенства нулю горизонтальной составляющей сил, действующих на пру ток.

Пусть Х вЂ” расстояние между двумя проводниками под током, тогда сила, I взаимодействия между ними равна

К где К вЂ” коэффициент (кгс.м), зависящий от величины силы тока в про-, водниках и других электротехнических параметров, но постоянный для дан ной системы. Расстояние между прутками равно 2а, расстояние между токопроводами 2в, расстояние между прутком и токопроводом с.

По теореме Пифагора с = а + Ь,.

Ь=a43 (3) Из (2) и (3) следует, что, задавшись по конструктивным соображениям а, всегда можно получить Ь .и с и таким образом сконструировать двухпозиционную установку с требуемыми

Сила, притягивающая пруток к

К прутку, — ;- сила, отталкивающая

2а

К пруток от токопровода, —, проекция с этой силы на горизонтальную плоскость

К Ка а

cos ы = —, так как cos Ы = с с тогда уравнение статики из условия равенства нулю горизонтальной равнодействующей всех сил, действующих на

1 К К

t пруток, имеет вид — — 2 — сов =0;

К Ка 2а с или — — 2 — = 0;

2а с откуда с = 4а или с = 2а (2)

После постановки (2) в (1) получим

1208082

ТОГда ИЗ УСЛОВИЯ МЯЛОСтИ Д ь От носительно Ъ имеем: из (2) и (3) следует, что с = ® b и д с = — дЬ, (4),(5)

Вертикальная составляющая силы воздействия нижнего токопровода на пруток

К . К bdb

sin ot,, с-дс с-Ас с-дс

Ь-дЬ гак как sin с-дс

Вертикальная составляющая силы воздействия верхнего токопровода на пруток

К ° К В+4Ь з п

c+dc с+дс с+ dc

Ъ+д Ь так как здп о = — — » г с+дс

Общее уравнение равновесия прутков в вертикальной плоскости

К1Ь+дЬ2 — С =0 (c+dc)2

К Ь-дь (6) (с-дс)2

После подстановки в (б) выражений (4) и (5) и преобразований имеем

3k Rk г

2G 40

2 (7) В качестве примера практической

)ценки Ь можно привести следующие выкладки. свойствами равновесия прутков. Конст руктивное выполнение двухпозиционной установки: токопроводы в виде шин крепятся к подвижным в вертикальном направлении балкам, которые с помощью соответствующих винтовых устройств могут быть установлены на необходимых отметках, Вертикальная регулировка шин необходима для компенсации действующих на прутки сил их собственного веса.

Для случая, когда вес прутка существенно (на порядок) меньше сил

К К

2а с — или вЂ, величину вертикального сме щения токопроводов можно определить следующим образом.

Пусть для компенсации силы веса прутка дЬ вЂ” смещение обоих токопроводов вверх, д с — соответствующее дЬ изменения расстояния с.

Пусть пруток весит G=37 кгс на .погонный метр и по системе течет ток 5 ° 10 А.

Как известно, ампером называется сила тока, текущего в двух параллельных проводниках, находящихся на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, который создает между проводниками усилие в 2 ° 10 кгс на каждый

-8

10 погонный метр проводника.

Отсюда коэффициент К равен 2»

10 (5 -10 ) или K=50 кгс. м.

Пусть из конструктивных соображений (размеры обрабатываемого профиf5 ля, конструкция контактов и др.) размер 2а=0,25 м. Тогда Ь = а 43

0,216. Тогда после подставки в (7) значений С, К и Ь получим дЪ=0,022 м.

Таким образом, всегда можно иметь

20 предварительную оценку величины вертикального смещения токопроводов для компенсации сил веса прутков.

Точное положение токопроводов с учетом сил веса можно определить либо

2S с помощью специальных уточненных расчетов, либо регулировкой винтовыми устройствами на работающей устаНОВКЕ.

Вертикальное смещение токопроводов относительно прутков без нарушения их равновесия в горизонтальной плоскости возможно из-за того, что приближение нижнего токопровода к пруткам компенсируется отдалением от них верхнего токопровода с сохранением без изменения их суммарного влияния на прутки в горизонтальной плоскости.

Электрическая схема на фиг.3 по40 кязяня кяк IIpHMep вОзмОжнОсти ис пользования разных источников энергии для нагрева каждого из прутков двухпозиционной установки. В этом случае пространственная схема рас45 положения прутков и токопроводов тя же, что и в предыдущем случае.

Предлагаемый способ может быть внедрен не только на вновь строящихся, но также и на уже действующих

50 одно- двух- и многопозиционных установках электроконтактного нагрева путем их дополнения необходимой системой токопроводов. Это позволяет поднять скорость и качество нагрева изделий, уменьшить их окалинообразо5 ванне (так как уменьшается выдержка при высокой температуре).

120808

Корректор С.Шекмар

Заказ 182/34 Тираж 552

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

Составитель Г.Назарова е

Редактор M.Íåäoëóæåíêo Техред А.Ач