Индукционная установка непрерывного действия для нагрева ферромагнитных заготовок

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - повьппение производительности установки с тремя и более секциями индуктора путем сокращения времени переход 1ых процессов. Устройство позволяет осуществлять комбинированное управление индуктором в переходных режимах, при этом горячая часть загрузки, расположенная в М выходньгх секциях, подключается к одному источнику питания , напряжение на котором устанавливается в функции выходной заготовки , а холодная часть загрузки, расположенная в N-M первых секциях, С подключается к другому источнику питания, обеспечивающему стационарный график ее нагрева. Происходит перераспределение мощности, между холодной и горячей частями заготовки , позволяя сократить время переходных процессов и гарантируя заданную температуру на выходе каждой ГС заготовки. 1 ил. -v|

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5д 4 Н 05 В 6/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3675409/24-07 (22) 15.12.83 (46) 15. 11.86. Ьюл. У 42 (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им ° В. В. Куйбышева и Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электротермического оборудования (72) Ю.Н.Бойков, H.В.Дилигенский, В.И ° Казанцев, О.H.Турпак и Г.Н.Рогачев (53) 62 1.365.52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1082846„ кл. С 21 D 11/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

М 1164913, кл. Н 05 В 6/06, 1981.

-(54) ИНДУКЦИОННАЯ УСТАНОВКА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ Д!1Я НАГРЕВА ФЕРРОМАГНИТНЫХ ЗАГОТОВОК

„„SU, 1270909 А1 (57) Изобретение отн >сится к электротехнике. Цель изобретения — повьппение производительности установки с тремя и более секциями индуктора путем сокращения времени переходных процессов. Устройство позволяет осуществлять комбинированное управление индуктором в переходных режимах, при этом горячая часть загрузки, расположенная в И выходных секциях, подключается к одному источнику питания, напряжение на котором устанавливается в функции выходной заго— товки, а холодная часть загрузки, расположенная в N-M первых секциях, подключается к другому источнику питания, обеспечивающему стационарный график ее нагрева. Происходит перераспределение мощности, между холодной и горячей частями заготов— ки, позволяя сократить время переходных процессов и гарантируя заданную температуру на выходе каждой заготовки. 1 ил.

70909 2

1 12

Изобретение относится к электротермии к может быть использовано при термообработке ферромагнитных материалов, при нагреве перед плас тической деформацией.

Целью изобретения является повышение прокзводительностк установки с тремя и более секцкямк индуктора путем сокращения времени переходных процессов.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Индуктор 1 cocToHmMH кз N сBK ций, соединен с датчиками 2 температуры, каждый из которых расположен у начала соответствующей ему секции (в качестве датчиков температуры могут быть использованы цветовые пирометры типа Спектропир"), выходы датчиков 2 соединены с первыми входами соответствующих им компараторов 3, вторые входы которьгх соединены с выходами ттсточнкка 4 эталонного »апряжения (компараторы 3 могут быть реализованы »а операционных усилителях типа К 140 УД 8, а источник 4 на интегральном стабилизаторе напряжения типа К 140 EH 2) . Выходы компараторов

3 соединены с входами ключей 5 (могут быть реализованы на тиристорах), переключающие контакты б которых соединяют соответствующие им секции индуктора с выходными штнами источников 7 и 8 питания (в качестве источников питания могут быть использованы тиристорные преобразователи частоты типа ТПЧ-500) . Датчик температуры из числа датчиков 2, расположенный у входа индуктора, соединен своим выходом с первым входом сумматора 9, к второму входу которого присоединен выход интегратора 10 вход которого соединен с задатчиком I1 через замыкающий контакт 12 реле 13 времени, интегрирующая цепочка интегратора 10 шунтируется замьпсающим контактом 14, управляемым механизмом перемещения (толкателем) 15 (сумматор 9 и интегратор 10 могут быть реализованы на операционных усилителях типа К 140 УД 8) выход сумматора 9 соединен с управляющим входом источника. 7 питания.

Датчик 16 температуры, расположенный на выходе индуктора 1, соединен своим выходом с управляющим входом источника 8 питания, а также с первым входом логического элемента И 17 (может быть реализован. на мчкросхе1О

4О

45 мах серии К 155), с вторым входом которого соеди»ен выход реле 13 времени, выход 17 соедк»е» с управляющим входом толкателя 15.

Уста»овка работает следующим образом.

Пусть после загрузки очередной заготовки гра»кца между холодной и горячей частями загрузки находится в пределах секции с номером N-M (N номер последней выходной секции), в стационарном же режиме эта граница лежит в пределах секции N-М*„ причем М > М ", т ° е. температурное поле загрузки опережает" стационарное.

При этом выходное напряжение U источника 4 выбрано так, что для М секций, на входе которых температура выше точки Кюри, соответствующие им компараторы 3 имеют на выходе напряжение +U, так как

U3 < П ых дг тде U,„ „ä „â€”;åíèå на выходе датчиков 2 температуры, расположен— ных на входе М последних секций, т.е. iE(I4 N j„

Для N — М первых секций П „,„, где т-Е (1,И-М) и соответствующие им компараторы 3 имеют на выходе — U . Ключи 5 в зависимости от знака сигнала на кх входе подключают своими контактамк 6 первые N-М секций к источнику 7 питания, а последние М секций к и"точнику 8 пита— нкя, Датчик 16, подавая информацию о температуре выходной заготовки

»а управляющий вход источника 8, организует нагрев заготовок в последних М секциях по ло.<ально-оптимальному алгоритму„т. е. нагрев с макскмальной мощностью дс заданной температуры с последующим переходом на режим термостатирования . Выгрузка выходной заготовки»роизводится при появлении на входах логического элемента И 17 двух единиц (каждый из входов снабжен масштабкруюшкмк цепями), т.е. прк выполнении двух условий: температуре. выходной заготовкк равна заданной, темп нагрева задаваемый уставкой реле 13 выдержан. При этом с выхсда элемента И 17 на управляющий вход толкателя пос— тупит соответствующий сигнал. Так как в данном случае температурное поле загрузки "опережает" стационарное, часть времени, определяемого пиклом нагрева, М выход»ых секций

50 з 1270 будут находиться в режиме термостатирования, при этом температурное поле этой части загрузки будет мак— симально приближено к стационарному.

Заготовки, находящиеся в N — М первых секциях, будут находиться под воздействием источника 7 питания, напряжение на выходе которого автоматически выставляется таким, чтобы выходной сигнал сумматора 9 стремился к нулю, 10 т.е, график нагрева первой заготовки на протяжении цикла нагрева имитировал кривую заряда конденсатора С в интеграторе 10, являющуюся эталонной для стационарного режима и опре- 15 деляемую заранее выбранными парамет— рами 10 и выходным напряжением задатчика 11. Таким образом. холодная часть загрузки, расположенная в N-М первых секциях, будет нагреваться в стацио- щ нар ном режиме. После выгрузки очередной заготовки контакт 14, управляемый толкателем 15, сбросит интегратор 10 в нулевое состояние, подготовив устройство к новому циклу нагрева. 25

Пусть в начале нового цикла М <М-, т. е. температурное поле загрузки отстает от стационарного, При этом последние М секций также находятся под действиег локального алгоритма, причем время цикла превысит стационарное и выходная заготовка будет выгружена после достижения заданной температуры уже позже момента срабатывания реле 13 времени, 35 которое после истечения стационарного времени цикла разомкнет свой кон— такт 12 во входной цепи интегратора

10, зафиксировав тем самым его выходное напряжение на постоянном уров40 не, пропорциональном заданной температуре нагрева на первом шаге. Таким образом заготовки в первых N-М секциях будут нагреваться по стационарному графику, а после истечения стационарного времени цикла переводятся в режим термостатирования.

Устройство позволяет практически за N шагов получить стационарное распределение температуры по длине индуктора, максимально сократив вре — мя переходных режимов.

909 4 текущего эквивалентного злектричккого сопротивления первых N-М секций.

Данное устройство позволяет осуществлять комбинированное управление индуктором в переходных режимах, при этом горячая часть загрузки, расположенная в М выходных секциях, подключается к второму источнику питания, напряжение на котором устанавливается в функции температуры выходной заготовки, а холодная часть загрузки, расположенная в N-M первых секциях подключается к первому источнику пи,тания, обеспечивающему стационарный график ее нагрева. Здесь N — число секций индуктора. Таким образом происходит перераспределение мощнос.ти между холодной и горячей частями загрузки, позволяющее максимально сократить время переходных режимов, гарантируя при этом заданную температуру на выходе для каждой заготовки, что позволяет минимизировать отходы в брак.

На выходе первого источника пи— тания автоматически поддерживается уровень напряжения, позволяющий нагревать холодную часть загрузки в течение любого цикла нагрева в темпе, соответствующем стационарному, вне зависимости от того, что часть загрузки N — M первых секций, где в начале цикла температура была ниже точки Кюри, может перейти эту точку в течение цикла, что приведет к изменению эквивалентного электрического сопротивления этих секций, а следовательно, и тока, протекающего через них.

Благодаря тому, что уровень напряжения первого источника питания поддерживается в функции отклонения выходного сигнала датчика температуры, расположенного у входа первой секции, от выходного сигнала интегратора, диаграмма изменения во вре— мени которого соответствует стацио— нарному графику нагрева холодных

I заготовок, любое отклонение этого графика от нормы приведет к соответствующей корректировке напряжения первого источника питания, Если M = М" > устройство осуществляет процесс нагрева по локально-оп- 55 тимальному алгоритму, при этом мощность на выходе чсточника 7 питания автоматически выбирается с учетом

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Индукционная установка непрерыв— ного действия для нагрева ферромаг— нитных заготовок, содержащая секционированный индуктор, подключенный

1270909 к двум источникам питания„ датчик то соединен с выходом комплраторл, с.вязанного первым т>ходсм ". выходом первому входу сумматора, выход которого соеди неij с упрлвляюшим вхотакт реле времени соедияен с выходатчика температуры заготовок на

-= z j

Сос слвител. L . Косарев т1ехр ел, И . .Попович Коррек > >1> С Illp.

Реда кт пр Н. Слободя пик

Заказ 6254/58 J.ирлж 765

ВНИИПИ Госудлрс:твенно>-с комит:-.-. а СССР по делам и.обретений и открытий

113035, 11осква>, Ж-.35, Рлушскля паб., д. 4/5

П(>>> > j j j c i>i> е

Произвол< твенно-поли> рлфическое предпр:>:.ти: „> .„У>.;. л,р >д „,;.П>>. ск»>л>:., тpìïeðà.туры заготовок на выходе из индукторл, связлнный с управляющим входом первого источника пита ния, механизм перемещ>ения заготовок, реле времени, сумматор и задатчик времени,, о т л и ч а ю щ а. я с я тем, что, с цель о повышения производительности установки с тремя и более секциями индуктора путем сокращения времени переходных процессов, установка снабжена интегратором., ис— точником эталонного напряжения, элементом И и для каждой секции индуктора датчиком темпсратуры з,готовки на входе в секцию, компаратором и двухпозиционным ключом, каждая с екция индуктора подключена к обоим источникам питания через псрек>>к>чающую контактную группу двухпс>з>ик>ионного ключа, управляющий вход которода т ч H ji cl т е ми е1> л т у р >ы э т с> и с Ej iC ци и ) rl вторым — с выходом jjr т >чникл зтлпонногQ напряжения, вь хс.д дл т п>ка температуры первой секции ппдклк>чен к дом второго источника питания, л

10 второй вход — с вь>ходом интегратора, вход которого через замыкающий кондом задатчикл времени, - интегрируюljjля цепь интегратора зашунтирована

15 замыкающим контактом механизма перемещения, управляющий вход которого подключен к выходу элемента И, связанного первым входом с выходом

»с> выход е из и ндук тора, а н тор ым — с выходом реле времени, 1