Установка индукционного нагрева металлических тел периодического действия
Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - расширение номенклатуры нагреваемых изделий. Установка содержит двухстадийный нагреватель , состоящий из двух секций, оси которых взаимно перпендикулярны. Каждая из секций представляет собой прямоугольную катушку, снабженную по длине отпайками, и содержит источник питания и механизм загрузки-выгрузки. Для достижения поставленной цели введены программный регулятор, один из входов которого соединен с выходом задатчика свойств материала нагреваемого изделия, а другой вход - с выходом блока измерения линейных разме . ров:. выход программного регулятора, подсоединен к управляющему входу коммутатора , силовой вход которого соединен с источником питания каждой секции, а выход лодключен к секции индуктора. Установка периодического действия позволяет увеличить выход годной продукции на 1,5-2% вследствие з еличения равномерности нагрева, повысить универсальность и гибкость . при отработке возмущающих воздействий , обеспечить унификацию нагревающего оборудования. 6 ил. S сл iu ts5 CD СО 4;
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (511 4 Н 05 В 6/06
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о ;
"г
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4164191/24-07 (22) 18.12.86 (46) 07.10.88. Бюл. 37 (71 ) Ленинградский электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (72) В.С. Немков, В.ВвДемидович, В.И.Руднев, Л.С.Зимин и Г.И.Дорофеев (53) 621.365.52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
В 249506, кл. H 05 В 5/00, 1972.
Патент ФРГ М 917 198, кл. 21 Н 29/03, 1951. (54) УСТАНОВКА ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТЕЛ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — расширение номенклатуры нагреваемых изделий.
Установка содержит двухстадийный нагреватель, состоящий из двух секций, оси которых взаимно перпендикулярны.
„„SU„„1429347 А1
Каждая из секций представляет собой прямоугольную катушку, снабженную по длине отпайками, и содержит источник питания и механизм загрузки-выгрузки.
Для достижения поставленной цели введены программный регулятор, один иэ входов которого соединен с выходом задатчика свойств материала нагреваемого иэделия, а другой вход — с выходом блока измерения линейных разме" рок,. выход программного регулятора подсоединен к управляющему входу коммутатора, силовой вход которого сое" динен с источником питания каждой секции, а выход лодключен к секции индуктора. Установка периодического Я действия позволяет увеличить выход годной лродундии не 1,5 — 2X вследст- (/) вие увеличения равномерности нагрева, Са повысить универсальность и гибкость,при отработке возмущающих воздействий, обеспечить унификацию нагревающего оборудования. 6 ил.
Раей, 1429347
Изобретение относится к электро-.. термии, конкретнее к индукционным на-, гревателям периодического действия.
Цель изобретения — расширение но5 менклатуры нагреваемьгх изделий в установках периодического действия.
На фиг.1 показана фуш<циональная схема установки индукционного нагрева металлических тел периоцического действия; на фиг.2 — нагреваемое из, елие в ниде прямоугольного сляба, бщий вид; на фиг.3-6 кривые распре", деления температурного поля сляба в
Продольном JAB} и поперечном (GD) на-15 правлениях после нагрева в первой и гитарой секциях нагревателя.
Установка содержит индукционный н эгреватель 1, состоящий иэ двух сскц й, ась одной секции совйадает с о ью АВ нагрев аемого иэделия, ось spy= гЬй - с осью. CD и перпендикулярна первой, механизм 2 загрузки Выгр экие звдатчик 3. свойств, блок 4 перемножения, sапоминающее устройство 5, для 25 каждой иэ двух секций нагревателя ре-: гулируемый источник 6 питания, программный регулятор 7, блок 8 линейных размеров, установленный непасредст.".. венна на входе в каждую секцию, блок 30
9 коммутации и конденсаторный блок О„ каждая из двух секций нагревателя выполнейа в виде трех последовательно включенных обмоток, центральная из которых подключена к своему регулиру- >5
@маму источнику питания непосредст."
Венно, а каждая из боковых обмоток
Содержит отпайки для подключения к указанному источнику питания через
Последовательна соединенные соответ- щ
@твующие своей секции блок коммутации и конденсаторный блок„ каждый иэ двух программных регуляторов 7 выполнен, с вумя входами, один иэ которых соеднен с выходом блока 8 линейных раэме- 4< ров своей секции, а второй вход - с выходом задатчика 3 свойств . Первый
as двух выходов каждого программного
> егулятора 7 подсоединен к управляющему входу блока 9 коммутации своей секции, второй выход программного регулятора 7 первой секции подключен к регулирующему входу источника питания первой секции, второй выход программного регулятора. 7 второй секции под-,.„
55 ключен к первому из трех входов блока .4 перемножения, второй вход блока перемножения соединен с выходом второй секции блока 8 линейных размеров, а его третий вход подключен к выходу запоминающего устройства 5, вход ко-. торого соединен с выходом блока 8 линейных размеров первой секции, выход блока 4 перемножения подключен к ре-. гулирующему входу источника 6 питания второй секции.
Установка работает следующим образом.
Нагреваемое прямоугольное изделие изготовлено иэ немагнитного материала с относительно высоким удельным сопротивлением и имеет неярко выраженный,поверхностный эффект, Механизмом 2 загрузки-выгрузки нагреваемое иэцелие загружают в первую секцию индукционного нагревателя 1, Сигнал, характеризующий длину изделия по оси
АВ, поступает с выхода блока 8 ли" нейных размеров первой секции .Hà входы программного регулятора 7 первой сехции и запоминающего устройства 5.
На в арой вход программного регулятора 7 поступает информация с эадатчика
3 свойств материала нагреваемого из- делня. В зависимости от входных сигналов программный регулятор 7 по за" ранее рассчитанной программе формирует сигнал, который поступает на уп-. равляющий вход блока 9 коммутации.
Этот блок, используя отпайки боковых обмоток первой секции индуктора, ус- . танавливает требуемую длину первой секции нагревателя, формируя тем самым величину заглубления загрузки в индуктор на первой стадии нагрева.
1(роме организации заглубления, блок
9 коммутации с -помощью кондансаторного блока 10 создает необходимый импеданс боковых обмоток, подключенных к центральной обмотке по автотрансформаторной схеме. С второго выхода прогграммного регулятора 7 первой секции в соответствии с предусмотренной номенклатурой нагреваемых изделий поступает сигнал на регулирующий вход источника 6 питания первой секции.
Организация заглубления и создание импеданса боковых обмоток позволяет
sa счет продольных электромагнитных краевых эффектов нагревать зоны торцов изделия более интенсивно, чем его регулярную часть (фиг.3), После достижения теплосодержания нагреваемого изделия серединного значения эа; данной конечной величины иэделие выгружают, используя механизм 2 эагруэ1429347 ки-выгрузки, иэ первой секции индукционного нагревателя и загружают Во
1 вторую секцию. В результате нагрева на первой стадии температурное поле изделия нерав номерное, Причем торцовые зоны перегреты эа счет продольных краевьх эффектов (фиг.3), а грани недогре::.: за счет поперечных краевых эффектов (фиг. 5) .
При загрузке во, вторую секцию аналогично загрузке в первую секцию с блока 8 линейных размеров поступает сигнал, характеризующий ширину нагре-. ваемого изделия, Этот сигнал поступает на входы блока 4 перемножения и программного регулятора 7 второй секции. На второй вход программного регулятора поступает информапия с выхода задатчика 3 свойств, С выходапрограммного регулятора второй секции сигнал поступает на управляющий вход блока 9 коммутации второй секции. Этот блок, используя отпайки боковых обмоток второй секции индуктора, устанавливает требуемую длину второй секции нагревателя, формируя тем самым величину заглубления загрузки в индуктор на второй стадии нагрева. Кроме организации заглубления, блок 9 коммутации с помощью конденсаторного блока 10 второй секции индуктора создает необходимый импеданс боковых обмоток. С выхода программного регулятора
7 второй секции индуктора в соответствии с предусмотренной номенклатурой нагреваемых изделий сигнал поступает на регулирующий вход источника 6 питания второй секции через блок 4 перемножения. Если длина и ширина наг" реваемого изделия соответствуют предусмотренной номенклатуре нагреваемых изделий (эта информация заложена в программном регуляторе 7), то в блоке 4 перемножения сомножители, поступающие на второй и третий входы, соответствуют единице. Таким образом, уровень мощности второй секции индуктора 1 устанавливается в соответствии с предусмотренной номенклатурой изде" лий е
Нагрев ают сляб в о в торой секции индуктора (вторая стадия нагрева). Начальное распределение температуры перед второй стадией нагрева неравномерное (фиг.3 и 4), причем его торцо" вые эоны недогреты (СЭ), а зоны граней перегреты (АВ) относительно ре" гулярной части, результирующее температурное поле после нагрева в двух стадиях равномерное (фиг.5 и 6). Длину второй секции индукционного нагревателя и, соответственно, величину
5 эаглубления выбирают с целью создания продольного краевого эффекта на второй стадии нагрева, обеспечивающего возникновение градиента температуры, компенсирующего температурный градиент, возникший на первой стадии из-sa поперечного краевого эффекта. Длину первой секции, а следовательно, и ве" личину заглубления на первой стадии выбирают, соответственно, с цел-:,ю компенсации поперечного краевого эффекта, возникающего на второй стадии нагрева.
При нагреве. изделий с относительно низким удельным сопротивлением, имеющим ярко выраженный поверхностньй эффект, наблюдается перегрев боковых граней. В этом случае програмчный ре гулятор 7 посредством блока 9 коммуя5 тации в функции сигналов поступающих с блоков 8 и 3, организует заглубле,ния, при которых осуществляется недо" грев торцовых зон в каждой из секций нагревателя. В предельном случае возожна органиэация режима работы наг" ревателя с перезаполнением тогда,когда длина иэделия превышает рабочую длину секции.
При вариации номенклатуры нагрева35 емых изделий, что всегда имеет место в реальных пройзводственных условиях и прежде всего длины и ширины изде-. лий, возникают возмущения. В предлагаемой установке эти возмущения отра"
4О батываются автоматически. При вариации длины изделия с блока 8 линейных размеров первой секции индуктора поступает информация о реальной длине изделия. Эта информация поступает
4> на вход программного реГулятора 7 . первой секции и на вход запоминающего устройства 5. Программный регулятор 7 выбирает посредством блока 9 коммутации и конденсаторного блока 1О требуемые величины заглубления и импеданса боковых обмоток. Осуществив нагрев на первой стадии, изделие, повернув относительно оси второй секции на 90, Ф загружают во вторую. При загрузке во вторую секцию установленный на ее входе блок 8 линейных размеров счыты" вает ширину изделия. Так как ширина изделия не изменилась, то сомножитель, выработанный в результате сиг14293 нала, пришедшего с выхода блока 8 на второй вход блока 4 перемножения, соответствует единице. Принимая во вни мание, что длина слитка изменяется, 5 та, поступив но вторую секцию, его оСь АВ становится параллельна: оси
СЙ второи секции индуктора. Вариация длины иэделия при этом приводит к иэмаяению бакавога зазора между изделием и индуктирующим проводом в боковфй зоне. Если эаглубление в кндуктор можно с известной степенью дискретности стабилизировать с помощью отпаек, то вариац ро бокового зазора стабилизировать невозможно. Эта возмущение приводит к изменению активной мощности, выделяемой в изделии, при там же напряженин питания икдуктора.
Ч обы учесть это явление. с выхода з поминающега устройства 5 на третий в од блока 4 перемножения поступает ифформация об измене"- .ии длины изде«лия.
Сфгнал, идущий на задание уровня выходного напряжения ис Гочника 6 питанил второй секции, домножается на коэффици-. ент, учитываюший зту вариацию. В результате происходит необходимое кэменекие мощности, иадводимой к нагревателю.
Изменение ширины нагреваемога иэ-". ЗО делкя приводит к тому, что на первой стадии HR1 «эюва B иэделии выделяется не расчетная, а меньшая мощность. Поэтому на второй стадии необходимо скомпенсировать дефицит или избыток таплосодержания,. полученкаго иэделием
35 на первой стадии путем изменения мощности, подводимой к второй секции кидуктара. Это автоматически достигается тем, чта на второй вход блока 4 перемножения при загрузке изделия во вторую секцию поступает сигнал с выхода блока 8 линейных размеров, обеспечивающий домножение произведения сигналов, поступивших на первый и третий входы блока 4 переменожения, на сомножитель, отличный от единицы и обеспечивающий коррекцию сигнала, па", ступающего на регулирующий вход исгек и.
Установка индукционного нагрева металлических тел периодического действия, содержащая регулируемый источник питания, механизм загрузки-выгрузки, индукционный нагреватель, состоящий из двух секций, оси которых
1 взачмно перпендикулярны, о т л и ч а Гачника литани.я втарои ци Установка повышает универсальность, гибкость при отработке нестационарных режимов, проявляющиеся в обеспечении равномерного распределения температуры при вариации номенклатуры изделий (как материала нагреваемога иэделия,, так и ега геометрических 47 6 размеров), обеспечивает унификацию оборудования. Формула изобретения 1429347 1429347 PQ8, 5 w eaм еююа ° ° а Составитель В.Цуканов Редактор И.Шулла Техред А.Кравчук Корректор о-Кравцова Тир аж. 83 2 Подписное ВПИИПИ Государственного комитета СССР. па делам изобретений и открытий 113035, Москва, M-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 5147/57 Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
