Способ очистки металлических изделий и устройство для его осуществления

 

Сущность изобретения заключается в том, что способ очистки металлических изделий от окалины, включающий помещение металлических изделий в ванну с расплавом щелочи, создание переменного магнитного поля, посредством которого осуществляют подогрев расплава. Нагрев щелочи и поддерживание рабочей температуры производят в два этапа: на первом из которых по всей высоте ванны создают ряд переменных магнитных полей, соседние из которых имеют противоположное направление силовых линий, на втором этапе попеременно создают магнитное поле в верхней и нижней частях ванны. Частота смены этих полей равна частоте питающего электротока. Устройство для очистки металлических изделий от окалины, содержащее ванну, индуктор, обмотки которого выполнены в виде расположенных по высоте ванны одна над другой параллельных секций, и источник переменного тока. Ванна выполнена из ферромагнитного материала в виде сердечника индуктора, а секции обмоток навиты вокруг ванны последовательно. 2 с.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к металлообрабатывающей промышленности, в частности к очистке металлоизделий от окалины.

Известен способ очистки металлоизделий от окалины, включающий помещение изделия в ванну с расплавом щелочи, который подвергают гидролизации и создают направленные потоки его движения. Способ реализуется в устройстве, содержащем ванну с охватывающим ее индукционным нагревателем и помещенными в ванну электродами-ребрами из магнитной стали.

Недостатками способа и устройства также являются высокие энергозатраты, низкая производительность и сложность конструкции.

Сущность изобретения заключается в том, что расплав щелочи дополнительно подогревают до заданной температуры, причем нагрев щелочи и поддержание рабочей температуры проводят в два этапа, на первом из которых по всей высоте ванны создают ряд переменных магнитных полей, соседние из которых имеют противоположные направления силовых линий, а на втором этапе попеременно создают магнитные поля в верхней и нижней частях ванны, причем частота смены полей в верхней и нижней частях ванны равна частоте питающего электротока, при этом в ванне создают слои противоположно направленных потоков щелочи, направление которых периодически меняют на противоположное.

Способ реализуется в устройстве, в котором ванна выполнена из ферромагнитного материала в виде сердечника индуктора, а секции обмоток навиты вокруг ванны последовательно, причем индуктор снабжен установленными между секциями обмоток и клеммами источника тока вентильными устройствами с подключенными параллельно им шунтирующими аппаратами.

Указанные отличия существенны. Они позволяют использовать стенки ванны, выполненной из ферромагнитного материала в качестве нагревательного элемента, и быстро нагреть щелочь до заданной температуры, а встречным и переменным движением потоком щелочи активно передавать тепло в зону обработки. При этом достигается уменьшение потерь энергии. В точках встречи полюсов магнитные потоки складываются, выделяется дополнительная энергия, сопровождающаяся возникновением индукционных токов по всему сечению стенок ванны. Эти токи выделяют дополнительное тепло, так как активная составляющая тока увеличивается, то растет cos ϕ. При импульсном питании в контуре частота снижается вдвое, индуктивное сопротивление уменьшается, что дополнительно увеличивает cos ϕ.

П р и м е р. В ванну из ферромагнитного материала с расплавом щелочи помещают обрабатываемые металлоизделия и дополнительно нагревают расплав до заданной температуры. Нагрев щелочи и поддержание рабочей температуры проводят в два этапа, на первом из которых по всей высоте ванны создают ряд переменных полей. Соседние поля имеют противоположное направление силовых линий. Поля создаются подключением обмоток индуктора к сети однофазного тока переменной частоты 50 Гц. В результате в корпусе ванны создается ряд электромагнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами. Полюса электромагнитов меняют свою полярность с частотой переменного тока. В результате в зоне между полями выделяется дополнительное тепло. На втором этапе попеременно создают магнитные поля в верхней и нижней частях ванны. Частота смены полей равна частоте питающего электротока. В ванне создают слои противоположно направленных потоков щелочи, направление которых периодически меняют на противоположное. Тепло от стенок ванны активно распространяется в расплаве и переносится в зону обрабатываемого изделия.

На фиг.1 представлена схема устройства для очистки металлических изделий от окалины; на фиг.2 - электрическая схема устройства; на фиг.3 - ванная в поперечном сечении с силовыми линиями магнитных полей в первой половине периода синусоидального переменного тока; на фиг.4 - то же, во второй половине периода переменного тока; на фиг.5 и 6 - варианты выполнения электрической схемы устройства.

Устройство включает ванну 1, выполненную из ферромагнитного материала в виде сердечника индуктора. Вокруг ванны 1 расположены обмотки 2 и 3, выполненные в виде параллельных секций 4, 5, 6 и 7, навитых последовательно. Секции размещены одна над другой по всей высоте ванны 1. Между секциями обмоток и клеммами 8 и 9 источника тока установлены вентильные устройства 10, 11, 12 и 13 с подключенными параллельно им шунтирующими аппаратами в виде выключателей 14, 15, 16 и 17.

Устройство работает следующим образом.

Замыкают контакты выключателей 14, 15, 16 и 17, на обмотки 2 и 3 подают переменный ток, минуя вентильные устройства 10, 11, 12 и 13.

Протекающий в секциях 4, 5, 6 и 7 ток создает в стенках ванны 1 четыре электромагнита, обращенных друг к другу одноименными полюсами. В зонах встречи одноименных полюсов стенки ванны нагреваются и отдают тепло щелочи. После разогрева щелочи до рабочей температуры размыкают контакты выключателей 16 и 17. При этом в первой половине периода синусоидального тока магнитные поля создаются в обмотках 2 в верхней части ванны, а во второй половине периода - в обмотках 3 в нижней части ванны. При размыкании контактов выключателей 14 и 15 и замыкании контактов выключателей 16 и 17, последовательность включения обмоток 2 и 3 и направление силовых линий магнитных полей меняется на противоположное.

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.

1. Способ очистки металлических изделий от окалины в расплаве щелочи, включающий нагрев щелочи переменным магнитным полем по высоте корпуса и размещение в расплаве металлических изделий, отличающийся тем, что нагрев осуществляют вначале чередующимися переменными магнитными полями с силовыми линиями, направленными противоположно в двух соседних полях, а затем нагрев магнитными полями осуществляют попеременно в верхней части корпуса и в нижней с частотой 50 Гц.

2. Устройство для очистки металлических изделий от окалины, включающий корпус, индуктор, выполненный высотой, равной высоте корпуса, источник переменного тока, отличающийся тем, что корпус выполнен из ферромагнитного материала, индуктор - в виде ряда индукционных катушек и между каждой катушкой и источником питания установлен выпрямитель с параллельно подключенным к нему выключателем.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6