Изолированная конструкция катушки индукционного нагрева



Изолированная конструкция катушки индукционного нагрева
Изолированная конструкция катушки индукционного нагрева
Изолированная конструкция катушки индукционного нагрева
Изолированная конструкция катушки индукционного нагрева

 

C21D1/42 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2430164:

НИППОН СТИЛ КОРПОРЕЙШН (JP)

Изобретение относится к области индукционного нагрева. Для увеличения срока службы индукционной катушки для нагрева за счет повышения прочностных характеристик ее изоляции, препятствующей проникновению на катушку паров цинка и других мелких металлических частиц, при цинковании листа поверхность катушки покрывают керамической тканью, изготовленной из алюмокремнеземных длинных керамических волокон, не содержащих бора, и термостойким слоем, образующим изоляцию, изготовленным из поверхностно твердеющего керамического материала, содержащего мелкие частицы оксида алюминия или алюмокремнезема и алюмокремнеземные короткие керамические волокна. 6 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к изолированной конструкции катушки индукционного нагрева, используемой для непрерывного нагрева движущегося стального листа.

Уровень техники

Печь непрерывного отжига стального листа, печь для легирования, входящая в состав оборудования для нанесения покрытий на стальной лист, и другое оборудование для производства стального листа используют катушки индукционного нагрева для быстрого нагрева стальных листов. Такая катушка индукционного нагрева выполнена в виде трубчатого проводника катушки, снабженной внутри проходом для стального листа (соленоидный тип); проводник катушки установлен так, чтобы размещать лист посередине сверху и снизу (поперечный тип) и т.п.для обеспечения равномерного нагрева стального листа с передней и задней поверхностей, и его поверхность покрыта изолирующим термостойким материалом. В прошлом для этого в качестве изолирующего материала использовалась теплоизолирующая огнеупорная обмазка или алюмооксидная ткань, или другая алюмооксидная керамика, как, например, волокно, термостойкое к воздействию высоких температур.

Японская патентная публикация №2005-156124 A (JP 2005-156124 А) в отличие от настоящего изобретения относится к катушке индукционного нагрева горячекованого материала и описывает изолированную конструкцию, выполненную из монолитного огнеупора, содержащего пористый невоспламеняющийся заполнитель и покрывающего внутреннюю поверхность катушки индукционного нагрева.

Японская патентная публикация №2006-169603 A (JP 2006-169124 А) описывает катушку индукционного нагрева для такого же применения настоящего изобретения, где изоляция выполнена с применением алюмооксидной керамики. Однако она не описывает особенности алюмооксидной керамики.

Такая стандартная изолированная конструкция индукционной катушки нагрева была выбрана исключительно из-за ее термостойкости и изолирующей способности. Было установлено, что невозможно предотвратить ухудшение изоляции из-за попадания в атмосферу мелких металлических частиц (например, паров цинка).

В линии оцинковывания стального листа пары цинка распространяются в атмосфере печи, поэтому при непрерывной эксплуатации печи в течение продолжительного периода электромагнитные силы вынуждают пары цинка притягиваться и осаждаться на изолированной поверхности катушки индукционного нагрева. Было установлено, что часть этих паров осаждается и скапливается между частицами в трещинах и т.д. изолирующего материала, проходит через изолирующий материал по трещинам и замыкает накоротко поверхность катушки и защитный лист, заземленный с катушкой или между катушками.

Следует отметить, что поверхность проводов катушки также может быть предварительно покрыта лаком, эмалью или другим изолирующим покрытием. Кроме того, если температура внутри печи составляет более 450°С, эти изолирующие покрытия выгорают и поверхности медных проводов оголяются. По этой причине при проникновении паров цинка невозможно предотвратить ухудшение изоляции катушки индукционного нагрева.

Если такое ухудшение изоляции происходит в катушке индукционного нагрева, это становится причиной остановок производственной линии, что приводит к серьезным потерям. По этой причине настоятельно требуется решить указанную проблему. Далее, во избежание такой неисправности было необходимо определить степень ухудшения изоляции и выполнить ремонтные работы.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы решить вышеуказанную типовую проблему и предложить изолированную конструкцию катушки индукционного нагрева, которая непрерывно нагревает движущийся стальной лист и поддерживает характеристики изоляции, равные исходным или превосходящие их, в условиях непрерывной эксплуатации при высокой температуре несколько сот градусов Цельсия и, кроме того, предотвращает ухудшение изоляции из-за проникновения паров цинка и других мелких металлических частиц и тем самым увеличивает срок службы катушки индукционного нагрева.

Объектом изобретения по п.1, выполненным так, чтобы решить вышеуказанную проблему, является катушка индукционного нагрева для индукционного нагрева стального листа, отличающаяся покрытием поверхности на стороне, обращенной к стальному листу, керамической тканью и образующая термостойкий слой изоляции, выполненный из поверхностно твердеющего керамического материала, содержащего короткие керамические волокна на стороне керамической ткани, обращенной к индукционной катушке или на стороне, обращенной к стальному листу, или обеих указанных сторонах.

Следует отметить, что по п.2 катушка индукционного нагрева может быть выполнена в форме соленоида.

По п.3 предпочтительно, чтобы керамическая ткань была изготовлена из кремнеземных или алюмокремнеземных длинных керамических волокон, не содержащих бора.

По п.4 предпочтительно, чтобы поверхностно твердеющий керамический материал включал в себя мелкие частицы оксида алюминия и алюмокремнезема, короткие алюмокремнеземные керамические волокна, коллоидный кремнезем и органическое вяжущее.

По п.5 предпочтительно, чтобы короткие керамические волокна получали посредством волокнообразования из массы керамического волокна.

По п.6 предпочтительно, чтобы поверхностно твердеющий керамический материал наносился распылением на поверхность керамической ткани для образования теплостойкого слоя изоляции.

Далее, по п.7 катушка индукционного нагрева может быть установлена в печь непрерывного отжига стального листа или печь для легирования, входящую в состав оборудования для нанесения покрытий.

Ниже будет объяснен преимущественный эффект настоящего изобретения.

Соответственно изолированной конструкции катушки индукционного нагрева по настоящему изобретению, поверхность стороны катушки индукционного нагрева, обращенной к стальному листу, покрывается керамической тканью, и сторона керамической ткани, обращенная к индукционной катушке, и/или сторона керамической ткани, обращенная к стальному листу, покрывается термостойким слоем изоляции, выполненным из поверхностно твердеющего керамического материала, содержащего короткие керамические волокна.

При изолировании поверхности катушки только керамической тканью мелкие металлические частицы могут проходить через переплетенные части и попадать внутрь. Далее, при использовании конструкции по настоящему изобретению короткие керамические волокна, содержащиеся в поверхностно твердеющем керамическом материале, запутываются в переплетении и керамические частицы откладываются на коротких керамических волокнах и полностью уплотняют мелкие металлические частицы. По этой причине даже если пары цинка и другие мелкие металлические частицы откладываются на поверхности, они не смогут проникнуть через слой изолирующего материала и никогда не достигнут поверхности катушки. Следовательно, они не вызовут ухудшения изоляции катушки индукционного нагрева подобно тому, как это было в прошлом.

Термостойкий слой изоляции по настоящему изобретению содержит керамическую ткань с превосходными термостойкостью и изолирующей способностью и поверхностно твердеющий керамический материал, включающий в себя короткие керамические волокна, поэтому он может показывать стабильные термостойкость и способность к изоляции в течение длительного периода времени даже в условиях высокой температуры 500-1200°С.

В результате можно предотвратить остановки производственной линии из-за ухудшения изоляции катушки индукционного нагрева.

По п.2, когда катушка индукционного нагрева для индукционного нагрева стального листа является соленоидом, достаточно изготовить, по меньшей мере, только внутренний контур этой конструкции, обращенный к стальному листу. Это связано с тем, что пары цинка и другие мелкие металлические частицы присутствуют внутри печи, через которую движется стальной лист. Разумеется, что этим термостойким слоем изоляции также могут быть покрыты как внутренний, так и наружный контуры катушки индукционного нагрева.

По п.3, в случае изготовления керамической ткани из кремнеземных или алюмокремнеземных длинных керамических волокон, не содержащих бора, во время нагрева бор не элюируется и не диффундирует и не проникает внутрь окружающей керамической ткани и не вызывает ухудшения качества и могут быть обнаружены стабильные термостойкость и способность к изоляции. Фактическая температура термостойкости этих керамических тканей составляет с кремнеземом 800°С и более и с алюмокремнеземом 1000°С и более. Они также могут использоваться для устройства высокотемпературного индукционного нагрева, способного к нагреву до 800°С и более.

По п.4, если поверхностно твердеющий керамический материал является материалом, включающим в себя мелкие частицы оксида алюминия или алюмокремнезема, короткие алюмокремнеземные керамические волокна и коллоидный кремнезем, можно обнаружить стабильные термостойкость и способность к изоляции. Вдобавок к этому, поскольку керамические частицы и короткие керамические волокна являются одним и тем же материалом, они имеют надлежащую способность к адгезии и имеется возможность повысить эффект предотвращения прохода мелких металлических частиц.

По п.5, если короткие керамические волокна получены посредством волокнообразования из массы керамического волокна, имеется возможность снизить производственные расходы.

По п.6 при распылении поверхностно твердеющего керамического материала на поверхность керамической ткани для ее покрытия обеспечивается надлежащая эффективность нанесения покрытия и можно нанести покрытие равномерной толщины на обширный участок.

По п.7 при размещении катушки индукционного нагрева для индукционного нагрева стального листа в печи непрерывного отжига стального листа или печи для легирования, входящей в состав оборудования для нанесения покрытий, можно улучшить стабильность линии непрерывного отжига или линии нанесения легирующего слоя.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 (а), (b), (с) - виды в разрезе катушки индукционного нагрева по настоящему изобретению.

Фиг.2 - пояснительный вид, показывающий состояние переплетения керамической ткани с помощью коротких керамических волокон и керамических частиц.

Фиг.3 - пояснительный вид устройства, используемого для испытания на электрическую прочность.

Фиг.4 - сравнительное изображение состояния изоляции между катушкой и основанием по настоящему изобретению и продуктом по существующему уровню техники при 400°С.

Осуществление изобретения

Ниже приводится описание предпочтительного варианта выполнения настоящего изобретения.

На Фиг.1 (а), (b), (с) показаны примеры катушки 1 индукционного нагрева в разрезе по настоящему варианту выполнения. Фиг.1(а) показывает случай использования керамической ткани 4, когда на ее стороне, обращенной к стальному листу, образован термостойкий изоляционный слой, выполненный из поверхностно твердеющего керамического материала 7, включающего в себя короткие керамические волокна. Фиг.1(b) показывает случай использования керамической ткани 4, когда на ее стороне, обращенной к катушке, образован термостойкий изоляционный слой, выполненный из поверхностно твердеющего керамического материала 7. Фиг.1(с) показывает случай использования керамической ткани 4, когда как на ее стороне, обращенной к стальному листу, так и на стороне, обращенной к катушке, образованы термостойкие изоляционные слои, выполненные из поверхностно твердеющего керамического материала 7.

Катушка 1 индукционного нагрева содержит проводник катушки 1а и корпус 1b катушки и поддерживается основанием 2. В этих вариантах выполнения катушка 1 индукционного нагрева является соленоидом, снабженным в его центре проходом 3, через который в вертикальном направлении проходит стальной лист S. Катушка индукционного нагрева также может быть расположена горизонтально для обеспечения горизонтального прохода листа.

Для объяснения настоящего изобретения будет использована Фиг.1(а). Поверхность стороны этой катушки 1 индукционного нагрева, обращенная к стальному листу S, т.е. поверхность рядом с проходом 3 для стального листа покрыта термостойким изоляционным слоем, состоящим из керамической ткани 4 и поверхностно твердеющего керамического материала 7. Т.е. на поверхности катушки 1 индукционного нагрева рядом с проходом 3 для стального листа керамическая ткань 4 крепится крепежными элементами 5 и 6. Центральная часть этой керамической ткани 4 предпочтительно приклеена к корпусу 1b катушки с помощью герметика. Кроме того, на поверхность этой керамической ткани 4 с помощью распыления нанесен поверхностно твердеющий керамический материал 7 равномерной толщины.

Керамическая ткань 4 обычно используется для изоляции катушек индукционного нагрева. Существуют кремнеземная ткань и алюмокремнеземная ткань. В кремнеземной ткани, например, используется N-кремнеземное волокно (максимальная температура термостойкости 1000°С), выпускаемое компанией Nihon Glass Fiber Industrial Co., Ltd. В алюмокремнеземной ткани, например, используется ТОМВО №8350 Rubilon производства компании Nichias.

Кроме того, для керамической ткани предпочтительно используется тканый материал из длинных алюмокремнеземных керамических волокон, имеющих превосходные термостойкие и изоляционные свойства. С точки зрения термостойкости более предпочтительным является состав, содержащий 70-80% оксида алюминия и 30-20% кремнезема. Следует отметить, что этот состав предпочтительно не включает в себя бор. Это связано с тем, что бор элюируется при высокой температуре и вызывает снижение качества керамических волокон.

«Длинные волокна» содержат очень тонкие свитые волокна, изготовленные, главным образом, из оксида алюминия, кремнезема и т.д. и имеющие диаметр от нескольких мкм до 10 мкм или около этого. Например, это означает керамические волокна длиной 5-10 см в случае оксида алюминия или длиной 50 см и более в случае кремнезема, которые могут быть сотканы для получения керамической ткани.

Существуют разные способы плетения керамической ткани 4, как, например, миткалевое переплетение, саржевое переплетение, атласное переплетение и т.д., но в настоящем изобретении не может быть выявлено никаких различий в действии или влиянии, обусловленном способом плетения, поэтому может быть использован любой способ плетения. Кроме того, толщина может составлять 0,3-1,2 мм или около этого. По существу, может быть использована алюмокремнеземная керамическая ткань, например волокно под названием «Alumina Seven» ((максимальная температура термостойкости 1200°С), термостойкое к воздействию сверхвысоких температур, которое можно приобрести у компании Nihon Glass Fiber Industrial Co., Ltd..

Кроме того, как указано выше, при использовании только лишь керамической ткани 4 нельзя надежно предотвратить проход очень мелких металлических частиц, поэтому в настоящем изобретении поверхность покрывается поверхностно твердеющим керамическим материалом 7, включающим в себя короткие керамические волокна. Этот поверхностно твердеющий керамический материал 7, например, включает в себя мелкие частицы оксида алюминия и алюмокремнезема, короткие алюмокремнеземные керамические волокна, коллоидный кремнезем и органическое вяжущее.

«Алюмокремнеземный состав» означает состав, содержащий оксид алюминия в количестве 40-95% мас. и кремнезем в количестве 60-5% мас. Мелкие частицы имеют размер окружности, эквивалентный диаметру 0,1-50 мкм или около этого. В качестве коротких волокон предпочтительно используются волокна, имеющие диаметр от нескольких мкм до 10 мкм или около этого и длину от нескольких мкм до 500 мкм или около этого и полученные посредством волокнообразования из массы.

Кроме того, термин «масса» означает продукт в форме ваты после удаления сферических частиц (обычно носящих название «дробь»), не используемых для образования волокон в процессе образования волокон с помощью процесса плавления оксида алюминия, кремнезема и других материалов. В качестве органического вяжущего может быть использован клей на основе целлюлозы.

По существу, может быть использован поверхностно твердеющий керамический материал 7, например материал под названием «Thermopreg», который можно приобрести у компании Shinnikka Thermal Ceramics Corporation. Этот поверхностно твердеющий керамический материал 7 представляет собой продукт, предназначенный для затвердевания поверхности керамического волокна и препятствования растрепыванию волокон и имеющий максимальную температуру термостойкости, достигающую 1400°С.

При нанесении па поверхность керамической ткани 4 такого поверхностно твердеющего керамического материала 7, как показано на Фиг.2, короткие керамические волокна 8 запутываются в переплетении керамической ткани 4. Кроме того, керамические частицы 9 также оседают на ней и надежно закрывают переплетение керамической ткани 4. Эти материалы представляют собой одни и те же материалы, поэтому адгезионная способность также является высокой. Кроме того, после выдерживания с целью затвердевания может быть полностью исключено проникновение паров цинка и других мелких металлических частиц. Следует обратить внимание, что это покрытие может быть выполнено с помощью распыления из распылителя, поэтому даже когда катушка 1 индукционного нагрева является трубчатой, можно легко нанести покрытие на внутреннюю часть.

Поверхностно твердеющий керамический материал 7 имеет одинаковый эффект независимо оттого, наносится ли он на сторону керамической ткани 4, обращенную к стальному листу, или на сторону керамической ткани 4, обращенную к индукционной катушке, как показано на Фиг.1(а), (b) и (с). Может быть выбран любой способ в зависимости от удобства монтажа. Разумеется, что более предпочтительно наносить этот материал как на сторону, обращенную к индукционной катушке, так и на сторону, обращенную к стальному листу.

Однако при нанесении поверхностно твердеющего керамического материала 7 на сторону керамической ткани 4, обращенную к стальному листу, для того чтобы предотвратить отслаивание поверхностно твердеющего керамического материала 7 из-за контакта со стальным листом по причине какой-либо неисправности, предпочтительно закрыть металлический лист керамической или другой термостойкой панелью или листом.

Аналогично, даже если катушка индукционного нагрева установлена горизонтально, предпочтительно предпринять подобные меры во избежание отслаивания поверхностно твердеющего керамического материала 7, нанесенного на сторону керамической ткани 4, обращенную к стальному листу, с верхней стороны стального листа.

Кроме того, в добавление к этим теплоизолирующим конструкциям традиционно используемые покрытия, термостойкие к воздействию высоких температур (например, «Pyrocoat» производства компании Otake Ceram и т.д.) или керамические связующие вещества (например, «Thermodyne» производства компании Shirmikka Thermal Ceramics Corporation и т.д.) также могут быть нанесены между проводником 1b катушки и поверхностно твердеющим керамическим материалом 7, верхней поверхностью поверхностно твердеющего керамического материала 7 самого верхнего поверхностного слоя или верхней поверхностью керамической такни самого верхнего поверхностного слоя.

Как указано выше, принимая во внимание теплоизолированную конструкцию катушки индукционного нагрева по настоящему изобретению, имеется возможность полностью покрыть поверхность катушки 1 индукционного нагрева, обращенную к проходу 3 для стального листа, керамической тканью 4 и поверхностно твердеющим керамическим материалом 7 и теплоизолировать и защитить катушку индукционного нагрева при условиях температуры эксплуатации от нескольких сот до 400°С. Кроме того, имеется возможность полностью предотвратить проникновение паров цинка и других свободных мелких металлических частиц в проход 3 для стального листа и предотвратить снижение теплоизолирующей способности. По этой причине имеется возможность надежно препятствовать перебоям в работе производственной линии из-за ухудшения изоляции катушки 1 индукционного нагрева.

Применение настоящего изобретения на действующей линии, как показано на Фиг.4, подтвердило, что катушка индукционного нагрева по настоящему изобретению поддерживала сопротивление изоляции 7 МОм даже через 3 месяца после установки.

С другой стороны катушка индукционного нагрева, покрытая только традиционной керамической тканью, имела сопротивление изоляции ниже 2 кОм примерно через 2 месяца после установки. Ухудшение изоляции было значительным.

Следующие эксперименты были выполнены для подтверждения преимущественного влияния изолированных конструкций по настоящему изобретению, объясненных выше.

Эксперимент 1: Испытании на покрываемость

Поверхностно твердеющий керамический материал «Thermopreg», используемый в настоящем изобретении, и керамическое связующее вещество «Thermodyne» такого же химического состава, но не содержащее коротких волокон, были использованы для сравнения характеристик нанесения покрытия на охлаждаемый медный лист и алюмооксидную ткань (упомянутую выше как «Alumina Seven»). Следует отметить, что «Thermodyne» является продуктом компании Shinnikka Thermal Ceramics Corporation, аналогичным продукту «Thermopreg». Они оба имеют химический состав, содержащий 95% или более оксида алюминия+кремнезема и максимальную температуру эксплуатации 1400°С.

Поверхности охлаждаемых водой медных листов 100 мм×100 мм были покрыты с помощью кисти продуктами «Thermopreg» и «Thermodyne» до толщины примерно 1,5 мм и выдержаны для подготовки двух типов испытываемых образцов. Эти испытываемые образцы были помещены в электропечь, в которой поддерживалась температура 650°С, и нагревались в течение 20 минут, при этом они охлаждались охлаждающей водой при ее расходе 3 литра/мин, после чего они были принудительно охлаждены внутри помещения в течение 20 минут. Эта операция была повторена пять раз, после чего была визуально подтверждена величина трещин и отслоений на поверхности испытуемых образцов.

В результате на испытуемом образце, где на поверхность охлаждаемого водой медного листа был нанесен «Thermodyne», возникло множество мелких трещин уже на этапе окончания выдержки и наблюдалось частичное вспучивание и отслаивание из-за первого нагрева и охлаждения.

По сравнению с этим испытуемый образец, где на поверхность охлаждаемого водой медного листа был нанесен «Thermopreg», совсем не имел никаких трещин или отслаиваний на этапе окончания выдержки и не показал никаких трещин или отслаиваний даже после пяти повторных операций нагрева и охлаждения.

Далее, поверхности алюмоокисдных тканей были покрыты с помощью кисти продуктами «Thermopreg» и «Thermodyne» до толщины примерно 1,5 мм и выдержаны для подготовки двух типов испытываемых образцов. Эти испытываемые образцы были помещены в электропечь, в которой поддерживалась температура 650°С, и нагревались в течение 20 минут, после чего они были принудительно охлаждены внутри помещения в течение 20 минут. Эта операция была повторена пять раз, после чего были визуально проверены трещины и отслоения.

В результате на испытуемом образце, где на поверхность алюмооксидной ткани был нанесен «Thermodyne», возникло множество мелких трещин уже на этапе окончания выдержки и наблюдалось частичное вспучивание из-за первого нагрева и охлаждения. По сравнению с этим испытуемый образец, где был нанесен «Thermopreg», разумеется, совсем не имел никаких трещин или отслаиваний на этапе окончания выдержки и даже после пяти повторных операций нагрева и охлаждения.

В результате испытания на покрываемость «Thermopreg», содержащий короткие волокна, показал хорошую адгезию как к медному листу, так и к алюмоокисдной ткани, и, кроме того, не имел трещин или отслаиваний даже при повторном нагреве и охлаждении, поэтому проникновение паров цинка и других мелких металлических частиц может быть эффективно предотвращено.

Эксперимент 2: Испытание на электрическую прочность

В качестве испытуемых образцов для испытания на электрическую прочность было подготовлено четыре типа образцов: медные листы, покрытые на их поверхностях только продуктом «Thermopreg», медные листы, покрытые на их поверхностях алюмооксидной тканью и продуктом «Thermopreg», медные листы, покрытые на их поверхностях только продуктом «Thermodyne», и медные листы, покрытые на их поверхностях алюмооксидной тканью и продуктом «Thermodyne».

Как показано на Фиг.3, было отобрано по одному испытуемому образцу от каждого из четырех типов испытуемых образцов; испытуемый образец 11 был прикреплен к переднему концу электрода 10, на который подается напряжение, заземляющий электрод 12, изготовленный из медного листа, был введен в контакт с поверхностью испытуемого образца, и ток, протекающий к заземляющему электроду 12, обнаруживали во время постепенного повышения напряжения переменного тока, прикладываемого электроду 10 так, чтобы проверить характеристики выдерживаемого напряжения четырех типов испытуемых образцов 11. Источник питания представлял собой промышленный источник питания. Напряжение источника питания было усилено до 2000 В. Следует отметить, что по условиям испытания температура составляла 24°С и влажность составляла 52%.

В результате в испытуемом образце, где на поверхность медной пластины был нанесен только «Thermopreg», зарядный ток быстро увеличивался при напряжении, близком к 1000 В, и было обнаружено разрушение изоляции. Далее, продукт изобретения с алюмооксидной тканью и продуктом «Thermopreg», покрывающими поверхность медного листа, имел зарядный ток примерно 7 мА даже при усилении напряжения до 2000 В, имел стабильное значение тока во время испытания и показал удовлетворительную характеристику выдерживаемого напряжения. По сравнению с этим, в испытуемом образце, где на поверхность медной пластины был нанесен только «Thermodyne», изоляция была разрушена при напряжении 1300 В.

Далее, испытуемый образец с алюмооксидной тканью и продуктом «Thermodyne», покрывающими поверхность медного листа, имел зарядный ток при усилении напряжения до 2000 В примерно 20 мА и значение тока во время испытания, колеблющееся в диапазоне 4-17 мА или до некоторой степени нестабильное.

Следует отметить, что в вышеуказанной последовательности значения сопротивления при напряжении 1000 В составляли 10 МОм, 13 МОм, 27МОм и 40 МОм. Согласно полученным результатам наилучшую характеристику выдерживаемого напряжения показала комбинация алюмооксидной ткани и продукта «Thermopreg».

Эксперимент 3: Испытание на электрическую прочность в присутствии паров цинка

Для решения вопроса с фактически восстанавливаемой изолированной конструкцией катушки индукционного нагрева алюмооксидная ткань, покрытая продуктом «Thermodyne», и алюмооксидная ткань, покрытая продуктом «Thermopreg», были уложены в два слоя и проверены на выдерживаемое напряжение с помощью способа, подобному вышеописанному способу, в результате чего зарядный ток составил 8,3 мА при напряжении 2700 В, и была показана надлежащая характеристика выдерживаемого напряжения. Следует отметить, что по условиям испытания температура составляла 26°С и влажность составляла 46%.

Соответственно напряжение аналогично было усилено до 2700 В при наличии паров цинка, рассеиваемых по верхней поверхности испытуемого образца, в результате чего зарядный ток увеличился до 12 мА, но было получено подтверждение отсутствия нестабильных точек даже во время испытания, и превосходные характеристики выдерживаемого напряжения были показаны даже в присутствии паров цинка.

Кремнезем, содержащий бор оксид алюминия-кремнезем, не содержащая бора керамическая алюмокремнеземная ткань с помощью настоящего изобретения были присоединены к охлаждаемым водой медным листам, сорт материала которых подобен сорту материала индукционной катушки, и были покрыты продуктом «Thermopreg», нагретым при 500°С до 1200°С × 72 ч, и были оценены на изолирующую способность и прочность. Результаты приведены в Таблице 1.

Кроме того, изоляция была оценена с помощью устройства, подобного устройству из вышеприведенного Эксперимента 2. При усилении напряжения промышленного источника питания до 2000 В и подаче высокого напряжения и зарядном токе 7 мА или около этого или надлежащей характеристике выдерживаемого напряжения изоляция была оценена как «Удовлетворительно», в то время как при ненадлежащей характеристике выдерживаемого напряжения и разрушении изоляции она была оценена как «Неудовлетворительно», что показано в Таблице 1. Кроме того, прочность была оценена посредством наблюдения за тем, обвисала ли керамическая ткань, прикрепленная к охлаждаемым водой медным листам, во время высокотемпературной обработки, или имелись ли другие проблемы. Если поддерживалось надлежащее состояние, то в Таблице 1 прочность оценивалась как «Удовлетворительная», и если надлежащее состояние не поддерживалось, прочность оценивалась как «Неудовлетворительная».

Таблица 1
Температурные условия Кремнезем+Thrertmopreg Содержащий бор оксид алюминия-кремнезем+Thrertmopreg Не содержащий бор оксид алюминия-кремнезем+Thrertmopreg
Оценка изоляции Оценка прочности Оценка изоляции Оценка прочности Оценка изоляции Оценка прочности
500°С × 72 ч Удовл. Удовл. Удовл. Удовл. Удовл. Удовл.
600°С × 72 ч Удовл. Удовл. Удовл. Удовл. Удовл. Удовл.
800°С × 72 ч Удовл. Неудовл. Удовл. Удовл. Удовл. Удовл.
1000°С × 72 ч Неудовл. Неудовл. Удовл. Неудовл. Удовл. Удовл.
1200°С × 72 ч Неудовл. Неудовл. Удовл. Неудовл. Удовл. Удовл.

Согласно Таблице 1 каждый материал показал удовлетворительную изолирующую способность и прочность вплоть до 600°С. Далее, кремнезем показал снижение прочности при 800°С и разрушение изоляции при 1000°С. Содержащий бор оксид алюминия-кремнезем также показал снижение прочности при 1000°С. С другой стороны, было подтверждено, что даже в не содержащем бор оксиде алюминия-кремнеземе отсутствовало снижение прочности и поддерживалась удовлетворительная изолирующая способность даже при 1200°С.

Промышленная применимость

Используя изолированную конструкцию по настоящему изобретению для катушки индукционного нагрева, можно поддерживать характеристики изоляции, равные исходным или превосходящие их, и не допускать ухудшения изоляции из-за проникновения паров цинка и мелких металлических частиц даже при постоянных условиях эксплуатации при высокой температуре несколько сот градусов Цельсия. В результате можно увеличить срок службы катушки индукционного нагрева.

Благодаря этому обеспечивается стабильный режим работы оборудования и могут быть исключены простои оборудования из неисправностей или необходимости выполнения осмотров, в результате чего можно значительно повысить производительность.

Разумеется, что изобретение не ограничивается до стального листа. Используя настоящее изобретение для катушки индукционного нагрева других металлических материалов, можно ожидать таких же результатов. Эта технология может применяться не только в черной металлургии, но и в более широкой промышленной сфере.

1. Изолированная конструкция катушки индукционного нагрева для индукционного нагрева стального листа, отличающаяся тем, что поверхность катушки на стороне, обращенной к стальному листу, покрыта керамической тканью и термостойким слоем, образующим изоляцию, выполненным из поверхностно твердеющего керамического материала, содержащего короткие керамические волокна на стороне керамической ткани, обращенной к индукционной катушке, или на стороне, обращенной к стальному листу, или w обеих указанных сторонах.

2. Изолированная конструкция катушки индукционного нагрева по п.1, отличающаяся тем, что вышеуказанная катушка индукционного нагрева является соленоидом.

3. Изолированная конструкция катушки индукционного нагрева по п.1, отличающаяся тем, что вышеуказанная керамическая ткань изготовлена из кремнеземных или алюмокремнеземных длинных керамических волокон, не содержащих бора.

4. Изолированная конструкция катушки индукционного нагрева по п.1, отличающаяся тем, что вышеуказанный поверхностно твердеющий керамический материал включает в себя мелкие частицы оксида алюминия и алюмокремнезема, короткие алюмокремнеземные керамические волокна, коллоидный кремнезем и органическое вяжущее.

5. Изолированная конструкция катушки индукционного нагрева по п.1, отличающаяся тем, что вышеуказанные короткие керамические волокна получены посредством волокнообразования из массы керамического волокна.

6. Изолированная конструкция катушки индукционного нагрева по п.1, отличающаяся тем, что вышеуказанный поверхностно твердеющий керамический материал распыляется на поверхность керамической ткани для образования термостойкого слоя изоляции.

7. Изолированная конструкция катушки индукционного нагрева по п.1, отличающаяся тем, что вышеуказанная катушка индукционного нагрева установлена в печи непрерывного отжига стального листа или печи для легирования, входящей в состав оборудования для нанесения покрытий.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии термообработки деталей, а именно к поверхностной закалке электрической индукцией, и используется преимущественно при изготовлении износостойких элементов фрикционного гасителя колебаний (ФГК) тележек грузовых вагонов.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройству для наплавки и закалки деталей, которые требуют упрочнения. .

Изобретение относится к индукционному нагреву металлических изделий, например труб, и может быть использовано для местного нагрева трубопроводов при сварке и изолировании стыков труб.

Изобретение относится к области электротехники и машиностроения и может быть использовано на предприятиях, использующих индукционные нагревательные устройства небольшой мощности, подключаемые к сети переменного тока напряжением 220/380 В и частотой 50 Гц для нагрева объектов до температуры 600°С и выше.

Изобретение относится к области термической обработки изделий с применением индукционного нагрева, в частности шаров (мелющие тела, шарики подшипников качения и клапанов в гидравлических системах, в том числе высокоизносостойкие шарики в клапанах глубинных насосов и др.).

Изобретение относится к устройствам для индукционного нагрева и может быть использовано в любой отрасли промышленности при термической обработке деталей сложной формы и при испытаниях на прочность и долговечность.

Изобретение относится к области индукционного нагрева тонких плоских изделий в электромагнитном поле, в частности нагрева кромок тонких слябов с толщиной 20-50 мм и полос подката.

Изобретение относится к области индукционного нагрева, в частности к устройствам для индукционного нагрева кромок плоских изделий в поперечном магнитном поле. .

Изобретение относится к устройствам для индукционного нагрева и может быть использовано в промышленности при термической обработке вращающихся деталей, в том числе и переменной толщины, в частности железнодорожных и зубчатых колес, дисков и рабочих колес турбомашин и при испытаниях на прочность и долговечность.

Изобретение относится к нагревателям штучных заготовок. .

Изобретение относится к термической обработке металлов и сплавов. .

Изобретение относится к оборудованию для термической обработки металлов и может быть использовано в технологических процессах, требующих ускоренного нагрева и замедленного охлаждения с заданной скоростью, в частности для сфероидизирующего и рекристаллизационного отжига калиброванной стали в бунтах.

Изобретение относится к оборудованию для термической обработки металлов и сплавов и может быть использовано преимущественно для отжига, нормализации калиброванной стали из межкритического интервала температур (МКИ) и термоулучшения (закалки и отпуска) калиброванной стали, предназначенной для изготовления высокопрочных крепежных изделий методом холодной объемной штамповки (ХОШ).

Изобретение относится к оборудованию для термической обработки металлов и сплавов и может быть использовано преимущественно для рекристаллизационного и сфероидизирующего отжига, а также закалки калиброванной стали из межкритического интервала температур (МКИ), используемой при изготовлении высокопрочных крепежных изделий методом холодной объемной штамповки (ХОШ) без завершающей термической обработки.

Изобретение относится к электротермическому оборудованию и предназначено для использования в технологических линиях непрерывной термообработки длинномерных металлических изделий (например кабельных жил).

Изобретение относится к области термической обработки металлов и сплавов, преимущественно может быть использовано для рекристаллизационного, сфероидизирующего отжига, закалки калиброванной стали на двухфазную феррито-мартенситную структуру и улучшения (закалки и отпуска) калиброванной стали.

Изобретение относится к термической обработке металлов и сплавов, преимущественно может быть использовано для рекристаллизационного и сфероидизирующего отжига (О) калиброванной стали - для изготовления крепежных изделий методом холодной объемной штамповки.

Изобретение относится к оборудованию для термической обработки и может быть использовано в технологических процессах, требующих ускоренного нагрева и замедленного охлаждения с заданной скоростью, в частности для сфероидизирующего и рекристаллизационного отжига стали в бунтах.

Изобретение относится к устройству для газопламенной обработки образцов материалов путем высокоинтенсивного и высокотемпературного их нагрева и может быть применено при проведении испытаний на прочность и стойкость при повышенных более 1000°C температурах и при нагреве образцов со скоростью 30 50 град/с, т.е.
Наверх