Поточная автоматическая линия для управляемого индукционного нагрева деталей

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

k АВТОРСКОМУ СВ ПИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 250778 (21) 2648645/22-02 с прмсоединением заявки Й9(23) ПриоритетОпубликовамо 15.1181. Бюллетень Ж 42

<>881138 р1)м. к,,з

С 21 D 11/00

Гесударственнм» квинтет

СССР по делам изобретемня я еткрнтий (- З) ЧЖ621.785.545-5(088.8) Дата опубликования описания 15.1181 (72) Авторы изобретения

В,В. Шипицын, В.И. Лузгин, A.A. Новиков, А А.. Рухман, Ю.Н. Ланкин, B.C. Tðåòüÿêîâ, В.П. Будзан и В.A. Самородов

II

Уральский ордена Трудового Красного Знамени, политехнический институт им. С.И.Кирова (71) Заявитель

S (54) ПОТОЧНАЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ

ДЛЯ УПРАВЛЯЮЩЕГО ИНДУКЦИОННОГО

НАГРЕВА ДЕТАЛЕИ

Изобретение относится к металлур гии, металлообработке и преобразовательной технике.

Известна поточная автоматическая линия для управляемого индукционного нагрева деталей, содержащая высокочастотный генератор с датчиком то.ка, индуктор, механически связанный с устройством подачи заготовок и охлаждающей среды. Кроме того, имеется блок управления, обеспечивающий вращение, перемещение заготовки и подачу закалочной жидкости в те моменты времени, когда информационный сигнал с элементов, воспркнимакааий излучение нагретой заготовки, достигнет определенных уровней fl).

Недостатком данной поточной авто- . матической линии является то, что управление процессами sarpesa к охлаждения осуществляется с помощью механических устройств, что позволяет лишь очень грубо; с болыаой зоной нечувствительности, регулировать. эти.процессы, а использование датчиком, воспринимающим излучение нагретой заготовки, исключает управление процессом нагрева по заранее заданной программе, если в этой програмае заложены процессы, скорости которых превышают постоянную изменения яркости свечения заготовки. При этом мощность источника ВЧ энергии не регулируется, а подается в заготовки и при ее нагреве и при ее охлаждении, хотя в болыаинстве процессов металлургического производства в этом иет необходимости и работа источника

16

ВЧ энергии на полную модность в прО- цессе остывания изделия лишь умень.шает КПД всего устройства, а в некоторых процессах резко снижает качество изделий, приводя к появлению перенапряжений и микродефектов на поверхности заготовки.

Цель изобретения — повьпаение качества деталей и эффективности работы поточной автоматической линии за счет снижения удельного расхода

Зт электроэнергии.

Поставленная цель достигается тем, что высокочастотный генератор выполнен в виде тиристорного преобразователя частоты с датчиком фазы, а поточная автоматическая ливия дополнительно снабжена коммутатором, реле времени, устройством выработки команд управления, двумя сравнивающими устройствами, управляемдм клю

ЗО чевым элементом и программирующим

881138

Поточная автоматическая линия работает следующим образом.

В исходном состоянии до начала работы поточной автоматической линии заготовки в индуктор 3 не поступают и отсутствие информации с устройства 4 подачи заготовок и охлаждающей сре ы определяет такое состояние всей линии, при котором реле 10 времени находится в исходном состоянии, что определяет разомкнутое положение управляемого ключевого элемента 9 и тайое положение коммутатора 8, при котором к управляющему входу тиристорного преобразователя 1 частоты подключен выход сравнивающего устройства 6. В результате тиристорный преобразователь частоты работает в режиме передачи в нагрузку той мощности, которая задается программирующим устройством 11 (в исходном состоянии это минимально возможная по условиям коммутационной устойчивостИ

60 устройством, причем выхоц датчика тока соединен с первым входом первого сравнивающего устройства, выход которого соединен с первым входом коммутатора и первым входом второго сравиивающего устройства, выход которого через управляемый ключевой элемент соединен со входом программирующего устройства, выход которого соединен со вторым входом первого сравниваюI щего устройства и входом устройства выработки команд управления, выход которого подключен ко входу устроиства подачи заготовок и охлаждающей среды, выход которого соединен со входом реле времени, выход которого соединен с управляемым ключевым элементом и вторым входом коммутатора, вход датчика фазы подключен к индуктору, а выход — ко второму входу второго сравнивающего устройства и треть. ему входу коммутатора, выход которо- 2О го подключен к тиристорному преобразователю частоты.

На чертеже представлена блок-схема поточной автоматической линии для управляемого индукционного нагрева.

Поточная автоматическая .линия содержит тиристорный преобразователь 1 частоты с датчиком 2 фазы, нагруженный на индуктор 3, механически связанный с устройством 4 подачи заготовок и охлаждающей среды. Датчик 5 тока и датчик 2 фазы связаны через сравнивающие устройства 6 и 7 с коммутатором 8 и управляемым ключевым элементом 9, которые управляются сигналами с реле 10 времени. Программирующее устройство 11 также связано со сравнивающим устройством 6 и, кроме того, с устройством 12 выработки команд управления, с выхода которого сигналы управления поступают на устройство 4 подачи заготовок и охлаждающей среды. инвертора мощность, которая может б ыть получена, например, путем снижения частоты инвертирования) .

При первоначальном пуске линии оператором на реле 10 времени поступает сигнал о входе заготовки в индуктор 3. При этом с выхода реле 10 времени сигнал определенной длительности поступает на управляющий ключевой элемент 9, замыкая его, и на управляющий вход коммутатора 8, обеспечивая подключение управляющего входа тиристорного преобразователя 1 частоты непосредственно к выходу датчика 2 фазы. При работе тиристорного преобразователя 1 частоты, управляемого датчиком 2 фазы, в нагрузку отдается максимально возможная мощность, получаемая путем согласования частоты инвертирования с собственной частотой нагруэочного контура. В процессе разогрева детали меняется резонансная частота нагрузочного контура и увеличивающийся сигнал рассогласования с датчика 2 фазы вызывает изменение выходной частоты тиристорного преобразователя 1 частоты так, что согласование частоты инвертирования с собственной частотой нагрузочного контура сохраняется на протяжении всего процесса разогрева. С другой стороны, замкнувшийся управляемый ключевой элемент 9 непосредственно связывает выход сравнивающего устройства 7 со входом программирующего устройства 11, что позволяет за счет сравнения выходных сигналов с программирующего устройства 11 и датчика 5 тока в сравнивающем устройстве 6, а затем его выходного сигнала с выходным сигналом датчика 2 фазы в сравнивающем устройстве 7 установить начальные условия программы в соответсвии с тем режимом работы тиристорного преобразователя частоты, с которого начнет действовать программа изменения его выходной мощности. Такая подстройка начальных условий обеспечивает минимальные переходные процессы в системе при переключениях коммутатора, что повышает надежность работы линии и качество изделий.

По окончании первого временного интервала реле 10 времени возвращается в исходное состояние. При этом размыкается управляемый ключевой элемент 9, разрывая цепь автоподстройки начальных условий программирующего устройства 11, и, переводя коммутатор 8 в такое положение, при котором управляющий вход тиристорного преобразователя 1 частоты подключается к выходу сравнивающего устройства 6. В момент переключения уровень сигнала рассогласования на выходе сравнивающего устройства 6 равен выходному сигналу датчика 2 фазы, а

881138

ВНИИПИ Заказ 9874/43 Тираж 621 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,ул.Проектная, 4 начальные условия программирующего устройства 11 соответствуют мощности ВЧ энергии, отдаваемой в нагрузку.

С этих начальных условий и начинается отработка программы нагрева или охлаждения детали путем слежения 5 величиной сигнала с датчика 5 тока эа уровнем сигнала с программирующего устройства 11. При этом сигнал рассогласования поступает через коммутатор 8 на управляющий вход тиристор- 1п ного преобразователя 1 частоты, меняя мощность, отдаваемую в нагрузку по заданному закону, например, путем изменения частоты инвертирования.

Сигнал с выхода датчика 5 тока несет информацию о выходной мощности тиристорного преобразователя частоты, постольку за счет использования в преобразователе управляемого выпрямителя, инвертируемое напряжение поддерживается строго на заданном уровне независимо от колебаний напряжений и частоты питающей сети и изменения нагрузки. С выхода программирующего устройства 11 сигнал-программа поступает на вход устройства вы- 25 работки сигналов управления 12, где в определенные технологическим процессом моменты времени отработки программы формируются сигналы управления устройством подачи заготовок и 30 охлаждающей среды, а именно сигнал Подача воды, Подача защитного газа и Конец технологического цикла . По последнему сигналу происходит выброс готового изделия и подача в индуктор новой заготовки.

В интервале между выбросом готового изделия и устновкой в индукторе 3 новой заготовки поточная линия находится в исходном состоянии. Затем 40 все процессы повторяются аналогично описанным.

Формула изобретения

Поточная автоматическая линия для управляемого индукционного нагрева деталей, содержащая высокочастотный генератор с датчиком тока, индуктор, механически связанный с устройством подачи заготовок и охлаждающей среды, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества деталей и эффективности работы эа счет снижения удельного расхода электроэнергии, высокочастотный генератор выполнен в виде тиристорного преобразователя частоты с датчиком фазы, а поточная автоматическая линия дополнительно снабжена коммутатором, реле времени, устройстВом выработки команд управления, двумя сравнивающими устройствами, управляемым ключевым элементом и программирующим устройством, причем выход датчика тока соединен с первым входом первого сравнивающего устройства, выход которого соединен с первым входом коммутатора и первым входом второго сравнивающего устройства, выход которого через управляемый ключевой элемент соединен со входом .программирующего устройства, выход которого соединен со вторым входом первого сравнивающего устройства и входом устройства выработки команд управления, выход которого подключен ко входу устройства подачи заготовок и охлаждающей среды, выход которого соединен со входом реле времени, выход которого соединен с управляемым ключевым элементом и вторым входом коммутатора, вход датчика фазы подключен к индуктору, а выход — ко второму входу второго сравнивающего устройства и третьему входу коммутатора, выход которого подключен к тиристорному преобразователю частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СШЛ Р 3622138, кл. С 211/10, 1971.