Устройство индукционного нагрева ферромагнитного материала

(21) 355 (22) 19. (46) 30. (72) Ю.Н М.Ю.Ливши и О.Н.ТУ (71) Куй Красного кий пакышевский ордена ТруЗнамени политехничеим. В.В.Куйбышева ио-исследовательскийротермического обор774.06(088.8)вторское свидетельсР 322542 1/24,0 11/00, 27,08.82. овог и Всесо инсти институ ный нау дован тут элек (53) 62 (56) 1. по заяв кл. С 2 о СССР тора, датч ненный сво ки с вхо коммутации пдом усилителкоторого подсвета, распоподвижной кас фотоэлеменропроцессораряжения,одвижнои к ьного элем а, выхо точнику вижнои катконтакты соединен к и ложенному на ележк ост ном уровнеи выход микушки на одами, входсоединены тушки к выхтретий регякорной цевход котор иком со ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54)(57) УСТРОЙСТВО ИНДУКЦИОННОГОНАГРЕВА ФЕРРОМАГНИТНОГО МАТЕРИАЛА,содержащее двухслойный индуктор снеподвижной внутренней и подвижнойперемещаемой на тележке наружной катушками, электродвигатель, присоединенный с одной стороны подвижнойкатушки, пружину, присоединеннуюсвоим первым концом с другой стороны подвижной катушки, а вторым концом к неподвижной опоре, источникпитания катушек, соединенный с ними через два индивидуальных регуляк температуры, присоедим входом к выходу неподшки через световод, реле,оторого выполнены с возодключения подвижной каоду первого регулятора,лятор, прис единенный ки электродвигателя,го соединен с конечными выключателями, задающими зону перемещения подвижной катушки, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения производительности индукционной печи в условиях смены номенклатуры нагреваемых изделий в широкомспектре их параметров, в него введены микропроцессор, блок сопряжения,источник света, усилительный элементрезистивная цепочка, Фотоэлементы,расположенные на панели, установленной параллельно траектории движенияподвижной катушки, и включенные вцепь электронных ключей, управляющихконтактами, которые выполнены с возможностью соединения соответствующих узлов резистивной цепочки с первым входом блока сопряжения, второйвход блока сопряжения соединен с выходом датчика температуры, первыйи второй выходы блока сопряжения соедипены с управляющими входами первого и второго регуляторов соответственно подвижной и неподвижной катушек, третий выход соединен с реле,контакты которого выполнены с возможностью коммутации подвижной катушки с первым регулятором, четвертый выход соединен с реле, контактыкоторого выполнены с возможностьюИзобретение относится к машиностроению и металлургии и может бытьиспользовано при термической обработке ферромагнитных материалов принагреве перед пластической деформацией и т.д.Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство индукционногонагрева ферромагнитного материала,содержащее двухслойный индуктор снеподвижной внутренней и подвижнойнаружной катушкой, перемещаемойвдоль неподвижной на тележке, электродвигатель, присоединенный с однойстороны подвижной катушки, и пружины, присоединенной своим первым концом с другой стороны подвижной катуш.ки, а вторым концом - к неподвижнойопоре, источник питания индукторов,соединенный с ними через индивидуальные регуляторы, датчик температуры, присоединенный своим входом квыходу неподвижной катушки черезсветовод, реле с перебрасывающимисяконтактами, через которые подвижная 25катушка подключается к выходу соответствующего регулятора, регулятора,присоединенного к якорной цепи электродвигателя, вход которого соединен с конечными выключателями, задающими зону перемещения подвижнойкатушки Я ,Однако известное устройство непозволяет обрабатывать заготовкиВ широком спектре, тяк кяк нястряивается на один относительно ограниченный диапазон изменения параметровнагреваемых заготовок от партии кпартии положением конечного выключателя, устанавливаемого на координа Оте границы неоднородной нагрузки,которая изменяется в очень широкихпределах при широкой номенклатуребольшинства кузнечных цехов.Цель изобретения - повышение про изводительности индукционной печи в условиях смены номенклатуры нагреваемых изделий в широком спеке их параметров.Поставленная цель достигается тем, что в устройство индукционного нагрева ферромагнитного материала, содержащее двухслойный индуктор с неподвижной внутренней и подвижной перемещаемой на тележке наружнок 55 катушками, электродвигатель, присоединенный с одной стороны подвижной катушки и пружину, присоединенную своим первым концом с другой стороны подвижной катушки, а вторым концом к неподвижной опоре, источникпитания катушек, соединенный с нимичерез два индивидуальных регулятора,датчик температуры, присоединенныйсвоим входом к выходу неподвижнойкатушки через световод, реле, контакты которого выполнены с возможностью подкФночения подвижной катушки к выходу первого регулятора, третий регулятор, присоединенный кякорной цепи электродвигателя, входкоторого соединен с КОНечными выключателями, задающими зону перемещения подвижной катушки, введены микро.процессор, блок сопряжения, источник света, усилительный элемент,резистивная цепочка, фотоэлементы,расположенные на панели, установленной параллельно траектории движения подвижной катушки и включенныев цепь электронных ключей, управляющих контактами, которые выполненыс возможностью соединения соответствующих узлов резистивной цепочкис первым входом блока сопряжения,второй вход блока сопряжения соединен с выходом датчика температуры,первый и второй выходы блока сопряжения соединены с управляющими входами первого и второго регуляторовсоответственно подвижной и неподвижной катушек, третий выход соединенс реле, контакты которого выполненыс возможностью коммутации подвижнойкатушки с первым регулятором, четвертый выход соединен с реле, контактыкоторого выполнены с возможностьюкоммутации подвижной катушки с входом усилительного элемента, выход которого подсоединен к источнику света, расположенному на тележке подвижной катушки на одном уровне с фотоэлементами, вход и выход микропроцессора соединены с блоком сопряжения.С помощью фотоэлементов можйоавтоматически дискретно перемещатьзадание координаты точки контроляграницы неоднородной загрузки в пределах длины неподвижной катушки присмене партии нагреваемых заготовокв соответствии с координатой границы неоднородной загрузки новой партии,На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.Заготовки дискретно поступают в неподвижную катушку 1, вдоль кото- рой с наружной стороны перемещается катушка 2, установленная на тележке 3 и жестко соединенная с одной 5 стороны с валом электродвигателя 4Ф а с другой - с пружиной 5, прикрепленной к неподвижной опоре 6, Питание подается от источника 7 питания (преобразователь частоты ВПЧ). 10 через регулятор 8 на катушку 1, а через регулятор 9 - на катуцку 2.Температуру выходной заготовки контролируют с помощью датчика 10 температуры (цветовой пирометр ти па "Спектропир"), вход которого подведен к катушке 1 световодом,пропущенным сквозь ее витки, а выход соединен с входом блока 11 сопряжения, Первый и второй выходы блока 11 сое ц динены с управляющими входами регуляторов 8 и 9. Третий выход блока 11 соединен с реле 12, которое управляет контактами 13 в цепи подвижной катушки 2. Четвертый выход блока 11 25 соединен с реле 14, которое управляет контактами 15, соединяющими подвижную катушку 2 с входом усилительного элемента 16, представляющего собой усилитель мощности и импульсным ЗО трансформатором на входе, выход элемента 16 подсоединен к источнику 17 света, находящемуся на тележке 3. Вход и выход микропроцессора 18 соединен с блоком 11 сопряжения. В ,установившемся режиме катушка 2 занимает положение, обозначенное пунк. тиром, являясь второй секцией катушки 1. Конечные выключатели 19 и 20 установлены на рельсах, по 4 которым перемещается тележка 3, у входа и выхода катушки 1, а их контакты расположены в цепи управления преобразователя 21, который реализуется на базе серийного реверсивного электропривода, например, типа ПТОР,Фотоэлементы 22-24 установлены на панели 25, расположенной параллельно траектории движения тележ ки 3 на всем протяжении длины катушки 1 и включены в электрические цепи электронных ключей 26-28, (выполнены, например, на элементах 701 Л 1 Л 33), управляющих соответствен но контактами 29-31. Контакты 29-31 соединяют узлы резистивной цепочки 32-34 с первым входом блока 11. Устройство работает следующим образом.Предварительно рассчитанные координаты границы неоднородной загрузки в стационарном режиме для всех обрабатываемых партий вводятся в ППЗУ (перепрограммируемое запоминающее устройство, которым комплектуется микро-ЭВМ "Электроника С 5-11") микропроцессора 18. При начале обработки новой партии оператор на пульте набирает соответствующий ей код, по которому в микропроцессоре 18 определяется нужная координата. Затем в ходе работы катушки 2 в режиме датчика неоднородной загрузки (при этом микропроцессор 18 через блок 11 организует размыкание контактов 13 и замыкание контактов 15, выдавая соответствующие команды на реле 12 и 14) при прохождении подвижной катушкой этой границы наведенная в ней потбком неподвижного индуктора ЭДС скачком изменяется, что приводит к появлению светового импульса на выходе источника 17 света, Световой импульс воспринимается одни из фотоэлементов 22-24, который в данный момент находится в зоне освещения, определяемой величиной отражателя в источнике 17, при этом электрическая проводимость его стремится к бесконечности, что приводит к включению соответствующего ключа 25-28, замыкание контакта которого 29-31 определит величину потенциала на первом входе блока 11. Блок 11 преобразует этот потенциал в двоичный код, по которому в микропроцессоре 18 производится оценка положения подвижной катушки 2 (справа или слева от границы. неоднородной загрузки в стационарном режиме для данной партии) путем сравнения с введенным в начале процесса в ППЗУ кодом и в зависимости от знака отклонения выбирается согласное или встречное подключение катушки 2 к выходу регулятора 9.Реле 12, управляемое из микропроцессора 18 через блок 11, переводит, контакты 13 соответственно в положение 1 (согласно) или положение И (вс-речно), 1 - при отклонении границы вправо (загрузка недогрета), 11 - при отклонении границы влево (загрузка перегрета). При многократном совпадении кода, получаемого1082846 ВНИИПИ Заказ 1682/26 Тираж 540 Подписное Филиал ШШ Ъатент", г, Ужгород,ул.Проектная, 4 преобразованием потенциала на первомвходе блока 11 и кода для даннойпартии в ППЗУ 18 переходной процесссчитается закончившимся и катушка 2переводится в положение, обозначенное пунктиром путем отключенияэлектродвигателя 4, который обеспечивает возвратно-поступательное движение катушки 2 в переходном режиме,причем реверс электродвигателя 4осуществляется при достижении тележкой 3 конечного выключателя 19 и 20через регулятор 21. На основании сигнала, получаемого с датчика 10 температуры, из микропроцессора 18выдается через блок 11 управляющийсигнал на управляющие входы регуля. -торов 8 и 9, которые обеспечиваютнагрев выходной заготовки по локаль но-оптимальному алгоритму,Зкономическая эффективность отвнедрения изобретения составит8 тыс. руб. (год на одну установкуза счет увеличения производительности индукционной печи путем ее наискорейшего вывода на установившийся 1 Орежим работы, а также уменьшенияэксплуатационных расходов, связанных с перенастройкой нагревательнойустановки при смене, партии заготовок за счет автоматического изменения задания координаты границы неоднородной загрузки для стационарного режима нагрева новой партии.