Индукционная установка

(51) 4 С 21 1) 1/42 Н О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ЕТЕЛЬСТВ ВТОРСНОМУ к индук- заготово Й ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССРУ 228055, кл. С 21 Р 1/10, 1973.Авторское свидетельство СССРУ 1057556, кл. С 21 П 1/42, 1983,(54) ИНДУКЦИОННАЯ УСТАНОВКА(57) Изобретение относитсяционному нагреву кольцевыхпод пластическую деформацию. Цельизобретения состоит в повышении равномерности нагрева кольцевых заготовок. Индукционная установка содержит корпус 1 с индуктором 2, обмотка которого состоит из двух: горизонтальных параллельно расположенныхплоских спиральных катушек: верхней1384622и нижней 4, каждая из которых выпол- стол 19, имеющий равномерно располонена из двух концентрично располо- женные по его окружности вращающиеся женных секций: верхняя - из секций 5, секторы 20, имеющие конусные выступы 6, а нижняя - из секций 7, 8. Наруж- для центровки заготовок, Оси вращения ные секции 6, 8 каждой катушки имеют секторов 20 смещены относительно сена 1-2 витка меньше, чем внутренние редины ширины обмотки индуктора к секции 5,7. Расстояние между секция- его оси. Расстояние от оси индуктора ми 5,6 и 7,8 составляет 0,1-0,25 до осей вращения секторов определяет- ширины а обмотки индуктора. Секции ся из соотношения 1=0,50-(0,2-0,6)Ь 5, 6 и 7,8 включены встречно, а сек- при О/а=2,2-6, где 0 - средний диации 5, и 6,8 - согласно. Под нижней метр индуктора; Ь - расстояние между катушкой 4 установлен поворотный катушками. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к индукционному нагреву кольцевых заготовок под пластическую деформацию или термообработку и может быть использовано в кузнечном или термическом производствах любой отрасли промышленности.Цель изобретения - повышение равномерности нагрева кольцевых заготовок.На фиг. 1 представлен индуктор, общий вид," на фиг. 2 - разрез А-А на фиге 1 аИндукционная установка содержит корпус 1 с индуктором 2, обмотка которого состоит из двух горизонтальных параллельно расположенных плоских спиральных катушек: верхней 3 и нижней 4. Каждая катушка выполнена из двух концентрично расположенных секций: верхняя - из секции 5 и 6, а нижняя - соответственно из секций 7 и 8, Наружные секции 6 и 8 катушек 3 и 4 имеют на 1-2 витка меньше, чем внутренние секции 5 и 7, а расстояние 1 между секциями 5-7 и 6-8 сос- тавляет 0,1-0,25 ширины ь обмотки индуктора. Секции 5, 6 и 7,8.включены встречно, а секции 5, 7 и 6, 8 - согласно. Секции 5 и 6 индуктора заформованы в теплоизоляцию 9 и по ее образующей закреплен теплоизолирующий экран 10, охватывающий секции 6 и 8. В экране 10 прорезано загрузочно-разгрузочное окно 11. Верхняя катушка 3 посредством винтов 12 и гаек 13 закреплена на металлоконструкции 14 с возможностью вертикального перемещения. Секция 7 нижней катушки 4 заформована в теплоизоляцию 15 и крепитсячерез колонну 16 к металлоконструкции 14. Секция 8 нижней катушки 4 5 заформована в теплопзоляцию 17 изакреплена на стойках 18.Под нижней катушкой 4 установленповоротный стол 19, к которому прикреплены сектЬры 20 поворотного стола, выполненные в виде, например,П-образных рамок из немагнитного жаропрочного материала. Секторы 20 поворотного стола 19 снабжены индивидуальными приводами 21 вращения иимеют конусные выступы 22 для центровки кольцевых заготовок.Оси вращения секторов 20 смещеныотносительно середины ширины обмоткииндуктора к оси его. Расстояние отоси индуктора до оси вращения секторов определяется из соотношения 1==0,50-0,2-0,6)Ь при О/а=2,2-6, где0 - средний диаметр индуктора, а Ь - 25 расстояние между катушками. При Р/а2,2 значительно увеличиваются потери в витках катушки из-за усилениякольцевого эффекта в самих катушкахиндукторов, что приводит к резкомуснижению КПД установки. При П/а)6спиральность начинает сказыватьсязначительно слабее, что позволяетполучить симметричное распределениеудельных мощностей в кольцевых заготовках с меньшей величиной смещенияоси вращения секторов, но при этомзначительно растут габариты установки, что ведет к отклонению параметров нагрева от оптимальных (значительное увеличение времени нагрева или значительное уменьшение коэффициента заполнения индуктора), что также приводит к уменьшению КПД установки. 11 ри 1(0,5 Р,6 Ь смещение заготовки к оси индуктора оказывается значительным, что приводит к ослаблению поля на участке заготовки, обращенной к центру индуктора, 10 и соответственно к увеличению неравномерности ее нагрева, при 10,50- -0,2 Ь величина смещения оказывается настолько мала, что практически не влияет на выравнивание нагрева заго товки,Выполнение катушек индуктора из двух концентрических секций с разным числом витков позволяет перераспределить токи между секциями, увеличив напряженность магнитного поля в рабочей зоне наружных секций, по сравнению с рабочей зоной внутренних секций, что также приводит к увеличению плотности тока на участке кольца, 25 обращенного к наружной части обмотки индуктора, и соответственно к выравдиванию распределения удельных мощностей в заготовке по ширине обмоткииндуктора. 30Экспериментально было получено, что число витков наружных секций должно быть на 1-2 меньше числа витков внутренних секций. Большее уменьшение числа витков в наружной35 секции приводит к недопустимому увеличению нагрева участков заготовок вблизи наружной части обмотки индуктора.Установка секторов поворотного 40 стола с возможностью вращения вокруг своих осей позволяет при вращении заготовки изменять положения ее участков в индукторе, чередуя различные зоны усиленного и ослабленного нагрева. При равномерном распределении удельных мощностей в заготовке по ширине обмотки индуктора, благодаря вращению, достигается равномерный нагрев кольцевых заготовок.Кроме того, при включении секций одной катушки встречно друг другу и согласно с соответствующими секциями другой катушки индуцируемый ток распределяется в заготовке по траекториям, близким к круговым, благода 55 ря чему удельная мощность распределяется равномерно по торцам заготовки, разведение секции катушек индуктора на расстояние, равное 0,1-0,25 ширины обмотки индуктора, сохраняетего высокий К 1 Щ.Поворотный стол 19 опирается на упорный подшипник 23, закрепленный на колонне 24. Подвижная часть подшипника 23 через поворотную трубку 25 связана с механизмом 26 вращения.Конденсаторная батарея индукционной установки вынесена за ее пределы (не показана).С целью автоматизации работы установка снабжене загрузочно-разгрузочным манипулятором 27.Индукционная установка предлагаемой конструкции работает следующим образом.Б исходном положении один из секторов 20 находится в зоне загрузочно- разгрузочного окна 11, Привод вращения сектора не работает. Кольцевая заготовка 28, подлежащая нагреву, манипулятором 27 через загрузочное окна 11 укладывается на сектор 20 в фиксированное конусными выступами 22 положение. Манипулятор выводится из установкиНа индуктор 2 подается напряжение, и одновременно включаются приводы вращения секторов, Заготовка 28 приходит во вращение. Токи, протекающие в секциях 5 и 6 верхней катушки 3 и в секциях 7 и 8 нижней катушки 4, создают электромагнитное поле, которое, взаимодействуя с вращающейся заготовкой 28, индуцирует в последней вихревые токи, осуществляющие ее нагрев.По прошествии определенного времени, пропорционального времени нагрева заготовки 28 до требуемой температуры с заданной производительностью установки, поворотный стол 19 поворачивается на заданный угол так, что следующий сектор 20 занимает позицию у загрузочного окна 11, при этом привод 21 вращения этого сектора отключается. Манипулятор 27 укладывает на сектор 20 очередную заготовку 28 и выводится из установки, после чего включается привод 21 вращения этого сектора. По истечении определенного времени поворотный стол 19 вновь поворачивается на заданный угол. В подобном цикле установка работает до тех пор, пока первая заготовка 28 не совершит полный оборот вместе с пово 1384622ротным столом 19 и вновь не окажется против загрузочного окна 11. С этого момент манипулятор 27 не только загружает на поворотный стол 19 холод 5 ные заготовки, но и удаляет нагретые.При перестройке установки на другой типоразмер заготовки 28 регули" руются расстояния между секциями 5 и 6 верхней катушки и секциями 7 и 8 нижней катушки, положения конусных выступов 22 центрирующих заготовку 28, времени выцержки стола в заданном положении и,подстроечные емкости.15Использование предлагаемой индукционной установки позволяет автоматизировать тяжелые работы в кузнечных цехах, связанные с нагревом массивных кольцевых заготовок под раскатку, 20 поднять производительность труда в 3- 4 раза, заменить пламенный нагрев на электронагрев, сократить расход металлопроката.25Формула изобретения 1. Индукционная установка, содержащая корпус с окном загрузки-выгрузки, индуктор, состоящий из горизонтальных параллельно расположенных плоских спиральных катушек, установленных с возможностью взаимного сме щения в вертикальной плоскости, пово" ротный стол, размещенный соосно с ка" тушками и несущий секторы, выполнен 35 ные из немагнитного жаропрочного материала в виде П-образных рамок, кольцевой экран с окном, закрепленный на одной из катушек и охватывающий другую катушку, и загрузочно- разгрузочное устройство, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения равномерности нагрева кольцевых заготовок, каждый сектор поворотного стола установлен с возможностью вращения вокруг осей, расположенных от оси стола на расстоянии, выбранном из выражения1=0,50-(0,2-0,6)Ь при П/а=2,2-6, где 1 - расстояние от оси индукторадо осей вращения секторов, м;В - средний диаметр индуктора, м;Ь - расстояние между верхней инижней катушками индуктора, м;а - ширина обмотки индуктора, м, и выполнены с равноудаленными от оси вращения центрирующими выступами, а каждая катушка выполнена из двух концетрических секций, причем наружные секции катушек имеют на 1-2 витка меньше внутренних. 2. Индукционная установка по п 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что секции каждой катушки соединены встречно одна с другой и согласно с соответствующими секциями другой катушки, при этом секции каждой катушки разнесены между собой на расстояние, равное 0,1-0,25 ширины обмотки индуктора.1384 б 22 А-А оставитель В,Белофастовехред М.Ходанич Корректор И.Зрдей едактор Н,Киштулине Тираж 545 НИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Р3/2 Подкомитета СССРи открытийушская наб ое 4/ г Производственно ческое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная