Способ индукционного нагрева ферромагнитных заготовок в методической многопозиционной установке

СОЮЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 026 51) Н,05 В 6/06 ЭОБРЕТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ И Н АВТОРСКОМУ СВИДЕ(71) Куйбышевский полйтехническийинститут им. В.В.Куйбышева и Всесоюзный научно"исследовательский проект"но-конструкторский и технологический:институт электротермического обору дования(56) 1. Авторское свидетельство СССРМ 218102, кл, Н 05 В 6/36, 1968.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке И 2860791/2 ч,кл. Н 05 В 5/04, .1979(54)(57) СПОСОБ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ФЕРРОИАГНИТНЫХ ЗАГОТОВОК В ИЕТОДИЧЕСКОЙ ИКОГОПОЗИЦИОННОЙ УСТАНОВКЕ,при котором с заданным теплом последовательно загружают в индуктор холодные заготовки, с помощью датчика определяют положение зоны магнитных превращений в столбе заготовок отно". сительно заданного доложения ее в установившемся режиме, и при йаличии с датчика сигнала рассогласования изменяют мощность в индукторе,до устранения сигнала рассогласования, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности путем сокращения времени переходных режимов, положение зоны магнитных преаращений определяют после.загрузки в установку каждой холодной заготовки с помощью перемещаеиого вдоль Е . индуктора датчика, выполненного в /у виде катушки, коаксийльной индуктору, ф ф а изменение мощности производят по" дачей питания. на катушку датчика.10210 50 55 Изобретение относится к электро. термии и может быть использовано при термической обработке ферромагнитных материалов перед лластической деформацией в машиностроении, металлургии и т,д.В переходных режимах работы методического нагревателя ферромагнитных заготовок, связанных с пуском, аварийными остановками и т.д возникают существенные отклонения мощности нагрева от значения в установившемся . Режиме, вызванные отклонением границы эоны магнитных превращений, что приводит к изменению эквивалентного сопротивления системы ийдуктор - металл.IОтклонение границы зоны магнитных превращений ( границы между заготовками, нагретыми ниже и выше точки Кюри) ведет к затягиванию переходных 20 режимов, а в ряде случаев не позволяет провести полную автоматизацию процесса индукционного нагрева, так как требует присутствия человека в .25 моменты пуска, сиены темпа и т.д. К тому же в односекционном индукторе невозможно управлять нагревом отдельных заготовок. аЭто приводит к дополнительным ограничениям на темп и мощность нагрева, связанных с опасностью перегрева металла, что также затягивает переходные режимы.Известен способ нагрева в индукторе, снабженном дополнительной коаксиальной подвижной катушкой, поз" 35 воляющей в небольших пределах перераспределять температуру вдоль столба заготовок,1.Этот способ не позволяет контролировать отклонение. границы зоны 40 магнитных превращении по длине индуктора в переходных режимах от ус" тановившегося значения и осуществлятькорректировку мощности соотватственно в холодном и горячем столбах эагрузки. Наиболее близким к .предлагаемому является способ индукционного нагрева ферромагнитных заготовок в методической многопозиционной установке, при котором с заданным темпом загружают в индуктор холодные заготовки, с помощью датчика определяют. положейия зоны магнитных превращений в столбе заготовок относительно заданного положения ее в установившемся режиме, и при наличии с датчика сигнала рассогласования изменяют мощ 26, 2ность в индукторе до устранения сигнала рассогласования 2"1.В.известном способе возможно поддержание зонц магнитных превращений в заданном интервале лишь при небольших ее отклонениях, связанных с изменениями темпа подачи и выдачи заготовок, колебаниями питающего напряжения. Значительные отклонения темпа. вцдачи, например, остановки технологического оборудования (про" цесса штампа), пуск установки при смене сортамента, аварийные останов ки, занимающие в общей сложности до 30 рабочего времени, в известном способе автоматически не срабатываются, что приводит к снижению про изводительности из-за затягивания переходных процессов.Цель изобретения - повышение производительности установки путем сокращения времени переходных процессов.Указанная цель достигается тем, что согласно, способу индукционного нагрева ферромагнитных заготовок в методической многопозиционной установке, при котором с заданным темпом .последовательно загружают в индуктор холодные заготовки, с помощью датчика определяют положенйе зоны магнитных превращений в столбе заготовок относительно заданного положения ее в установившемся режиме и при наличии с датчика сигнала рассогласования из" меняют мощность в индукторе для устранения рассогласования, положение зоны магнитных. превращений определяют после загрузки в установку каждой холодной заготовки с помощью перемещаемого вдоль индуктора датчика, выполненного в виде катушки, коак" сиальной индуктору, а изменение мащности производят подачей питания на катушку датчика.Питание на катушку датчика подают или .согласно с индуктором, если зона магнитных превращений сдвинута в сто-. .рону выхода заготовок иэ индуктора, т.е. когда распределение температуры отстает от заданного,в установившемся режиме, или встречно, когда расп- . ределение температуры опережает распределение в установившемся режиме. В качестве примера рассмотрим работу установки для нагрева цилиндрических стальных заготовок иэ стали М 5 диаметром 4 мм, перемещаемых , через индуктор в виде неподвижной катушки, охватывающей одновременно 8 заготовок длиной 137 мм и создаю3 ..10210264щей на их поверхности магнитное поле и управляет контактами 38-41, Коннапряженностью 40-80 тыс, А/и. . такты 38 и 41 соединяют Х и К-еходыНа Фиг. 1 показана блок-схема ус- . ,триггера 26 с истоцником 21 питания,твновки", на Фиг.2 - вариант выпол-а контакты 39 и 40 - те же входы сиена синхронизатора; . 5 точкой нулевого. потенциала. 1 и К-вхо- .Заготовки размещают в неподвижнаЪ .: .ды триггера 2 б соединены с входамиКатуеке индуктора 1, вдоль. которой . .схемы 25 совпадения, Выход датчикаперемещается.коаксиалъная ей катушка 10 температуры соединен с разраваюдатцика 2 установленная на тележ- щии входом синхронизатора 32, Вто"ке 3 .и жестко соединенная с .одной:Ю рицная обмотка импульсного траисФорстороны с валом электродвигателя 4, . матора 29 .соединена с коиандным вхо:а.сдругой стороны с пружиной.5, при". дом .синхронизатора 32- 0 н состоиткрепленной к нелодвижной опоре 6, - : кз реле 42 с контактами 3 и 44, ре-,Пйтание .йодаатся:от .источника .7 пи", :ле Ь 5, контакт которого расположен втания через регулятор 8:на катушку , 15 цели толкателя заготовок, реле, 46и .через аналагицный регулятор 9 не . времени с контактом 47, реле 48 скатушку 2;. Температуру .выходящей за- контактами 30 и .31:.Контакты -49-51.готовки контролируют с,.помощью дат;" . рааиыкаются при движении толкателя.чйка 0 температурй,:йапример пире-Реле 52 с контактами 53-4 соединенометра, вход которого.подведен к ка-. 20. с импульсным трансФорматором 29.тушке 1-световодом,.пролущенньм че"-: Установка .работает следующее обрез .:витки;: В установившемся режиме . разом.,катушка 2 зайимает положение, отив- , При пуске установки с холоднымиценное. пунктиром, в котором оиасо" - заготовками при нажатии на кнопку 17Единеиа. с- датчиком Итемлвратурм+ 2 питание подается на реле 13, котомход которого через размыкающий : рое, замыкая контакт 16, встает наконтакт 12, реле 13 .соединен с шпрее-: самопитание:м размыкает контакт 12 в ляющим:-входом; регулятора 9. Замыкаю" . цеди: регулятора 9, подготавливая егощий контакт 14 реле 13 соедйняет вход к работе с максималзной иТрод е еля 4 с силовый преоб- З 0выходе, а также замыкает контакт 14,разователеи,15,:Реле.13, снабжено ; . подавая напряжение от преобразовазамыкающим контактом 16 .,и кнопкой. 17 теля 15 на якорь двигателя 4, Двигапуска. Контакт 18 реле 19 блокирует: тель 4,развивает моиенг на своемрале 13, а контакт 26 подключает валу, достаточный для преодоленияреле. Ц .к источнику 21. Питания,. Реле сопротивления 5сопротивления пружины 5 при переме"22 и 23. Сцетчик 24 сзяэан выходом с 5 щении катушки 2 вдоль индуюора 1 сс реле .19, н аходом.- сосхемой 25 ., постоянной скоростью справа налево,совпадения Реле.22 присоединено При достижении тележкой 3 конечноговходом к инверсному выхаду: 3+трйгге- выключателя 35 подается команда вра 2 и управляег контактом 27. Ре- . преобразователь 15 на снижение нале 23 присоединено к.иеинверсному пряжения до нуля, тележка 3 начинает40.выходу триггера 26 и управляет. кон- двигаться слева направо под действиемтактом 28. бчетный. вход. триггерапружины 5 При достижении тележкой 3соедиией. с аторйчной обмоткой импульс- : конечного выключателя 36 вновь подаетного трансформатора ф, дереичная ; ся команда в преобразователь 15 наобмотка которого: черезвыпрямитель 30, реверс и вновь начинается. движениеф 5контакты:31,управляемйе: синхрониэа-, справа налевотором 32, -связана о катушкой 2, . При нажатии на кнопйу 33 подаетсяСинхронизатор может быть выполнен питание на синхронизатор 32, который. на релейиых элеиентах,. ои включен це". .дает команду на включение истоцнйка 7рез автоматические выключатели:33 и 5 О: питания, так как подает г 1 итание на34 и управляет контактом 20, Конец-. реле 42,.одновременно замыкаются конйые выключатели 3. и 36 установлены . такты 43 и 4 4, подготавливая.к рабона рельсах, по которым перемещается ;те реле 45 и запуская реле 46 эре" .тележка 3 у входа и выхода катушки 1, :мени, которое, отсчитав время, равное, и свяЗаны с преобразователем 15, 55 циклу нагрева, замыкает контакт 47.Конечнй выключагель 37 закреплен Реле 48 оказывается включенным, бла вместе расположения .зоны магнитных . годаря замкнутому контакту .54, а репревращений в установиааемся режиме. ле 52 выключено. Этим синхронизатор1021032 обеспечивает замыкание контактов 31, подключая импульсный трансформа" тор 29 через выпрямитель 30 к катушке 2.Перемещаясь вдоль неподвижной ка- ф тушки индуктора 1, в которой ведется нагрев первой партии за"ставок, катушка 2, работая в режиме датчика границы зоны магнитных превращений, в этом случае не обнаружит этой гра ницы,. т.е. все заготовки находятся в одинаковых условиях, и весь столб заготовок одновременно перейдет из магнитного в немагнитное состояние, При достижении температурой выходной заготовки заданного значения с датчика 1 О температуры сигнал идет в синхронизатор 32 (на реле 45), разрешая выгрузку первой заготовки и загрузку очередной холодной, Опера- О ция загрузки - выгрузки выполняется толкателем от реле 45.После загрузки очередной холодной заготовки распределение температуры по длине индуктара оказывается опережающим по отношению к распределению в установившемся режиме, так как все заготовки, кроме одной, имеют температуру, равную заданной. Граница зоны магнитных превращений лежит Зо левее конечного выключателя 37. Катушка 2, работающая в режиме датчика, определяет место положения границы. Возможность определения местоположения границы связано со следующими физическими предпосылками, так как ток в катушке индуктора 1 одинаков по всей длине, и число витков, приходящее на единицу длины индуктора, равномерно, напряженность 4 вполя на поверхности заготовок одинакова по всей длине. При одной и тойже напряженности из за разлицных , свойств материала заготовок (слева от границы они Ферромагнитные, а спра 43ва " немагнитные) магнитный потокслева ат границы больше, так как ихмагнитное сопротиление меньше. Следовательно, часть потока выходит через обмотку индуктора наружу, а длинный индуктор, заполненный заготовками с различными свойствами, представляет собой как бы комбинацию. коротких магнитносвязанных индукторов.В связи с этим в катушке датчика 2 при пересечении ею границы зоны магнитных превращений, т.е, пересечении части потока, вышедшего через индуктор наружу, наводится импульс 26 6ЭДС, который через трансформатор 29подается на синхронизатор 32.Синхронизатор 32 включает реле 52,которое через контакт 54 обеспечиваетвключение реле 48, которое размыкаетконтакты 31 и замыкает контакт 20,обеспечивая подачу питания на реле 22,23 и 19. Этот,же импульс поступит на счетный вход триггера 26. Состояние его выходов О и О. определяется в эависимости от ситуации наи К-входахЭта ситуация в свою очередь определяется контактами 38-41 выключателя 37При нахождении тележки 3 слева от выключателя 37 его головка находится в таком положении, что обеспечивает единичные сигналы на входе К и выходеи нулевой на входе . Это приводит к срабатыванию реле 23, которое через контакт 28 подает питание на катушку 2, включенную в данном случае встречно по отношению к катушке 1. Катушка начинает работать в качестве дополнительной катушки индуктора, Катушка 2 благодаря соответствующей установке конечного выключателя 36 не достигает при своем движении выходной заготовки, которая продолжает обрабатываться по локально-оптимальному алгоритму, все же остальные заготовки находятся под действием ослабленного поля за счет встречного включения катушек 1 и 2. Это увеличивает скорость движения границы зоны магнитных превращений и всего температурного поля по длине индуктора в нужном направлении в 2-3 раза.При загрузке в индуктор новой заготовки толкатель разомкнет контакты 4050 и 51 цто приведет к включению реле 52 и после окончания загрузки- выгрузки, к включению реле 48, которое размыкает свой контакт 20, лишая питания реле 19, 22 и 23, цто приводит к снятию питания с катушки 2, а также замыкает контакты 31, вновь г подключая к ней трансформатор 29.Катушка 2 вновь переводится в режим датчика, В случае, если температурное распределение загрузки отстает от установившегося режима, граница зоны магнитных превращений смещена вправо от переключателя 37, и при прохождении через него катушки 2 будут замкнуты контакты 38 и 42, а разомкнуты 39 и 41, что приведет к срабатыванию реле 22 и замыканию .контактов 27, т.е, включению катушки 2 в режим нагрева согласно с ка7 10210 тушкой индуктора 1." Синхронизатор ра- ботает в той же последовательности, что и в предыдущем случае.Работа устройства продолжается в описанной последовательности вплоть з до достижения установившегося режима., При этом граница зоны магнитных превращений расположена пюд нереклю" чателем 37, что приведет к появлению импульса. во вторичной обмотке транс" 10 : форматора .29 в момент, когда разомкнуты все контакты 38-41, так.каки К-входы триггера 26 никуда не подключены и на них будут потенциалы, равные половине напряжения источника 13 питания, что эквивалентно единичным сигналам для схемы 25 совпадения. Произойдет срабатывание схемы 25 при поступлении импульса с трансформатора 29, при этом состояние счетчика 24 2 о : изменится на единицу. При повторении этой ситуации. Й раз., где М - число, максимальной границы счет счетчика 2 Ф, он выдаст сигнал на реле 19, которое разомкнет контакт 18 в цели - 2 з 26 8питания реле 13. Это приведет к размыкание контактов 14 и 16 и замыканию контакта 12. При этом снимается питание с двигателя 4 и подключается датчик 11 к управляющему входу регулятора 9. После этого катушка 2 занимает положение, отмеченное пунктиром, а положение головки.переключа" теля 37 обеспечивает включение катушки 2 согласно с катушкой индуктора 16, что соответствует установив" шемуся режиму работы, где катушка 2 используется в качестве второй неподвижной и автономной управляемой в функции температуры от датчика 11 секции,Предлагаемый способ позволяет быстрее в 2-3 раза вывести установку на установившийся режим при аварийных остановках, пусках, смене но- менклатуры заготовок за счет ускорения процесса достижения заданного распределения температуры и исключения отбраковки недогретых или перегретых заготовок.1021026 Щедрина.ова Коррект Составитель 0 ор Ю.Середа Техред СМигу еюеаеавефвеюеееееЕ еюевеававев яскоФфцве еФ Ф илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул ктн 3935/Я Тираж 845 ВНИИПИ Государственн по делам изобретен 113035, Иосква, Ж,. Подлисное го комитета ССС й и открытий Раушакая наб М