И повышенной частотах

Особенности нагрева. Конструкция установок. Нагрев на промышленной

Лекция 19. Индукционные установки для сквозного нагрева.

Наряду с поверхностной закалкой широко применяется сквоз­ной индукционный нагрев под пластическую деформацию: объем­ную штамповку, ковку, прокатку, прессование, волочение. Нагреву подвергаются стали различных типов,

Рис.1. Нагрев цилиндрических заготовок в индукторах различных типов: цилиндриче­ском (а), овальном (б и в) и щелевом (г)

от малоуглеродистых до легированных, а также сплавы титана, алюминия, меди и других металлов. Целью нагрева является обычно получение заданной

Рис. 2. Нагрев ленты в попе­речном магнитном поле    

температуры с определенной допустимой неравномерностью по объему изделия. Для сталей средняя температура Тер находится в диапазоне 1000—1250 °С с допустимым отклонением от нее ± (100—25) К (меньшее отклонение—для точных технологий, таких, как штамповка на ковочных вальцах и др.). Обычно при­нимают максимальную температуру нагрева стали Г„^х ⁼ 1250 °С, а перепад температуры по сечению АГ ^ 100—150 К. В отдельных случаях, например при прессовании алюминия, используется гра­диентный нагрев с заданным законом изменения температуры по длине изделия.

Время нагрева и удельная мощность определяются из условия достижения требуемого распределения температуры. При этом время транспортировки нагретых тел к прессу или другому агре­гату может использоваться для выравнивания температуры, од­нако в ходе всего процесса максимальная температура не должна превышать величины T_max, зави­сящей от вида материала. Иногда, особенно при нагреве заготовок из легированных сталей, вводится ограничение на перепад темпера­тур в диапазоне <650 °С из-за опасности возникновения внутренних трещин от термических напряжений.

Нагрев осуществляется в спе­циальных индукционных нагрева­телях, основным элементом кото­рых является индуктор. Наиболь­шее распространение получили индукторы цилиндрического, оваль­ного и щелевого типа. Прямоугольные тела нагревают в овальных (прямоугольных), реже щелевых индукторах. Для цилиндриче­ских тел используют индукторы всех трех типов (рис.1), причем в овальных индукторах цилиндры могут располагаться вдоль (рис.1, б) или поперек (рис.1, в) оси индуктора (нагрев в продольном или поперечном поле индуктора). Для нагрева лент и пластин толщиной менее двух глубин проникновения эффективно использование индукторов поперечного поля (рис.2), состоя­щих из двух плоских индукторов с Ш-образным магнитопроводом 2, токи в которых имеют одинаковое направление. Тип ис­пользованного индуктора во многом определяет конструкцию и технико-экономические показатели всего нагревателя.

Наиболее часто нагрев осуществляется при постоянстве напря­жения на индукторе, однако используются также режимы с при­мерно постоянной мощностью или температурой поверхности (уско­ренный нагрев), а также режимы с изменением мощности по спе­циальной программе (оптимальные режимы нагрева).

Выбор типа индуктора необходимо производить по совокупности электрических, тепловых и конструктивных характеристик.

Цилиндрические индукторы наиболее просты по конструкции, надежны, обладают высоким полным КПД и обеспечивают минимальное окисление заготовок вследствие слабого доступа воздуха в зону нагрева (нагрев в застойной атмосфере). Этот тип индуктора наиболее распространен на практике. Щелевые индукторы имеют более низкие энергетические показатели и применяются в тех слу­чаях, когда удобство транспортировки заготовок имеет особое зна­чение.

По принципу действия нагреватели делятся на периодические, непрерывные и полунепрерывные. В периодических нагревателях одно или несколько изделий нагреваются до требуемой температуры, после чего загрузка индуктора полностью заменяется. В нагрева­телях непрерывного действия изделия в процессе нагрева находятся в непрерывном или пульсирующем движении, а в полунепрерывных нагреваются одновременно несколько изделий с поштучной их за­меной.

По длине нагреваемых изделий различают нагреватели для сквозного нагрева длинных заготовок (штанг), коротких (мерных) заготовок и нагрева участков длинных заготовок, обычно их кон­цов.

Нагреватели снабжаются устройствами для подачи заготовок, перемещения их через индуктор и передачи на пресс или другое технологическое оборудование. Заготовки подаются на вход ин­дуктора с помощью перепускных механизмов с накопительных лот­ков, из кассет и со стеллажей или специальными автоматами из загрузочных бункеров. Выгрузка заготовок из индуктора и их пере­дача на пресс производится с помощью роликов, лотков, цепных или пластинчатых транспортеров. Наибольшую сложность пред­ставляет перемещение заготовок через индуктор. Разработано много вариантов устройств, конструкция которых зависит от вида заготовок, типа индуктора и режима работы нагревателя.

Дата добавления: 2014-01-04