CN202799226U - 感应加热过程工件端部磁场增强装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种感应加热工件磁场控制装置，尤其涉及一种感应加热过程中工件端部磁场增强装置。一种感应加热过程工件端部磁场增强装置，包括：机械传动件（1）、连接板（2）和导磁组合体（3），机械传动件经连接板与导磁组合体联接；所述导磁组合体包括顶部和底部固定钢板（4）、若干导磁体分块（5）和连接杆（6），若干导磁体分块由连接杆和螺母固定成一组，多组导磁体分块的底部和顶部装有固定钢板后组成一个导磁组合体。所述导磁组合体为方形或圆形。本实用新型的磁场增强装置结构简单，安装、拆卸方便，能有效控制感应加热工件端部温度。

Description

感应加热过程工件端部磁场增强装置

技术领域

    本实用新型涉及一种感应加热工件磁场控制装置，尤其涉及一种感应加热过程中工件端部磁场增强装置。

背景技术

在金属热处理过程中，经常采用感应加热的方法对工件进行加热。工件在感应加热中，初始温度、加热线圈的位置及匝数等参数条件对其加热效果都有显著的影响，对端部的影响尤为显著。工件端部温度的控制存在诸多困难和不便，而端部温度的控制精度可能对工件后续质量产生较大的影响。

目前通常采用在工件端部安装聚磁体来增强该处磁场，进而提高端部加热效率。聚磁体一般由硅钢片或其它铁氧体导磁材料制成，具有较高的磁导率，因此聚磁体的存在可显著提高该区域的磁场强度，而聚磁体的形状和大小也决定了磁场的分布状况。在实际生产中，聚磁体一旦制作完毕，其形状和尺寸就已确定，当加热工件的形状和尺寸变化时需制作新的聚磁体来配合使用，如工件存在多个尺寸，则聚磁体也要有多种规格，这样会造成聚磁体种类和数量繁多，占用的堆放和维修区域较大，而且管理上也存在一定难度。

中国专利200810180088.4和200810180357.7公开了聚磁体方法和聚磁体，该聚磁体是将永磁体或导磁体做成带凹槽状的聚磁面，从而达到聚磁目的。采用该方法设计的聚磁体为整体式，能满足在一定条件下的聚磁功能，可应用于变压器、发电机和电动机。但是聚磁体结构为一个整体，不能根据实际情况进行灵活调节和变更，对生产工艺的操作带来了较大难度，无法满足异形坯的磁场调节要求。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种感应加热过程工件端部磁场增强装置，该磁场增强装置结构简单，安装、拆卸方便，能有效控制感应加热工件端部温度。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种感应加热过程工件端部磁场增强装置，包括：机械传动件、连接板和导磁组合体，机械传动件经连接板与导磁组合体联接；所述导磁组合体包括顶部和底部固定钢板、若干导磁体分块和连接杆，若干导磁体分块由连接杆和螺母固定成一组，多组导磁体分块的底部和顶部装有固定钢板后组成一个导磁组合体。

所述导磁组合体为方形；其导磁组合体的导磁体分块为矩形。

所述导磁组合体为圆形；其导磁组合体的导磁体分块为圆环形。

所述导磁组合体为十字形、六边形或星形。

本实用新型的磁场增强装置能根据加热工件的实际情况，合理选择导磁体分块进行优化组合，从而得到综合性能较好的磁场增强装置，可有效控制加热工件的端部磁场，进而调节工件端部的加热效果。同时，当加热工件的规格发生变化时，通过简单的拆卸或装配即可实现导磁组合体的改造。因此，该磁场增强装置结构简单，安装、拆卸方便，适用工件形状和尺寸范围广，既可优化工件的加热，又可节约磁场增强装置的成本，易于实现工业化应用。 

附图说明

图1为本实用新型感应加热过程工件端部磁场增强装置结构示意图；

图2为本实用新型的导磁组合体结构示意图（方形）；

图3为本实用新型的圆形导磁组合体结构示意图；

图4（a）为圆形导磁组合体纵截面剖面图，图4（b）为圆形导磁组合体内部结构俯视示意图；

图5为两种结构的导磁体分块，其中：图5（a）为矩形导磁体分块示意图，图5（b）为圆环形导磁体分块示意图；

图6为本实用新型位于感应加热线圈内的结构示意图；

图7为本实用新型和坯料之间位置及结构示意图； 

图8为其它类型的导磁组合体结构示意图，其中：图8（a）为十字形导磁组合体一组示意图,图8（b）为六边形导磁组合体一组示意图,图8（c）为星形导磁组合体一组示意图。

图中：1机械传动件，2连接板（连接钢板），3导磁组合体，4固定钢板，5导磁体分块，5-1为矩形导磁体分块，5-2为圆环形导磁体分块，6连接杆，7感应加热线圈，8工件（坯料），9磁场增强装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

参见图1、图2，一种感应加热过程工件端部磁场增强装置，包括：机械传动件1、连接板2和导磁组合体3，机械传动件1经连接板2与导磁组合体3联接；所述导磁组合体3包括顶部和底部固定钢板4、若干导磁体分块5和连接杆6，若干导磁体分块5由连接杆6和螺母固定成一组，多组导磁体分块5的底部和顶部装有固定钢板4后通过连接杆和螺母（图中未示出）固定组成一个导磁组合体3。

所述导磁组合体3为方形或圆形，参见图2和图3。方形导磁组合体由矩形导磁体分块5-1装配而成，圆形导磁组合体由圆环形导磁体分块5-2装配而成，参见图5。圆形导磁组合体的结构示意图可参见图4（a）和图4（b），其中，图4（a）为圆形导磁组合体纵截面剖面图，图4（b）为圆形导磁组合体内部结构俯视示意图。

所述导磁体分块5由多层硅钢片薄片叠加而成，薄片叠加厚度为20～100mm，可根据加热工件端部尺寸而定。硅钢片形状为矩形或圆环形，视加热工件的形状而定；硅钢片高度为50～150mm，宽度为150～600mm（矩形）或圆环薄片直径为150～600mm，具体尺寸根据被加热工件而定，厚度为0.1～0.3mm。当感应加热线圈7加热频率高于3000Hz时，则导磁体分块5用铁氧体材料加工制成。

所述连接板2和固定钢板4采用不锈钢板。固定钢板4既可保护导磁体分块5，也可实现导磁组合体3与外部装置的连接和固定作用。导磁组合体3与机械传动件1通过连接板2连接，机械传动件1可在加热前将导磁组合体3送至工件8端部，加热结束后再将其移开。本实用新型装置不仅可实现方坯、圆坯以及多边形坯料端部加热，对于特殊形状的坯料同样适用。

本实用新型控制感应加热过程工件端部磁场增强装置的工作过程是：

工件加热前，根据工件的初始温度来确定导磁体分块的数量：以均匀加热工件为例，若工件整体温度偏低，则可适当增加导磁体分块的数量；若工件整体温度偏高，则导磁体分块数量可酌情减少；若工件端部左右不对称，可增加温度偏低侧的分块数量，同时，相应地减少温度较高侧的分块数量。导磁体分块5数量确定后通过连接杆6将导磁体分块5固定并通过底部和顶部固定钢板4固定后组成导磁组合体3，并经连接板2固定机械传动件1，通过机械传动件1送至工件8端部，然后开启感应加热设备进行加热。

本实用新型的磁场增强装置在工件加热过程中可控制工件端部磁场，使得温度偏低部分磁力线密度增大，进而产生较大的涡流，最终提高该部分工件的加热效率，有利于工件温度的均匀。工件加热至目标温度后，关闭感应加热设备，通过机械传动件1将磁场增强装置从工件端部移出，这样完成了工件的热处理工艺。

在上述工件感应加热工艺中，若加热要求不同，则可通过不同的组合来实现。可根据工艺要求，在要求加热温度较高侧增加导磁体分块5的数量，这样组成特定的导磁组合体3来实现特殊加热工艺的要求。同时，可根据加热工件端部形状、尺寸和加热要求选用不同形状的导磁组合体3，如方形和圆形导磁组合体，参见图2和图3，这两种导磁组合体分别由矩形导磁体分块5-1和圆环形导磁体分块5-2装配而成，参见图5，并且这两种形状的导磁体分块5的尺寸规格有多种，可进行灵活组合，以适应不同工件的加热要求。

图6为本实用新型位于感应加热线圈内的结构示意图，图7为本实用新型和坯料之间位置及结构示意图；感应加热线圈7、圆形坯料8和本实用新型的磁场增强装置9为主要部件组成了感应加热装置。线圈7内径为300mm，外径348mm，共100匝。加热坯料8的直径为200mm，高度为1000mm。磁场增强装置9有两个，分别置于坯料8顶部和底部。磁场增强装置9的导磁组合体3采用矩形导磁体分块5装配，其中五块较大的导磁体分块和六块较小的导磁体分块，五块较大的导磁体分块布于中间，六块较小的导磁体分块置于两侧，每侧3块。坯料8加热前通过机械传动件1将磁场增强装置9送至坯料8端部，坯料8顶部与磁场增强装置9的距离可通过机械传动件1来调整，坯料8底部与磁场增强装置9的距离可通过选用不同厚度的耐火材料来实现调节。开启电源对感应加热线圈7供电，从而加热坯料8。加热结束后，断开电源，将磁场增强装置9从坯料8端部移开。

利用本实用新型的磁场增强装置，不仅可实现方形、圆形坯料端部的磁场调节，而且可调节特殊形状坯料端部磁场，如十字形、六边形或星形等，导磁组合体示意图如图8（a）、图8（b）和图8（c）所示。

本实用新型的磁场增强装置将多块导磁体分块组成的导磁组合体安装于工件端部，根据实际需要增加或减少导磁体分块，可调节工件端部磁场作用宽度；也可通过机械传动件改变磁场增强装置与工件端部的距离，从而调整工件端部磁场的强度，根据工件的不同状况来优化端部加热，达到较优的温度分布效果。

    以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种感应加热过程工件端部磁场增强装置，其特征是：包括：机械传动件（1）、连接板（2）和导磁组合体（3），机械传动件（1）经连接板（2）与导磁组合体（3）联接；所述导磁组合体（3）包括顶部和底部固定钢板（4）、若干导磁体分块（5）和连接杆（6），若干导磁体分块（5）由连接杆（6）和螺母固定成一组，多组导磁体分块（5）的底部和顶部装有固定钢板（4）后组成一个导磁组合体（3）。

2.根据权利要求1所述的感应加热过程工件端部磁场增强装置，其特征是：所述导磁组合体（3）为方形。

3.根据权利要求2所述的感应加热过程工件端部磁场增强装置，其特征是：所述导磁组合体的导磁体分块（5）为矩形。

4.根据权利要求1所述的感应加热过程工件端部磁场增强装置，其特征是：所述导磁组合体（3）为圆形。

5.根据权利要求4所述的感应加热过程工件端部磁场增强装置，其特征是：所述导磁组合体的导磁体分块（5）为圆环形。

6.根据权利要求1所述的感应加热过程工件端部磁场增强装置，其特征是：所述导磁组合体（3）为十字形、六边形或星形。

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