RO105388B1 - Cuptor cu inductie pentru incalzire si omogenizare a temperaturii in laminarea la cald a benzilor subtiri din otel - Google Patents

Description

Invenția se referă la un cuptor cu inducție pentru încălzire și omogenizarea temperaturii în laminarea la cald a benzilor subțiri din oțel produse prin turnare continuă, care au fost supuse unei faze preliminare de laminare.

Este, în general, cunoscută folosirea în industria oțelului a cuptoarelor tip MF. Aceste cuptoare sunt folosite, deși nu pe scară larga, ca o alternativă la cuptoarele cu gaze pentru încălzirea lingouriJor, având o grosime mai mare de cca. 100 mm, în timp ce folosirea la benzi cu o grosime mai mică dc cca.30 mm este limitată la un tratament termic al marginilor pentru a atenua răcirea naturală, care, fiind mai mare decât în zonele centrale, determină o reducere a temperaturii, care poate provoca apariția unor fisuri la marginile benzii.

Tratamentul termic al marginilor se face cu ajutorul inductoarelor în formă de C, care înglobează, ca și saboții glisanți, numai zonele marginale ale benzii în timpul deplasării ei și în mod cert nu pot fi considerate drept cuptoare autentice cu inducție.

Cuptoarele cu inducție pentru lingouri cuprind un rând de bucle de inducție având o formă aproximativ toroidală, în carelingoul se deplasează înainte în mod secvențial între două bucle, fiind, totodată, prevăzute niște rulouri conduse și/sau auxiliare pentru deplasarea lingoului respectiv. Aceste bucle sunt astfel dimensionate încât în direcția mișcării măsoară cca. 900 mm.

în prezent. pentru producția continuă de benzi de oțel, sunt prevăzute echipamente de turnare continuă, în scopul obținerii ca produs final a pieselor sau plăcilor de oțel tăiate la lungimi prestabilite; în acest tip de turnare există cerința ca benzile, într-o fază intermediară de laminare la cald, să fie încălzite în cuptoare cu inducție, cu omogenizarea temperaturii pentru atingerea temperaturii necesare în faza finală de. laminare.

Adaptarea cuptoarelor de inducție cunoscute, deja folosite pentru lingouri la încălzirea benzilor metalice, nu poate da rezultate bune. datorită faptului că apar incoveniente cauzate de opririle și posibilele lovituri ale buclelor de către bandă, ca urmare a rigidității sale scăzute față dc lingourile având o grosime mai mare. în continuare, banda necesită omogenizarea temperaturii, care, în anumite zone, nu este întotdeuna aceeași, astfel încât ea să fie localizată în fiecare moment, iar încălzirea trebuie să fie mai puternică și cu concentrație mai mare a liniilor de flux, ceea ce nu este necesar la lingouri, din moment ce temperatura este mai omogenă ca urmare a grosimii mai mari.

Scopul invenției este realizarea unei instalații cu consum redus de energie.

Problema invenției este realizarea unui cuptor cu inducție la care banda de material trece prin interiorul fiecărei bucle de inducție și fluxul electromagnetic să fie concentrat într-o direcție aproximativ paralelă cu deplasarea frontală a benzii.

Cuptorul de inducție pentru încălzirea benzilor din oțel cu o grosime mai mica de 30 mm și pentru omogenizarea temperaturii până la o valoare necesară unor faze ulterioare de laminare la cald, cuprinzând o serie de bucle, între care sunt dispuse role pentru deplasarea benzii metalice, fiecare buclă înglobata întrun material refractar în interiorul unui inductor alimentat separat de unul sau mai mulți convertori de frecvență, conform invenției, înlătură aceste dezavantaje, prin aceea că banda de oțel trece succesiv prin interiorul fiecărei bucle, în direcție paralelă cu liniile fluxului magnetic, dimensiunea fiecărei bucle măsurată în direcția de deplasare spre înainte a benzii fiind mai mică de 500 mm, iar pentru concentrarea fluxului magnetic, cuptorul este prevăzut cu niște concentratoare de flux distribuite perechi pe fiecare inductor, cel puțin pe o parte superioară sau inferioară față de planul definit de banda laminată, astfel că fiecare din concentratoarele de flux este montat aproximativ coaxial cu concentratorul celeilalte perechi de pe fața opusă a benzii, aceste concentratoare de flux, fiind formate din niște perechi de foi de fier magnetic, sunt toate poziționate staționar in apropierea fețelor laterale ale benzii, iar pentm deplasarea separata a perechilor de concentratoare superioară și inferioară, atât în direcția transversală, cât și în direcția perpendiculară pc planul benzii, concentratoarele sunt prevăzute fiecare cu câte o piuliță interioară, prin care trece câte un șurub filetat la ambele capete, unul superior gi altul inferior, de care se fixează câte o bată, care poate fi ridicată și coborâtă fiecare cu câte un șurub montat în partea centrală a barei, iar deplasarea sc face fie manual, cu ajutorul unor roți fixate la capetele șuruburilor, fie automat, de exemplu, cu ajutorul unor motoare pas cu pas conectate la un dispozitiv pentru prelucrarea datelor viteză, temperatură și grosime a benzii, așa cum sunt sesizate de niște dispozitive de detecție, nereprezentate în desen, montate în amonte de cuptor, precum și a datelor de temperatură, de la ieșire.

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare, nelimitativ, a invenției, in legătură și cu fig.1 și 2, care reprezintă:

- fig.l, vedere laterală, parțială și schematică a unui elemenT de încălzire al cuptorului de inducție; de-a lungul direcției frontale a benzii;

- fig.2, secțiune transversală după planul II-II, din fig.l.

Cuptorul, conform invenției, cuprinde mai multe elemente de încălzire, iar fiecare element cuprinde o buclă 1 de secțiune aproximativ dreptunghiulară cu marginile rotunjite, care este înglobată într-un inductor 2, înconjurat dc material refractar.

Banda laminată 3 care trebuie în călzită trece prin interiorul fiecărei bucle 1 în direcție paralelă cu liniile fluxului magnetic. înălțimea fiecărei bucle 1 nu poate fi mai mică decât grosimea maximă a benzii 3. Dimensiunea fiecărei bucle 1. măsurată în direcția de deplasare spre înainte a benzii 3, este mai mică de 500 mm. Banda laminată 3 este deplasata cu ajutonil unor role 4, amplasate între două elemente dc încălzire sau bucle 1 succesive. Rolele 4 pot fi acționate toate sau unele pot fi libere.

inductorul 2 care înglobează bucla 1 este alimentat cu ajutorul unor conductori adecvați 5, denumiți bare dc autobuz de către o sursă corespunzătoare, constituită din unul sau mai mulți convertori (nefigurați). în mod avantajos, frecvența este fixată odată și pentru toate cazurile, iar puterea este variabilă potrivit energiei necesare pentru încălzire, funcție atât de temperatura benzii în amonte de cuptor, cât și de grosimea acesteia, cu o reglare mai fină în funcție de temperatura la ieșirea buclei. La partea opusă a conductorului de alimentare 5 sunt prevăzute niște circuite 6 reglabile pentru alimentarea cu apa de răcire și conectate la inductorul 2.

Pentru concentrarea fluxului electromagnetic într-o direcție aproximativ paralelă cu deplasarea frontală a benzii 3, sunt prevăzute niște concentratoare de flux 7,7’, constituite din pachete de tablă magnetică din fier. în zona benzii 3, unde fluxul concentrat închide circuitul, se produce un curent indus care are o intensitate mai marc și produce căldură mai multă. Concentratoarele de flux 7,7’ sunt reprezentate ca formând două perechi, una superioară 7 și una inferioară T, concentratoarele 7, aparținând perechii superioare, corespund concentratoarelor 7’ ale perechii inferioare, în acest fel ele sunt cuplate două câte două pe fiecare parte a benzii 3, coaxiale, iar axa trece prin banda 3 și bucla 1. Concentratoarele dc flux 7 și T sunt în mod normal poziționate în apropierea marginilor benzii 1 unde este necesară o încălzire mai mare.

Dispozitivele de concentrare a fluxului 7, T sunt mobile în direcție transversală, atât pentru a urmări variațiile dimeusiouale ale benzii pe lățime, cât și pentru a fi poziționate în funcție de zonele mai interioare, care pot fi la temperaturi mai joase (puncte reci) și posibil în direcție perpendiculară pe planul definit debanda 1 pentru o poziționare mai bună în direcția înălțimii funcție nu numai de grosimea benzii, dar și de forța ce trebuie concentrată.

După cum se vede în fig.2, cele două perechi de concentratoare de flux 7, 7’ sunt fixate fiecare prin intermediul unei piulițe interioare 8 pe două șuruburi 9, 5

9\ acționate din afară cu ajutorul unor roți de mână pentru control 10, respectiv 10\ Șuruburile 9, 9* cu jumătate din lungimea lor filetată orientată spre o direcție și cealaltă jumătate filetată în 10 direcție opusă, astfel încât mișcarea celor două concentratoare 7, respectiv 7’ ale fiecărei perechi să fie simetrică și cu autoccntrare la fiecare manipulare a roții asociate 10, 10*. 15

Pentru deplasarea concentratoarelor 7, T în direcția perpendiculara pc planul benzii 3, șuruburile 9, 9* sunt montate în porțiunea centrală la un dispozitiv de ridicare și coborâre, constituit din două 20 bare, una superioară 11 și una inferioară 11’, fixate de șuruburile 9,9*. Barele 11,

11’ pot fi ridicate și coborâte fiecare separat cu câte un șurub 12,12’filetate la un singur capăt, a căror poziție poate 25 fi reglată manual cu ajutorul unor roți manuale 13,13’.

Desigur poate fi prevăzut un control complet automat al poziției concentratoarelor 7, T, atât în direcție transversală 30 cât și pe înălțime. în locul acționării prin roți de mână, se pot folosi motoare pas cu pas, interconectate cu o unitate de reglare și control, adaptata să prelucreze direct în timp real semnalele de tempe- 35 ratură, grosime și viteză a benzii, așa Cu concentratori conform invenției cum sunt primite de fiecare dată ia intrarea cuptorului. în acest fel, în fiecare moment se poate obține o ajustare optimă a concentrărilor de flux pentru o eficiență mai bună a cuptorului cu inducție, realizat conform prezentei invenții. De menționat că nu se pot face limitări referitoare la numărul de bucle 1 sau numărul de elemente de încălzire suscesive ale cuptorului.

Se da în continuare un exemplu de cuptor de inducție, conform invenției, având o dimensiune longitudinală a buclei adecvata prevăzută cu perechi de concentratoare de flux în asociere cu fiecare inductor la care datele principale privind puterea instalată; numărul de inductori, frecvența si dimensiunea buclei pe înălțime, precum și rezultatele obținute referitoare la consumuri dependente de secțiunea transversală a benzii și viteza sa de deplasare, eficiența etc„ sunt concemnate în tabelul de mai jos. Acesta cuprinde și datele referitoare la cuptorul de inducție din studiul tehnicii, și anume de tipul celor folosite pentru încălzirea lingourilor, în care numai dimensiunea buclelor în direcția frontală a benzii au fost reduse fără prezența concentratoarelor de flux In ce privește consumurile, trebuie notat că ele au fost determinate la cea mai mare viteză a benzii, pentru creșteri de temperatură D T de cca 150°C și la cea mai mică viteză pentru creșteri de temperatură de cca 300°C:

Putere instalată(MW).......... 16

Frecvență (KHz)..............6

Număr de conductori .......... 20

Orificiul inductor.............65 (înălțime mm)

Consumuri (kwh/t - DT = 150°C+300°C) x 1050 mm; v=0,19 m/s . ......127 x 1050 mm; v=0,237 m/s...... 79 x 1330 mm; v= 0,86 m/s.......100 x 1330 mm; v=0,143 m/s......42 x 1330 mm; v=0,ll m/s.......110 x 1330 mm; v=0,178 m/s......50

Eficiența inductorilor x 1330 ................. 80%

15x 1330................. 79%

Fără concentratori

...................21

...................10

...................26

...................55

..................168

..................127

..................169

...................96

..................177

..................106

................. 79%

................. 67%

Cuptorul conform invenției are avantajul ca, ia aceeași secțiune transversală și viteză a benzii, este necesara o putere instalată mai mică și consumuri mai mici de energie, cu o eficiență mai ridicată a 5 inductorilor.

Claims (4)

1. Cuptor cu inducție pentru încălzi 10 rea benzilor diu oțel cu o grosime mai mică de 30 mm și pentru omogenizarea temperaturii până la o valoare necesară unor faze ulterioare de laminare la cald, cuprinzând o serie,de bucle, intre care 15 sunt dispuse role pentru deplasarea benzii metalice, fiecare buclă înglobată întrun material refractar in interiorul unui inductor, alimentat separat de unul sau mai mulți convertori de frecvență, carac- 20 Le rizat prin aceea că banda de oțel (I) trece succesiv prin interiorul fiecărei bucle (2) în direcție paralelă cu liniile fluxului magnetic, dimensiunea fiecărei bucle (2), măsurată în direcția de deplasare spre 25 înainte a benzii, fiind mai mică de 500 mm, iar pentru concentrarea fluxului magnetic, cuptorul este prevăzut cu niște concentratoare de flux (7, T) distribuite perechi pe fiecare inductor (3). cel puțin 30 pe o parte superioară sau inferioară față de planul definit de banda laminată (1).

2. Cuptor, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că fiecare diu concentratoarele de fl ux (7,7’) este monta t 35 aproximativ coaxial cu concentratorul celeilalte perechi de pe fața opusă a benzii (3), aceste concentratoare de flux (7, 7’) fiind formate din niște perechi de foi din fier magnetic.

3. Cuptor, conform revendicărilor 1 și 2, caracterizat prin aceea că concentratoarele de flux (7, 7’) sunt toate poziționale staționar în apropierea fețelor laterale ale benzii (3).

4. Cuptor, conform revendicărilor

1...3, caracterizat prin aceea ca, pentru deplasarea separată a perechilor de concentratoare superioară (7) și inferioară (7*), atât în direcție transversală, cât și in direcție perpendiculară pe planul benzii (3), concentratoarele (7, T) sunt prevăzute fiecare cu câte o piuliță interioară, prin care trece câte un șurub filetat la ambele capete, unul superior (9) și altul inferior (9*), de care se fixează câte o bară (11, 11*), care poate fi ridicată și coborâtă fiecare cu câte un șurub (12, 12’) montat pe partea centrală a barei, iar deplasarea se face fie manual cu ajutorul unor roți (10,10713,13’), fixate la capetele șuruburilor (9,9*;12,12’), fie automat, de exemplu, cu ajutorul unor motoare pas cu pas conectate la un dispozitiv pentru prelucrarea datelor viteză, temperatură și grosime a benzii (3), așa cum sunt sesizate de niște dispozitive de detecție, nereperate în desen, montate în amonte de cuptor, precum și a datelor de temperatură, de la ieșire.