RU136665U1

RU136665U1 - CONTINUOUS MODULAR INDUCTION HEATER OF CONTINUOUS ACTION

Info

Publication number: RU136665U1
Application number: RU2013133035/07U
Authority: RU
Inventors: Виктор Болеславович Демидович; Петр Александрович Ситько
Priority date: 2013-07-16
Filing date: 2013-07-16
Publication date: 2014-01-10

Abstract

Модульный индукционный нагреватель цилиндрических заготовок непрерывного действия относится к области к устройствам индукционного нагрева непрерывного действия и может быть использована в любой отрасли промышленности для нагрева цилиндрических заготовок различной длины и диаметра. Технический результат заключается в повышение качества, равномерности нагрева цилиндрических заготовок различной длины и диаметра и отсутствие брака во время переходного процесса. Для достижения технического результата в модульный индукционный нагреватель цилиндрических заготовок непрерывного действия, содержащий три независимых индукционных модуля, дополнительно введен фотопирометр, соединенный с контроллером, выход которого соединен со входом управления источника питания центрального модуля, при этом в индуктора центрального модуля выполнено окно, предназначенное для контроля температуры нагрева цилиндрической заготовки фотопирометром. 3 илл. The modular induction heater of continuous cylindrical billets refers to the field of continuous induction heating devices and can be used in any industry for heating cylindrical billets of various lengths and diameters. The technical result consists in improving the quality, uniformity of heating of cylindrical billets of various lengths and diameters and the absence of marriage during the transition process. To achieve a technical result, a photopyrometer connected to a controller, the output of which is connected to the control input of the power source of the central module, is additionally introduced into the modular induction heater of continuous cylindrical billets of continuous operation, containing three independent induction modules, and a window is designed for controlling the central module’s inductor the heating temperature of the cylindrical billet with a pyrometer. 3 ill.

Description

Заявленная полезная модель относится к устройствам индукционного нагрева непрерывного действия и может быть использована в любой отрасли промышленности для нагрева цилиндрических заготовок различной длины и диаметра.The claimed utility model relates to continuous induction heating devices and can be used in any industry for heating cylindrical billets of various lengths and diameters.

Известно, что для нагрева цилиндрических заготовок применяют индукционные установки непрерывного действия, имеющие один индуктор или более и один источник питания [Е.А. Слухоцкий, B.C. Немков, Н.А. Павлов, А.В. Бамунэр Установки индукционного нагрева. - Л.: Энергоиздат, Ленинградское отделение, 1981. С. 210].It is known that for heating cylindrical billets, continuous induction plants are used, having one inductor or more and one power source [E.A. Sukhotsky, B.C. Nemkov, N.A. Pavlov, A.V. Bamuner Induction heating plants. - L .: Energy Publishing House, Leningrad Branch, 1981. P. 210].

Недостатком установки такого вида является то, что при смене режима работы установки регулирование происходит сразу по всей зоне нагрева, в связи с тем что питание установки осуществляется одним источником, из-за чего происходит значительное отклонение выходной температуры заготовки во время переходного процесса, а так же нет возможности изменять температурный профиль заготовки по длине зоны нагрева, что не позволяет достигнуть оптимальных энергетических показателей для всех режимов работы установки и всего сортамента нагреваемых заготовок.The disadvantage of this type of installation is that when changing the operating mode of the installation, regulation takes place immediately throughout the heating zone, due to the fact that the unit is powered by one source, which causes a significant deviation in the output temperature of the workpiece during the transition process, as well as there is no way to change the temperature profile of the workpiece along the length of the heating zone, which does not allow to achieve optimal energy performance for all operating modes of the installation and the entire range of heated cooking.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является индукционная установка непрерывного действия для нагрева цилиндрических заготовок различной длины и диаметра, включающая в себя четыре независимых индукционных модуля, каждый из которых состоит из индуктора выполненного в виде однослойной катушки изготовленной из медной трубки с выводами для подключения к источнику питания [ForgeLine™ Induction Heating: Forge - SMS Elotherm GmbH, 2011].The closest technical solution to the claimed utility model is a continuous induction unit for heating cylindrical billets of various lengths and diameters, including four independent induction modules, each of which consists of an inductor made in the form of a single-layer coil made of a copper tube with leads for connection to power supply [ForgeLine ™ Induction Heating: Forge - SMS Elotherm GmbH, 2011].

Данная установка может быть использована для нагрева цилиндрических заготовок различной длины и диаметра с достижением оптимальных энергетических показателей для всех режимов работы установки и всего сортамента нагреваемых заготовок. Недостатком данной установки является то, что осуществляется программное управление нагревом путем расчета и задания на каждом индукционном модуле необходимой мощности. В то же время отсутствует обратная связь по температуре, что при возникновении возмущений приводит к браку нагреваемых заготовок.This installation can be used to heat cylindrical billets of various lengths and diameters with achieving optimal energy performance for all operating modes of the installation and the entire range of heated billets. The disadvantage of this installation is that the heating is controlled by software by calculating and setting the required power on each induction module. At the same time, there is no feedback on temperature, which, when disturbances occur, leads to the rejection of heated preforms.

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является повышение качества, равномерности нагрева цилиндрических заготовок различной длины и диаметра и отсутствие брака во время переходного процесса.The technical result, the achievement of which is claimed by the claimed utility model, is to improve the quality, uniformity of heating of cylindrical billets of various lengths and diameters and the absence of marriage during the transition process.

Для получения указанного технического результата модульный индукционный нагреватель цилиндрических заготовок непрерывного действия содержит три независимых индукционных модуля, каждый из которых состоит из индуктора, выполненного в виде однослойной катушки изготовленной из медной трубки с выводами для подключения к источнику питания. В состав установки дополнительно введен фотопирометр, соединенный с контроллером, выход которого соединен со входом управления источника питания центрального модуля, при этом в индукторе центрального модуля выполнено окно, предназначенное для контроля температуры нагрева цилиндрической заготовки фотопирометром. Это позволяет одним модулем проводить регулирование процессом нагрева заготовок во время переходного процесса вызванного изменением скорости движения заготовок через индуктор.To obtain the technical result, a modular induction heater of cylindrical billets of continuous operation contains three independent induction modules, each of which consists of an inductor made in the form of a single-layer coil made of a copper tube with leads for connection to a power source. A photopyrometer connected to the controller, the output of which is connected to the control input of the power source of the central module, is additionally included in the installation, while a window is provided in the inductor of the central module for controlling the heating temperature of the cylindrical billet with a photopyrometer. This allows one module to control the heating process of the workpieces during the transition process caused by a change in the speed of movement of the workpieces through the inductor.

Благодаря тому, что регулирование производится одним индукционным модулем, при разных скоростях движения заготовки через индукционный нагреватель, профили распределения температуры поверхности по длине заготовки имеют точку пересечения в зоне регулируемого индуктора. В этой точке профили распределения температуры поверхности заготовки пересекаются с погрешностью в несколько градусов, вследствие чего можно утверждать, что при поддержании постоянной температуры в этой точке, путем создания системы автоматического регулирования с обратной связью по температуре фиксируемой фотопирометром в точке контроля, данный метод регулирования позволит практически полностью убрать колебания температуры нагреваемых заготовок на выходе индукционной нагревательной установка во время переходного процесса.Due to the fact that regulation is performed by one induction module, at different speeds of movement of the workpiece through the induction heater, the profiles of the distribution of surface temperature along the length of the workpiece have a point of intersection in the zone of the adjustable inductor. At this point, the profiles of the temperature distribution of the surface of the workpiece intersect with an error of several degrees, as a result of which it can be argued that while maintaining a constant temperature at this point, by creating a system of automatic control with temperature feedback fixed by a photopyrometer at the control point, this control method will allow completely remove the temperature fluctuations of the heated billets at the outlet of the induction heating installation during the transition process.

Сущность изобретения поясняется рисунками, где на фиг. 1 представлен общий вид индукционной нагревательной установки; на фиг. 2 показаны профили распределения температуры поверхности заготовки диаметром 130 мм для разной производительности установки при регулировании процесса нагрева только средним индуктором. На фиг. 3 представлены графики колебания температуры поверхности заготовки на выходе нагревателя и в точке контроле температуры фотопирометром.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of an induction heating installation; in FIG. Figure 2 shows the profiles of the temperature distribution of the surface of a workpiece with a diameter of 130 mm for different plant capacities when controlling the heating process only by the middle inductor. In FIG. Figure 3 shows graphs of the temperature fluctuation of the surface of the workpiece at the heater outlet and at the point of temperature control with a photopyrometer.

Модульный индукционный нагреватель цилиндрических заготовок непрерывного действия (Фиг. 1) содержит три независимых индукционных модуля 1, 2, 3, каждый из которых состоят из одного индуктора 4, 5, 6, выполненного в виде однослойной катушки изготовленной из медной трубки с выводами для подключения к источнику питания 7, 8, 9. В состав установки дополнительно введен фотопирометр 10, соединенный с контроллером 11, выход которого соединен со входом управления источника питания 8 центрального модуля, при этом в индукторе 5 центрального модуля выполнено окно 12, предназначенное для контроля температуры нагрева цилиндрической заготовки 13 фотопирометром.The modular induction heater of continuous cylindrical billets (Fig. 1) contains three independent induction modules 1, 2, 3, each of which consists of one inductor 4, 5, 6, made in the form of a single-layer coil made of a copper tube with leads for connection to a power source 7, 8, 9. A photopyrometer 10 connected to a controller 11, the output of which is connected to a control input of a power source 8 of the central module, is additionally included in the installation, while in the inductor 5 of the central module a window 12 for controlling the heating temperature of the cylindrical billet 13 with a photopyrometer.

Нагрев цилиндрической заготовки 13 в модульном индукционном нагревателе непрерывного действия осуществляется следующим образом. Происходит подача напряжения с источников питания 7, 8, 9 на индуктора 4, 5, 6, затем через индуктора 4, 5, 6 непрерывно друг за другом перемещают с постоянной скоростью цилиндрические заготовки 13. Расположенный в средней части индуктора 5 центрального модуля 2 фотопирометр 10 измеряет температуру нагрева заготовки 13 в точке контроля 14 (фиг. 2). В случае отклонения температуры в точке контроля 14 от требуемой, в следствии изменения производительности работы индукционного нагревателя, контроллер 11 подает управляющий сигнал на вход управления источника питания 8 центрального модуля 2, который изменяет выходное напряжение так, чтобы температура в точке контроля 14 вернулась к требуемому значению. Таким образом, использование фотопирометра 10 с контролером 11 в качестве автоматической системы управления с обратной связью по температуре, обеспечивает поддержание постоянной температуры заготовки 13 на выходе индукционного нагревателя при разной производительности, а так же минимизирует отклонение температуры заготовки 13 во время переходного процесса, возникающего при изменении скорости движения заготовки 13 (Фиг. 3).The heating of the cylindrical billet 13 in a modular continuous induction heater is as follows. A voltage is applied from the power sources 7, 8, 9 to the inductor 4, 5, 6, then through the inductor 4, 5, 6 the cylindrical workpieces 13 are continuously moved one after another at a constant speed 13. The photopyrometer 10 located in the middle of the inductor 5 of the central module 2 measures the heating temperature of the workpiece 13 at the control point 14 (Fig. 2). In the event that the temperature at the control point 14 deviates from the required one, due to a change in the performance of the induction heater, the controller 11 supplies a control signal to the control input of the power source 8 of the central module 2, which changes the output voltage so that the temperature at the control point 14 returns to the desired value . Thus, the use of a photopyrometer 10 with a controller 11 as an automatic control system with temperature feedback ensures a constant temperature of the workpiece 13 at the output of the induction heater at different capacities, and also minimizes the temperature deviation of the workpiece 13 during the transition process that occurs when the speed of movement of the workpiece 13 (Fig. 3).

Claims

A modular induction heater of cylindrical billets of continuous operation, containing three independent induction modules, each of which consists of an inductor made in the form of a single-layer coil made of a copper tube with leads for connection to a power source, characterized in that a photopyrometer connected to the controller is additionally introduced the output of which is connected to the control input of the power source of the central module, while in the inductor of the central module there is a window designed for monitoring the heating temperature of the cylindrical billet with a pyrometer.