RU2254691C2 - Assembly for thermal treatment of long-sized bars - Google Patents
Assembly for thermal treatment of long-sized bars Download PDFInfo
- Publication number
- RU2254691C2 RU2254691C2 RU2003100800/09A RU2003100800A RU2254691C2 RU 2254691 C2 RU2254691 C2 RU 2254691C2 RU 2003100800/09 A RU2003100800/09 A RU 2003100800/09A RU 2003100800 A RU2003100800 A RU 2003100800A RU 2254691 C2 RU2254691 C2 RU 2254691C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wire
- cooling
- unit
- induction heating
- heating
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к средствам для термической обработки металлов и может быть использовано в устройствах для сквозной термической обработки стальных длинномерных изделий (например, пучков стальной движущейся проволоки, ленты, прутков и тому подобное) с целью достижения заданных свойств по прочности и другим физико-механическим показателям.The invention relates to means for heat treatment of metals and can be used in devices for through heat treatment of steel lengthy products (for example, bundles of steel moving wire, tape, rods and the like) in order to achieve the specified properties in strength and other physical and mechanical properties.
Для оценки новизны и технического уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных заявителю технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным изобретением признаков.To assess the novelty and technical level of the claimed solution, we consider a number of technical means known to the applicant for a similar purpose, characterized by a combination of features similar to the claimed invention.
Известна индукционная нагревательная установка, включающая дополнительные нагревательные обмотки, установленные в зонах, где необходимо увеличить или уменьшить нагрев, см. заявка Японии №57-47554. Дополнительные обмотки повышают индуктивное сопротивление установки и снижают ее коэффициент полезного действия.Known induction heating installation, including additional heating windings installed in areas where it is necessary to increase or decrease heating, see Japanese application No. 57-47554. Additional windings increase the inductance of the installation and reduce its efficiency.
Известна индукционная нагревательная установка, содержащая охватывающую нагреваемое тело главную обмотку, соединенную с источником питания, и дополнительные катушки, каждая из которых снабжена регулятором тока с ключевым элементом, а также установленные в зоне действия дополнительных катушек датчики температуры, выходы которых подключены ко входам блока выделения минимального сигнала, см. а.с. СССР №1629994, Н 05 В 6/06.Known induction heating installation containing the main body covering the heated body, connected to a power source, and additional coils, each of which is equipped with a current regulator with a key element, as well as temperature sensors installed in the range of additional coils, the outputs of which are connected to the inputs of the minimum signal, see A.S. USSR No. 1629994, H 05 B 6/06.
Известна индукционная нагревательная установка, включающая внешнюю обмотку, подключенную к источнику питания, в которой перераспределение мощности нагрева по зонам обеспечивается за счет заранее заданного неравномерного шага витков обмотки в различных ее зонах, см. а.с. СССР №1152096, H 05 B 6/36.Known induction heating installation, including an external winding connected to a power source, in which the redistribution of heating power in the zones is provided due to a predetermined uneven step of the turns of the winding in its various zones, see.with. USSR No. 1152096, H 05 B 6/36.
Недостатком данных аналогов являются ограниченные функциональные возможности, связанные со сложностями переналадки установки при изменении вида обрабатываемых заготовок или количества и параметров зон обработки.The disadvantage of these analogues is the limited functionality associated with the difficulties of the setup changeover when changing the type of workpieces being processed or the number and parameters of processing zones.
Эти недостатки частично устранены в известной индукционной нагревательной установке, включающей подключенную к источнику питания внешнюю обмотку с зонами нагрева, обеспечивающую многозонную обработку непрерывно проходящих через установку длинномерных изделий, в которой зоны нагрева образованы дополнительным индукционно-нагревательным элементом для изменения локальных режимов нагрева, выполненным в виде отрезка трубчатого тела или совокупности отрезков трубчатых тел из электропроводного материала, размещенных внутри внешней обмотки и охватывающих обрабатываемую заготовку, см. патент РФ №2103843, Н 05 В 6/36.These disadvantages are partially eliminated in the known induction heating installation, including an external winding connected to the power source with heating zones, providing multi-zone processing of long products continuously passing through the installation, in which the heating zones are formed by an additional induction-heating element for changing local heating modes, made in the form piece of tubular body or a combination of pieces of tubular bodies of electrically conductive material located inside the outer shell swaths and covering the workpiece, see RF patent No. 2103843, H 05 B 6/36.
По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.By the greatest number of similar features and achieved by using the result, this technical solution is selected as a prototype of the claimed invention.
Недостатками прототипа, не позволяющими достичь поставленной нами цели, являются:The disadvantages of the prototype, not allowing us to achieve our goals, are:
- недостаточно высокая степень однородности качественных показателей по длине обрабатываемых изделий,- insufficiently high degree of uniformity of quality indicators along the length of the processed products,
- ограниченная номенклатура изделий по площади поперечного сечения,- limited product range by cross-sectional area,
- высокие тепловые потери, снижающие коэффициент полезного действия установки.- high heat loss, reducing the efficiency of the installation.
В основу настоящего изобретения положено решение задачи расширения функциональных возможностей установки за счет повышения степени однородности качественных показателей по длине обрабатываемых заготовок, обеспечения возможности обработки заготовок в более широком диапазоне площадей поперечного сечения, снижения тепловых потерь и повышения коэффициента полезного действия установки.The present invention is based on solving the problem of expanding the functionality of the installation by increasing the degree of uniformity of quality indicators along the length of the workpieces being processed, providing the possibility of processing the workpieces in a wider range of cross-sectional areas, reducing heat losses and increasing the efficiency of the installation.
Сущность заявляемого изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого изобретением технического результата для термической обработки длинномерных заготовок, включает блок индукционного нагрева, содержащий подключенную к источнику питания внешнюю обмотку, обеспечивающую нагрев непрерывно проходящих через установку длинномерных заготовок, характеризуется тем, что блок индукционного нагрева снабжен блоком догрева или охлаждения заготовок до требуемых температур и термостатом для регулируемого охлаждения заготовок, расположенными последовательно с блоком индукционного нагрева и образующими с ним единую технологическую линию термической обработки заготовок, при этом блок догрева выполнен в виде муфельной печи, снабженной муфельной трубкой и совокупностью охватывающих ее тепловыделяющих элементов, выполненных в виде спирали, подключенной к дополнительному источнику питания.The essence of the claimed invention is expressed in the following set of essential features, sufficient to achieve the above technical result provided by the invention for heat treatment of long workpieces, includes an induction heating unit containing an external winding connected to a power source, providing heating of long workpieces continuously passing through the installation, characterized in that that the induction heating unit is equipped with a preheating or cooling unit for the workpieces to the required temperatures and a thermostat for controlled cooling of the workpieces, arranged in series with the induction heating unit and forming a single processing line for heat treatment of the workpieces, while the heating unit is made in the form of a muffle furnace, equipped with a muffle tube and a set of heat-generating elements enclosing it, made in the form of a spiral connected to an additional power source.
В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.This is the totality of essential features that provides a technical result in all cases to which the requested amount of legal protection applies.
Кроме того, заявленное решение имеет ряд факультативных признаков, характеризующих частные случаи его материального воплощения, а именно:In addition, the claimed solution has a number of optional features characterizing particular cases of its material embodiment, namely:
- внешняя обмотка может быть снабжена дополнительным индукционно-нагревательным элементом для изменения локальных режимов нагрева, выполненным в виде отрезка трубчатого тела или совокупности отрезков трубчатых тел из электропроводного материала, размещенных внутри внешней обмотки и охватывающих обрабатываемую заготовку;- the outer winding can be equipped with an additional induction-heating element for changing local heating modes, made in the form of a segment of a tubular body or a combination of segments of tubular bodies of electrically conductive material placed inside the outer winding and covering the workpiece;
- блок догрева или охлаждения заготовок может быть выполнен в виде секций с раздельным питанием;- block preheating or cooling the workpieces can be made in the form of sections with separate power;
- часть секций блока догрева или охлаждения заготовок может быть расположена перед блоком индукционного нагрева;- part of the sections of the preheating or cooling block may be located in front of the induction heating block;
- термостат может быть выполнен в виде выложенного футеровкой желоба, снабженного совокупностью распределенных по его длине крышек;- the thermostat can be made in the form of a lined trough equipped with a set of covers distributed along its length;
- термостат может быть выполнен в виде ванн, заполненных расплавами различных веществ при постоянной температуре, например расплавом свинца, расплавом парафина и т.п.,- the thermostat can be made in the form of baths filled with melts of various substances at a constant temperature, for example, lead melt, paraffin melt, etc.,
- блок индукционного нагрева может быть снабжен системой автоматического контроля и управления температурой магнитных превращений стали (точкой Кюри), а блок догрева или охлаждения заготовок - системой автоматического контроля и управления температурой муфельной трубки.- the induction heating unit can be equipped with a system for automatically monitoring and controlling the temperature of magnetic transformations of steel (Curie point), and the heating or cooling unit for workpieces can be equipped with a system for automatically controlling and controlling the temperature of the muffle tube.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, совокупность признаков которых совпадают с совокупностью отличительных признаков заявленного изобретения, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".The applicant has not identified sources containing information about technical solutions, the combination of features of which coincide with the combination of distinctive features of the claimed invention, which allows us to conclude that it meets the criterion of "novelty."
За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта. В предложенном техническом решении обеспечивается широкий диапазон регулирования скорости нагрева и охлаждения термообрабатываемых заготовок, а также достигается существенное уменьшение тепловых потерь и, следовательно, коэффициента полезного действия установки за счет использования в блоке догрева совокупного нагрева муфеля путем индукционных токов и теплопередачи излучением и кондукцией от тепловыделяющих элементов.Due to the implementation of the distinguishing features of the invention (in conjunction with the features indicated in the restrictive part of the formula), important new properties of the object are achieved. The proposed technical solution provides a wide range of regulation of the heating and cooling speeds of heat-treated workpieces, as well as a significant reduction in heat loss and, consequently, the efficiency of the installation due to the use in the heating block of the aggregate heating of the muffle by induction currents and heat transfer by radiation and conduction from heat-generating elements .
Отдельные отличительные признаки заявленного изобретения (средства индукционного нагрева, муфельная печь, термостатические ванны) известны из уровня техники, однако заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии данных отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".Certain distinctive features of the claimed invention (induction heating means, a muffle furnace, thermostatic baths) are known from the prior art, however, the applicant is not aware of any publications that would contain information on the effect of these distinctive features of the invention on the achieved technical result. In this regard, according to the applicant, it can be concluded that the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step".
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен продольный разрез установки для сквозной термической обработки непрерывно движущегося пучка стальной проволоки.The invention is illustrated by the drawing, which shows a longitudinal section of the installation for through heat treatment of a continuously moving bundle of steel wire.
Она включает в себя блок индукционного нагрева I, блок догрева или охлаждения II и термостат III, которые расположены последовательно, образуя единую технологическую линию термической обработки заготовок.It includes an induction heating unit I, a pre-heating or cooling unit II and a thermostat III, which are arranged in series, forming a single technological line for the heat treatment of workpieces.
Блок I индукционного нагрева пучка проволоки 1 включает подключенную к источнику питания повышенной частоты 2 внешнюю обмотку 3. Температура проволоки 1 в блоке I регулируется системой 4 автоматического контроля и регулирования температуры магнитных превращений стальной проволоки (точки Кюри). Внутри блока I по всей длине расположена трубка 5 из огнеупора (например, керамики либо иного стойкого к механическому истиранию материала), которая является теплоизолятором и электрическим изолятором между витками обмотки 3 и пучком отжигаемой проволоки 1, которая заземлена, так как во время движения касается направляющих устройств, приваренных к заземленной станине установки. Внутри трубки 5 располагается трубчатый индукционно-нагревательный элемент 6.Block I of the induction heating of the wire bundle 1 includes an external winding 3 connected to a high-frequency power supply 2. The temperature of the wire 1 in block I is controlled by the system 4 for automatically controlling and controlling the temperature of the magnetic transformations of the steel wire (Curie points). Inside the block I, along the entire length, there is a tube 5 made of a refractory (for example, ceramic or other material resistant to mechanical abrasion), which is a heat insulator and an electrical insulator between the turns of the winding 3 and the annealed wire bundle 1, which is grounded, since it touches the guides during movement devices welded to the grounded bed of the installation. Inside the tube 5 is a tubular induction-heating element 6.
Блок догрева или охлаждения II пучка проволоки 1 представляет собой муфельную печь, нагревательным элементом которой является муфельная трубка 7, на поверхности которой, отделенные от нее трубкой из электроизоляционного материала 8, размещены в виде спирали тепловыделяющие элементы 9. Тепловыделяющие элементы 9 соединены с дополнительным источником питания 10, основные параметры которого: частота питающего тока, мощность и тому подобное могут отличаться от аналогичных параметров источника питания блока индукционного нагрева I. Температура проволоки 1 в блоке догрева или охлаждения фиксируется системой автоматического регулирования и контроля 11. Муфельная печь с целью снижения тепловых потерь снабжена футеровкой 12.The preheating or cooling unit of the II wire bundle 1 is a muffle furnace, the heating element of which is a muffle tube 7, on the surface of which, fuel elements 9 are arranged in a spiral form, separated from it by a tube of electrical insulation material 9. The heat-generating elements 9 are connected to an additional power source 10, the main parameters of which are: the frequency of the supply current, power and the like may differ from similar parameters of the power source of the induction heating unit I. Temperature and the wire 1 in the heating or cooling unit is fixed by the automatic control and monitoring system 11. The muffle furnace is provided with a lining 12 to reduce heat loss.
Термостат III для регулируемого охлаждения заготовок 1 выполнен в виде выложенного футеровкой 13 желоба, снабженного совокупностью распределенных по его длине крышек 14.The thermostat III for controlled cooling of the workpieces 1 is made in the form of a trough lined with a lining 13, equipped with a set of covers 14 distributed along its length.
Устройство используют следующим образом.The device is used as follows.
В блоке I производится индукционный нагрев проволоки 1 до промежуточной температуры, но не выше точки Кюри, равной в зависимости от химического состава стали примерно 715-730°С. Нагрев осуществляется индукционными токами, возбуждаемыми непосредственно в теле каждой из ниток пучка движущейся проволоки 1 под действием электромагнитного поля, создаваемого внешней обмоткой 3. Блок I выполнен в виде индуктора, генератора и компенсирующих емкостей, связанных в единую электрическую цепь с помощью шин. Индуктор может состоять из 1-й и более секций, электрически соединенных между собой последовательно или параллельно в зависимости от диаметра и электроaналитических свойств обрабатываемых заготовок 1, а также иметь индукционно-нагревательный элемент 6. Секции индуктора охлаждаются водой. В качестве источника питания индукционной установки может быть использован, например, генератор средней частоты требуемой мощности.In block I, induction heating of wire 1 is carried out to an intermediate temperature, but not higher than the Curie point, which is equal to approximately 715-730 ° С depending on the chemical composition of the steel. The heating is carried out by induction currents, excited directly in the body of each of the threads of the beam of a moving wire 1 under the action of an electromagnetic field created by the external winding 3. Block I is made in the form of an inductor, generator and compensating capacitances connected in a single electric circuit using buses. The inductor can consist of 1 or more sections, electrically connected to each other in series or parallel, depending on the diameter and electroanalytical properties of the workpieces 1, and also have an induction-heating element 6. The inductor sections are cooled by water. As a power source of the induction installation, for example, a medium-frequency generator of the required power can be used.
В блоке II производится дополнительный нагрев (но не выше 1200°С) либо охлаждение проволоки 1 до требуемой температуры, при которой ее прочностные свойства и микроструктура соответствуют требованиям. Регулируемое изменение температуры проволоки в муфельной печи осуществляется путем передачи тепловой энергии от муфельной трубки 7 к проволоке за счет излучения и конвекции. В свою очередь муфельная трубка 7 нагревается сложным образом, во-первых, за счет индукционных токов в ее стенках, возбуждаемых переменным магнитным полем, создаваемым тепловыделяющими элементами 9, и, во-вторых, за счет процессов теплопередачи от тепловыделяющих элементов 9 на основе излучения тепла и кондукции.In block II, additional heating is performed (but not higher than 1200 ° C) or cooling of wire 1 to the required temperature, at which its strength properties and microstructure meet the requirements. A controlled change in the temperature of the wire in the muffle furnace is carried out by transferring thermal energy from the muffle tube 7 to the wire due to radiation and convection. In turn, the muffle tube 7 is heated in a complex way, firstly, due to induction currents in its walls, excited by an alternating magnetic field generated by the fuel elements 9, and, secondly, due to heat transfer processes from the fuel elements 9 based on heat radiation and conduction.
В блоке III производится регулируемое охлаждение проволоки 1 по заданному закону. Регулирование скорости охлаждения осуществляется с помощью крышек 14 термостата, которые позволяют изменять время нахождения заготовок в термостате и на открытом воздухе и обеспечивают заданный режим охлаждения.In block III, the adjustable cooling of wire 1 is performed according to a given law. Regulation of the cooling rate is carried out using the covers 14 of the thermostat, which allow you to change the residence time of the workpieces in the thermostat and in the open air and provide the specified cooling mode.
Возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается известными и описанными в заявке средствами и методами, с помощью которых возможно осуществление изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения. Предложенное устройство может быть изготовлено промышленным способом из известных материалов с использованием известных технологий и технических средств (генератор, индуктор, муфельная печь),что обуславливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость».The possibility of industrial application of the claimed technical solution is confirmed by the known and described in the application means and methods by which it is possible to carry out the invention in the form described in the claims. The proposed device can be manufactured industrially from known materials using known technologies and technical means (generator, inductor, muffle furnace), which determines, according to the applicant, its compliance with the criterion of "industrial applicability".
Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает следующие преимущества:Using the claimed solution in comparison with all known means of a similar purpose provides the following advantages:
- высокий коэффициент полезного действия установки за счет уменьшения тепловых потерь в секциях индукционного нагрева и догрева,- high efficiency of the installation by reducing heat loss in the sections of induction heating and reheating,
- снижение затрат энергии на термическую обработку изделий,- reduction of energy costs for heat treatment of products,
- высокую степень однородности качественных показателей по длине изделий, а также от изделия к изделию при сквозной термообработке пучков заготовок,- a high degree of uniformity of quality indicators along the length of the products, as well as from product to product during through-heat treatment of workpiece bundles,
- широкий диапазон регулирования скорости нагрева и охлаждения заготовок и, как следствие, высокое качество готовых изделий,- a wide range of regulation of the speed of heating and cooling of the workpieces and, as a result, the high quality of finished products,
- высокую степень адаптации к обработке длинномерных изделий, различных по химическому составу их материала и поперечным размерам,- a high degree of adaptation to the processing of long products, different in the chemical composition of their material and transverse dimensions,
- возможность встраивания в технологические линии иного назначения, работающие на переменном и постоянном токе: кислотная очистка поверхности заготовок, меднение, сушка, протяжка и тому подобное.- the ability to integrate into technological lines for other purposes, operating on alternating and direct current: acid cleaning of the surface of the workpieces, copper plating, drying, broaching and the like.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003100800/09A RU2254691C2 (en) | 2003-01-09 | 2003-01-09 | Assembly for thermal treatment of long-sized bars |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003100800/09A RU2254691C2 (en) | 2003-01-09 | 2003-01-09 | Assembly for thermal treatment of long-sized bars |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003100800A RU2003100800A (en) | 2004-08-27 |
| RU2254691C2 true RU2254691C2 (en) | 2005-06-20 |
Family
ID=35836108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003100800/09A RU2254691C2 (en) | 2003-01-09 | 2003-01-09 | Assembly for thermal treatment of long-sized bars |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2254691C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1944551A1 (en) * | 2007-01-11 | 2008-07-16 | Robert Bosch Gmbh | Pencil-type glow plug |
-
2003
- 2003-01-09 RU RU2003100800/09A patent/RU2254691C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1944551A1 (en) * | 2007-01-11 | 2008-07-16 | Robert Bosch Gmbh | Pencil-type glow plug |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4447690A (en) | Inductive preheating of upset tubing | |
| US4093839A (en) | Apparatus and method for inductively heating metallic tubing having an upset portion | |
| EP1583397B1 (en) | Apparatus and method for heating work pieces | |
| US10034331B2 (en) | Controlled electric induction heating of an electrically conductive workpiece in a solenoidal coil with flux compensators | |
| US1980875A (en) | Electric induction furnace | |
| RU2254691C2 (en) | Assembly for thermal treatment of long-sized bars | |
| US4500366A (en) | Process for producing a grain-oriented electromagnetic steel strip or sheet | |
| EP3440419B1 (en) | Railless support of billets within electric induction heating coils | |
| US1989376A (en) | Electric induction apparatus | |
| SU675632A1 (en) | Apparatus for induction heating of billets | |
| CN102220475B (en) | Thin steel wire secondary heating treatment method and device | |
| US4621794A (en) | Apparatus for producing a grain-oriented electromagnetic steel strip or sheet | |
| JP4101967B2 (en) | Coiled bar wire heating device | |
| RU2103843C1 (en) | Induction heating plant | |
| JPS5822526B2 (en) | Continuous heat treatment equipment for metal materials | |
| US3060067A (en) | Induction heating with an internally cooled conductor having a triangular cross-section | |
| SU1446170A1 (en) | Method of electric resistance heating of metal parts | |
| US2655368A (en) | Means for continuous heating and cooling of long flexible elements | |
| RU2802927C1 (en) | Device for induction heating of products of complex shape | |
| SU851792A1 (en) | Inductor for heating billets | |
| CN109416221B (en) | Trackless support for billets in electric induction heating coils | |
| KR100530829B1 (en) | High frequency induction heating devise for diecasting machine , which is dispensable of cooling system for heating coil | |
| SU378427A1 (en) | INDUCTION HEATER | |
| SU717810A1 (en) | Method of inductional heating of axisymmetric metallic stock for plastic strain | |
| SU52408A1 (en) | Continuous electric induction furnace for heat treatment of steel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090110 |