RU2691354C1 - Installation for in-line induction axisymmetric heating of ball-shaped articles - Google Patents

Installation for in-line induction axisymmetric heating of ball-shaped articles Download PDF

Info

Publication number
RU2691354C1
RU2691354C1 RU2019101736A RU2019101736A RU2691354C1 RU 2691354 C1 RU2691354 C1 RU 2691354C1 RU 2019101736 A RU2019101736 A RU 2019101736A RU 2019101736 A RU2019101736 A RU 2019101736A RU 2691354 C1 RU2691354 C1 RU 2691354C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tube
heating
feeder
power converters
installation
Prior art date
Application number
RU2019101736A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Сергеевич Титов
Даниил Владимирович Безденежных
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "НПП Система48"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "НПП Система48" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "НПП Система48"
Priority to RU2019101736A priority Critical patent/RU2691354C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2691354C1 publication Critical patent/RU2691354C1/en
Priority to DE112019000202.3T priority patent/DE112019000202T5/en
Priority to PCT/RU2019/050223 priority patent/WO2020153874A1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06—Surface hardening
    • C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
    • C21D1/10—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation by electric induction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/36—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for balls; for rollers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)
  • Tunnel Furnaces (AREA)

Abstract

FIELD: heating.SUBSTANCE: invention relates to installations for in-line heating of ball-shaped articles. Proposed plant comprises feed bunker, chute feeder of discrete action, chute from feeder to transfer tube from heat-resistant dielectric material, support frames with posts and support bearings to hold conveying tube, electric drive for rotation of transporting tube around axis of symmetry and power converters. Support frame is equipped with screw jacks, at that posts are made with possibility of adjustment of their height difference for change of inclination angle of transporting tube to horizontal plane by means of screw jacks. Transporting tube is located inside multiple inductors powered from separate power converters.EFFECT: providing symmetrical heating of article surface at specified depth.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для термической поверхностной закалки изделий шарообразной формы, в частности, в массовых производствах мелющих тел, шариков подшипников качения и клапанов в гидравлических системах.The invention relates to equipment for thermal surface hardening of spherical products, in particular, in mass production of grinding bodies, rolling bearing balls and valves in hydraulic systems.

Известна конструкция установки для нагрева изделий шарообразной формы (патент RU 2370550, C21D 9/36, C21D 1/42, 07.04.2008), содержащая индуктирующий провод, навитый вокруг прямоугольного направляющего желоба корытообразного сечения, изогнутого в фасонную спираль с переменной кривизной витков, геометрически вписанную в поверхности усеченных конусов или однополостного гиперболоида, или бочкообразную, или в другие поверхности второго порядка.The known design of the installation for heating products of a spherical shape (patent RU 2370550, C21D 9/36, C21D 1/42, 04/07/2008), containing an inducing wire wound around a rectangular guide groove of a trough-shaped cross section bent into a shaped helix with a variable curvature of turns, geometrically inscribed in the surface of a truncated cone or a single-cavity hyperboloid, or barrel-shaped, or in other surfaces of the second order.

Данная установка позволяет осуществлять поточный индукционный нагрев изделий шарообразной формы, симметричный по поверхности изделия. Недостатками установки является сложность изготовления направляющего желоба, большие габаритные размеры и возможность работы установки только с изделиями одного типоразмера.This installation allows continuous induction heating of products of a spherical shape, symmetrical over the surface of the product. The disadvantages of the installation is the complexity of manufacturing the guide chute, large overall dimensions and the ability to work with the installation only with products of one size.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является установка для термической поверхностной закалки изделий шарообразной формы (патент JP 2008169430 А, C21D 9/36, 24.07.2008, п. 1-8 формулы, фиг. 3 /1/), содержащая горизонтальную транспортирующую трубку с внутренней спиральной направляющей, электропривод, приводящий во вращение транспортирующую трубку вокруг оси симметрии, вертикальный индуктор, расположенный перпендикулярно транспортирующей трубке. За счет вращения шаров при их движении по внутренней спиральной направляющей обеспечивается симметричный нагрев поверхности изделия.The closest analogue of the invention is a device for thermal surface hardening of products of spherical shape (patent JP 2008169430 A, C21D 9/36, 07.24.2008, p. 1-8 of the formula, Fig. 3/1 /), containing a horizontal transporting tube with internal the spiral guide, the electric drive leading to rotation the transporting tube around the axis of symmetry, the vertical inductor located perpendicular to the transporting tube. By rotating the balls as they move along the inner spiral guide, the surface of the product is symmetrically heated.

В то же время указанная конструкция индуктора не позволяет обеспечить поддержание заданной глубины нагрева за счет невозможности обеспечения разной частоты тока для изделий шарообразной формы с разной температурой, изменяющейся в момент закалки. Требуемая частота тока индуктора

Figure 00000001
определяется поверхностным эффектом и зависит от заданной глубины нагрева изделия
Figure 00000002
, а также от относительной магнитной проницаемости изделия
Figure 00000003
и удельного электрического сопротивления изделия
Figure 00000004
:At the same time, the specified design of the inductor does not allow to maintain the specified heating depth due to the impossibility of providing different current frequency for products of spherical shape with different temperatures, changing at the time of quenching. The required frequency of the current inductor
Figure 00000001
determined by the surface effect and depends on the set depth of the product
Figure 00000002
and also on the relative magnetic permeability of the product
Figure 00000003
and electrical resistivity of the product
Figure 00000004
:

Figure 00000005
Figure 00000005

где

Figure 00000006
- магнитная проницаемость вакуума.Where
Figure 00000006
- magnetic permeability of vacuum.

Так как в процессе нагрева магнитная проницаемость изделия

Figure 00000007
снижается, а удельное электрическое сопротивление
Figure 00000008
растет, то для поддержания заданной глубины нагрева изделия
Figure 00000009
необходимо обеспечивать большую частоту тока индуктора
Figure 00000010
для заготовок с большей температурой.Since in the process of heating the magnetic permeability of the product
Figure 00000007
reduced and electrical resistivity
Figure 00000008
grows, then to maintain the desired depth of the product
Figure 00000009
it is necessary to provide a high frequency current inductor
Figure 00000010
for blanks with a higher temperature.

Кроме этого недостатками конструкции являются сложность изготовления транспортирующей трубки с внутренней спиральной направляющей из жаропрочного диэлектрического материала и низкий КПД из-за больших потоков рассеяния при данной конструкции индуктора.In addition, the design drawbacks are the complexity of manufacturing a transport tube with an internal spiral guide made of a heat-resistant dielectric material and low efficiency due to the large scattering fluxes with this inductor design.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание установки для поточного нагрева изделий шарообразной формы, обеспечивающей симметричный нагрев поверхности изделия на заданную глубину, обладающей большим КПД и позволяющей применять типовые трубки из жаропрочного диэлектрического материала.The technical task of the invention is the creation of installation for continuous heating of products of a spherical shape, providing a symmetrical heating of the surface of the product at a predetermined depth, with great efficiency and allows the use of typical tubes of heat-resistant dielectric material.

Решение поставленной задачи достигается тем, что установка для поточного индукционного нагрева изделий шарообразной формы содержит расходный бункер, подбункерный питатель дискретного действия, задающий желоб от питателя к транспортирующей трубке из жаропрочного диэлектрического материала, опорные рамы со стойками, снабженными шарнирными сочленениями и винтовыми домкратами, цилиндрические индукторы, внутри которых расположена транспортирующая трубка, электропривод для вращения транспортирующей трубки вокруг оси симметрии, силовые преобразователи, питающие цилиндрические индукторы, опорные подшипники, удерживающие транспортирующую трубку.The solution of this problem is achieved by the fact that the installation for continuous induction heating of ball-shaped products contains a feed bin, a discrete-action sub-hopper feeder defining a chute from the feeder to the conveying tube of heat-resistant dielectric material, supporting frames with racks fitted with hinged joints and screw jacks, cylindrical inductors , inside of which there is a transporting tube, electric drive for rotation of the transporting tube around the axis of symmetry, power e converters feeding cylindrical inductors, support bearings holding the transport tube.

Конструкция предлагаемой установки представлена на фиг. 1, где:The design of the proposed installation is shown in FIG. 1, where:

1 - расходный бункер;1 - feed hopper;

2 - подбункерный питатель дискретного действия;2 - discrete-action hopper feeder;

3 - задающий желоб от питателя к транспортирующей трубке;3 - setting the chute from the feeder to the conveying tube;

4 - опорные рамы со стойками, снабженными шарнирными сочленениями и винтовыми домкратами;4 - supporting frames with posts equipped with articulated joints and screw jacks;

5 - цилиндрические индукторы;5 - cylindrical inductors;

6 - транспортирующая трубка;6 - transporting tube;

7 - электропривод для вращения транспортирующей трубки;7 - electric drive for rotation of the conveying tube;

8 - силовые преобразователи индукторов;8 - power converters of inductors;

9 - опорные подшипники.9 - thrust bearings.

Установка работает следующим образом. Из расходного бункера 1 шарообразные заготовки выдаются подбункерным питателем 2 дискретного действия в задающий желоб 3, транспортирующий их с интервалами в транспортирующую трубку 6, вокруг которой расположены цилиндрические индукторы 5. Транспортирующая трубка 6 приводится во вращение электроприводом 7. Наклон транспортирующей трубки обеспечивается за счет разницы высот передних и задних стоек опорной рамы 4, образуя угол наклона а трубки к горизонтальной оси.The installation works as follows. From the feed hopper 1, spherical blanks are discharged by a sub-bin feeder 2 of discrete action into the driver chute 3, transporting them at intervals to the transporting tube 6, around which cylindrical inductors 5 are located. The transporting tube 6 is driven in rotation by an electric actuator 7. The inclination of the transporting tube is provided by the height difference the front and rear pillars of the support frame 4, forming the angle of inclination of the tube to the horizontal axis.

Регулировка разницы высот осуществляется винтовыми домкратами в каждой стойке. Шарообразные заготовки, скатываясь вниз по транспортирующей трубке, вращаются вокруг горизонтальной оси и одновременно закручиваются вокруг вертикальной оси за счет вращения транспортирующей трубки. Вращение трубки обеспечивает равномерное взаимодействие поверхностей заготовок с магнитным потоком в индукторах, обеспечивая их симметричный нагрев. За счет наличия множества индукторов, запитанных от раздельных силовых преобразователей, имеется возможность задавать разную частоту тока в каждом индукторе в зависимости от температуры проходящих через него заготовок, поддерживая тем самым, согласно (1), заданную глубину нагрева.Adjustment of the height difference is carried out by screw jacks in each rack. Spherical blanks, rolling down the transport tube, rotate around the horizontal axis and simultaneously twist around the vertical axis due to the rotation of the transport tube. Rotation of the tube ensures uniform interaction of the surfaces of the blanks with the magnetic flux in the inductors, ensuring their symmetrical heating. Due to the presence of a plurality of inductors fed from separate power converters, it is possible to set a different current frequency in each inductor depending on the temperature of the blanks passing through it, thereby maintaining, according to (1), the specified heating depth.

Регулирование угла наклона α трубки к горизонтальной оси позволяет изменять время скатывания шарообразных заготовок по транспортирующей трубке, тем самым изменяя время нагрева, что, в свою очередь, позволяет осуществлять нагрев шарообразных заготовок разных диаметров.Adjusting the angle of inclination of the α tube to the horizontal axis allows changing the time of rolling of the spherical blanks along the conveying tube, thereby changing the heating time, which, in turn, allows the heating of spherical blanks of different diameters.

Литература:Literature:

1. Патент RU 2370550, C21D 9/36, C21D 1/42, 07.04.20081. Patent RU 2370550, C21D 9/36, C21D 1/42, 04/07/2008

2. Патент JP 2008169430 А, C21D 9/36, 24.07.20082. Patent JP 2008169430 A, C21D 9/36, 07.24.2008

Claims (1)

Установка для поточного индукционного нагрева изделий шарообразной формы, содержащая расходный бункер, подбункерный питатель дискретного действия, задающий желоб от питателя к транспортирующей трубке из жаропрочного диэлектрического материала, опорные рамы со стойками и опорными подшипниками для удержания транспортирующей трубки, электропривод для вращения транспортирующей трубки вокруг оси симметрии и силовые преобразователи, отличающаяся тем, что опорная рама снабжена винтовыми домкратами, при этом стойки выполнены с возможностью регулирования разности их высот для изменения угла наклона транспортирующей трубки к горизонтальной плоскости посредством винтовых домкратов, а транспортирующая трубка расположена внутри множества индукторов, запитанных от раздельных силовых преобразователей.Installation for continuous induction heating of ball-shaped products containing a feed bin, discrete-action hopper feeder, defining a chute from the feeder to the conveying tube of heat-resistant dielectric material, support frames with posts and support bearings for holding the conveying tube, electric drive for rotating the conveying tube around the axis of symmetry and power converters, characterized in that the supporting frame is equipped with screw jacks, while the rack is made with the possibility Strongly adjusting their height difference for changing the inclination angle of the conveyance tube to the horizontal plane by means of screw jacks, and the conveying tube is disposed within the plurality of inductors energized by separate power converters.
RU2019101736A 2019-01-22 2019-01-22 Installation for in-line induction axisymmetric heating of ball-shaped articles RU2691354C1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019101736A RU2691354C1 (en) 2019-01-22 2019-01-22 Installation for in-line induction axisymmetric heating of ball-shaped articles
DE112019000202.3T DE112019000202T5 (en) 2019-01-22 2019-11-21 System for axially symmetrical inline induction heating of spherical products
PCT/RU2019/050223 WO2020153874A1 (en) 2019-01-22 2019-11-21 Apparatus for the continuous axially symmetric induction heating of spherical articles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019101736A RU2691354C1 (en) 2019-01-22 2019-01-22 Installation for in-line induction axisymmetric heating of ball-shaped articles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2691354C1 true RU2691354C1 (en) 2019-06-11

Family

ID=66947392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019101736A RU2691354C1 (en) 2019-01-22 2019-01-22 Installation for in-line induction axisymmetric heating of ball-shaped articles

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE112019000202T5 (en)
RU (1) RU2691354C1 (en)
WO (1) WO2020153874A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110257619A (en) * 2019-07-23 2019-09-20 江苏首盾耐磨材料有限公司 It is a kind of for producing the automation equipment of abrasion-proof steel ball
WO2023080811A1 (en) 2021-11-08 2023-05-11 Общество с ограниченной ответственностью "НПП Система 48" Method of manufacturing spherical metal articles

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU11791U1 (en) * 1999-06-01 1999-11-16 Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" INSTALLATION FOR HARDENING OF METAL BALLS
JP3152071B2 (en) * 1994-07-12 2001-04-03 株式会社明電舎 Induction heating device
RU2316603C1 (en) * 2006-05-10 2008-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) Continuous-action plant for induction heating of articles in the form of balls
JP2008169430A (en) * 2007-01-11 2008-07-24 Jfe Steel Kk Heat treatment apparatus and heat-treatment method for steel ball
RU2370550C1 (en) * 2008-04-07 2009-10-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) Continuous operation inductor to heat "hyperboloid-lipetsk" ball-shaped products
RU2455369C1 (en) * 2011-05-06 2012-07-10 Открытое акционерное общество "ПРОМКО" Device and method for heat treatment of balls

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3152071B2 (en) * 1994-07-12 2001-04-03 株式会社明電舎 Induction heating device
RU11791U1 (en) * 1999-06-01 1999-11-16 Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" INSTALLATION FOR HARDENING OF METAL BALLS
RU2316603C1 (en) * 2006-05-10 2008-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) Continuous-action plant for induction heating of articles in the form of balls
JP2008169430A (en) * 2007-01-11 2008-07-24 Jfe Steel Kk Heat treatment apparatus and heat-treatment method for steel ball
RU2370550C1 (en) * 2008-04-07 2009-10-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) Continuous operation inductor to heat "hyperboloid-lipetsk" ball-shaped products
RU2455369C1 (en) * 2011-05-06 2012-07-10 Открытое акционерное общество "ПРОМКО" Device and method for heat treatment of balls

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110257619A (en) * 2019-07-23 2019-09-20 江苏首盾耐磨材料有限公司 It is a kind of for producing the automation equipment of abrasion-proof steel ball
WO2023080811A1 (en) 2021-11-08 2023-05-11 Общество с ограниченной ответственностью "НПП Система 48" Method of manufacturing spherical metal articles

Also Published As

Publication number Publication date
DE112019000202T5 (en) 2021-04-22
WO2020153874A1 (en) 2020-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2691354C1 (en) Installation for in-line induction axisymmetric heating of ball-shaped articles
US4490922A (en) Apparatus for drying and calcinating coated welding electrodes with the use of induction heating
KR20070101759A (en) Method of and system for processing different sized long products
ES2900809T3 (en) Distribution system for supplying irregularly shaped produce, such as pears, to a separating medium, and conveying system and preservation method therefor
KR20150029354A (en) Heat treatment apparatus with inductive heating
KR101847142B1 (en) apparatus for discharge of material and method for discharge materials using the same in induction heater
JP2017183097A (en) Heat treatment apparatus and heat treatment method
CN105352316A (en) Drive heating furnace with screw motion type conveying belt
US4619717A (en) Heating magnetic metal workpieces
CN205138187U (en) Conveyer belt spiral conveying type transmission heating furnace
WO2017221635A1 (en) Heat treatment method of rod-shape workpiece
US10801778B2 (en) Batch charge conveying systems for electric induction furnaces
RU2311002C1 (en) Device for thermal processing of free-flowing dielectric materials
US3559794A (en) Method and apparatus for handling elongated workpieces through a process area
RU2316603C1 (en) Continuous-action plant for induction heating of articles in the form of balls
KR102013172B1 (en) Coil forming apparatus and method
JP5619477B2 (en) Induction heating device
US2980237A (en) Helix conveyor
JP2009109070A5 (en)
CN219340771U (en) Automatic sequencing device
CN215337539U (en) Pipeline formula drying device that biomaterial preparation was used
KR101490630B1 (en) Uniform cooling apparatus for wire-rod coil
CN220711676U (en) Solid particle sectioning heating device
RU2728179C1 (en) Cascade microwave unit with combined resonator for thermal treatment of ground meat raw material
US1758699A (en) Straightening machine