SU1107349A1

SU1107349A1 - Induction heater

Info

Publication number: SU1107349A1
Application number: SU823530003A
Authority: SU
Inventors: Виктор Филиппович Баглаев; Дмитрий Леонидович Зубер; Леонид Леонидович Кочергин; Вячеслав Михайлович Смирнов
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4585
Priority date: 1982-10-21
Filing date: 1982-10-21
Publication date: 1984-08-07

Abstract

1, ИНДУКТОР ДЛЯ НАГРЕВА, содержащий две плоские катушки,включенные встречно и установленные в горизонтальных плоскост х оппозитно одна к другой с зазором, кажда из которых выполнена по меньшей мере из одного {индуктирующего проводника в виде плоского пр моугольного зигзага , параллельные стороны которого образуют активные участки, а соедин кхцие их стороны - лобовые участки, отлич ающий с тем, что, с целью повышени равномерности нагрева концов прутковых заготовок, активные участки каждой катушки уста - -«. 7...... ..д, О 5НБЛйдТ.новлены наклонно к лобов.ым и с шагом , определ емым по формуле :C1, THE HEATER INDUCTOR, containing two flat coils, connected in opposite and installed in horizontal planes opposite to each other with a gap, each of which is made of at least one (inducing conductor in the form of a flat rectangular zigzag, the parallel sides of which form active the sections, and the connection of their sides is the frontal areas, distinguished by the fact that, in order to increase the uniformity of heating of the ends of the bar stock, the active areas of each coil of the mouth are - ". 7 ...... .. d, O 5NBLydT.novleny obliquely to the foreheads and in steps determined by the formula: C

Description

Изобретение относитс к электротермии и преднаЗНачено дл индукцио лого нагрева концов заготовок под рластическую деформацию. Иззестен щелевой индуктор дл на грева концов заготовок, выполненный из пр моугольной трубки, на концах которой выполнены П-образные перемьлчки , под которыми проход т концы заготовок при входе и выходе из индуктора . Индуктирующий провод индук тора снабжен магнитопроводом, имеющим собственную систему охлаждени , и тепловыми экранами из жаростойкого теплоизолирующего материала l. Недостаток данного индуктора низкий КПД при нагреве концов заготовок большой длины, так как в этом случае длина П-образных перемычек оказываетс сравнимой с длиной всег индуктирующего провода. Наиболее близким к предлагаемому вл етс индуктор дл нагрева, соде жащий две плоские катушки, включенные встречно и установленные в гори зонтальных плоскост х оппоэитно одна к другой с зазором, кажца из которых выполнена ,по меньшей мере и одного индуктирующего проводника в виде плоского пр моугольного зигзага , параллельные стороны которого образуют активные участки, а соедин ющие их стороны - лобовые участки Г23. Недостатком известного индуктора вл етс ,неравномерный нагрев заготоЕок по поперечному сечению и как следствие пониженна производительность Это объ сн етс тем, что индуцированные токи достигают максимальной величины в част х заготовок бл нжайших к активные- участкам индук тирующего провода, и, взаимно уничтожа сь , падают до нул в част х за готовок, равноудаленных от активных участков индуктирующего провода. Это в свою очередь требует выдержки заготовок дл выравнивани температуры по их поперечному сечению за счет теплопроводности, неизбежно приводит к снижению производительности процесса нагрева, Цель изобретени - повышение равномерности нагрева концов прутковых заготовок, Поставленна цель достигаетс тем г что в индукторе дл нагрева,содержащем две плоские катушки,включен ные встречно и установленные в горизонтальных плоскост х оппозитно одна к другой с зазором, кажда из которых выполнена по меньшей мере из одного индуктирующего проводника в виде плоского пр моугольного зигзага ,, параллельные стороны которого образуют активные участки, а соедин ющие их стороны - лобовые участки активные участки каждой катушки установлены наклонно к лобовым и с шагом, определ емым по формуле Г (3,5 - 4,5Jb 4-е cosof а ширина активных участков определ етс по формуле b 1,2h sin Л + 0, 2d , где f - шаг активных участков индуктирующего провода, м; - зазор между катушками, м-, 8 - длина активных участков, м; d, - острый угол, образуемый активными и лобовыми участками; Ъ - ширина активных участков, При выполнении катушек из двух и трех индуктирующих проводников параллельные стороны проводников устанавливаютс вплотную одна к другой. Кроме того, при выполнении катушек из трех индуктирующих проводников ширина крайних проводников составл ет 0,6-0,8 ширины среднего проводника . Выполнение активных участков индуктирующего провода под острым углом к лобовым част м индуктора позвол ет индуцировать в каждой из нагреваемых заготовок дополнительную ветвь тока, протекающего по их поверхности в плоскости, перпендикул рной продольным ос м заготовок. Этот ток повышает равномерность нагрева поверхности заготовок, и тем самым одновременно сокращает технологически необходимое врем нагрева, т.е. повышает производительность процесса. Выполнение ветвей индуктирующего провода с указанным шагом позвол ет уменьшить взаимодействие магнитных полей соседних один с другим активных участков, принадлежащих одной ветви индуктирующего провода , ток в которых направлен в противоположные стороны. Это позвол ет сузить зоны на поверхности нагреваемой заготовки, в которой составл юща индуцированного тока, протекающего вдоль заготовки, падает до нул , и тем самым повысить равномерность нагрева, а следовательно, повысить производительность нагрева. Выполнение активных участков индуктирующего провода указанной ширины позвол ет обеспечить более равномерное магнитное поле между активными участками индуктирующего провода и тем самым повысить равномерность нагрева заготовок по периметру , расширив зоны существовани сос тавл ющей индуцированных токов, направленной вдоль нагреваемых заготовок , и сузив зоны, в которых эта составл юща падет до нул .The invention relates to electrothermal conditions and is intended for the induction heating of the ends of the workpieces under rlastic deformation. A slotted inductor is used for heating the ends of the blanks, made of a rectangular tube, at the ends of which U-shaped peaks are made, under which the ends of the blanks pass as they enter and exit the inductor. The inductor wire of the inductor is equipped with a magnetic circuit, which has its own cooling system, and heat shields made of heat-resistant heat-insulating material l. The disadvantage of this inductor is low efficiency when heating the ends of long workpieces, since in this case the length of the U-shaped jumpers turns out to be comparable with the length of the induction wire. Closest to the present invention, there is an inductor for heating, comprising two flat coils, connected oppositely and installed in horizontal planes opposite to one another with a gap, each of which is made of at least one inducing conductor in the form of a flat rectangular zigzag , the parallel sides of which form the active areas, and the sides connecting them form the frontal areas G23. A disadvantage of the known inductor is uneven heating of the billet across the cross section and, as a consequence, reduced productivity. This is due to the fact that the induced currents reach a maximum value in parts of the blanks closest to the active sections of the inductive wire, and mutually destroy each other. to zero in parts for cooking equidistant from the active sections of the inducing wire. This in turn requires holding the blanks to equalize the temperature over their cross section due to thermal conductivity, inevitably leads to a decrease in the productivity of the heating process. The purpose of the invention is to increase the heating uniformity of the ends of the bar blanks. The goal is achieved by the fact that in the inductor for heating containing two flat coils, opposed and mounted in horizontal planes opposite to each other with a gap, each of which is made of at least one inductively About a conductor in the form of a flat rectangular zigzag, the parallel sides of which form the active areas, and the sides connecting them - the frontal areas; the active areas of each coil are set obliquely to the frontal areas and in steps determined by the formula D (3.5 - 4.5Jb The 4th cosof and the width of the active sections is determined by the formula b 1,2h sin Л + 0, 2d, where f is the pitch of the active sections of the inducing wire, m; - the gap between the coils, m-, 8 - the length of the active areas, m; d, is the acute angle formed by the active and frontal areas; B is the width of the active sections. When coils of two and three inducting conductors are made, the parallel sides of the conductors are installed closely to each other. In addition, when making coils of three inductive conductors, the width of the outer conductors is 0.6-0.8 of the width of the middle conductor. The execution of the active sections of the inductive wire at an acute angle to the frontal parts of the inductor allows one to induce in each of the heated blanks an additional branch of the current flowing along their surface in the plane perpendicular to the longitudinal axis of the blanks. This current increases the uniformity of heating the surface of the workpieces, and thereby simultaneously reduces the technologically necessary heating time, i.e. improves process performance. Performing the branches of the inducing wire with the specified pitch reduces the interaction of magnetic fields adjacent to each other active sites belonging to one branch of the inducing wire, the current in which is directed in opposite directions. This makes it possible to narrow the zones on the surface of the heated billet, in which the component of the induced current flowing along the billet drops to zero, and thereby increase the heating uniformity, and consequently, increase the heating performance. The implementation of the active sections of the inducing wire of a specified width allows for a more uniform magnetic field between the active sections of the inducing wire and thereby increasing the uniformity of heating the blanks around the perimeter, expanding the zones of existence of induced currents along the heated blanks, and narrowing the zones the component will fall to zero.

Установка в каждой из параллельных катушек индуктора двух или более электроизолированных одна от другой, включенных электрически согласно и пространственно смещенных одна относительно другой на ширину активной части ветвей индуктирующего провода, позвол ет добитьс более равномерного принудительного распределени плотности тока по ширине активных частей и тем самым создать между ними более равномерное магнитное поле. Это в свою очередь позвЬл ет повысить равномерность нагрева заготовок по периметру за счет расширени зон существовани составл ющей индуцированных токов, направленной вдоль нагреваемых заготовок.Installing two or more electrically insulated one from another, electrically connected according to and spatially displaced relative to each other across the width of the active part of the inducting wires in each of the parallel coils of the inductor, allows for a more uniform forced distribution of the current density across the width of the active parts and thereby creating between they have a more uniform magnetic field. This in turn allows to increase the uniformity of heating the blanks around the perimeter by expanding the zones of existence of the induced current component directed along the heated blanks.

При установке каждой из параллелных катушек индуктора трех и более ветвей индуктирующего провода выполнение крайних в группе активных участков индуктирующего провода шириной , равной 0,6-0,8 ширины активных участков, заключенных между ними , позвол ет повысить напр женность магнитного пол под крайними активными участками и тем самым расширить зону существовани составл ющей индуцированных токов, направленной вдоль нагреваемых заготовок, что повышает равномерность нагрева и снижает технологически минимально необходимое врем нагрева заготовок т.е. повышает производительность процесса.When each of the parallel coils of the inductor is installed with three or more branches of the induction wire, performing extreme in the group of active sections of the inductive wire with a width of 0.6-0.8 the width of the active sections enclosed between them, allows increasing the intensity of the magnetic field under the extreme active sections and thereby expand the zone of existence of the component of induced currents directed along the heated billets, which increases the heating uniformity and reduces the technologically minimum required charging time. eva ie blanks improves process performance.

На фиг. 1 изображен индуктор дл нагрева, вид спереди; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 схема протекани токов в системе индуктор-заготовка; на фиг. 4 - распределение продольной составл ющей плотности индуцированных токов по поперечному сечению нагреваемых заготовок и переменного магнитного пол в системе индуктор-заготовка; на фиг. 5 - разрез по автивным част м индуктирующего провода катушки, выполненной из двух ветвей; на фиг. б - то же, выполненной из трех ветвей.FIG. 1 shows an inductor for heating, front view; in fig. 2, section A-A in FIG. one; in fig. 3 current flow pattern in the inductor-blank system; in fig. 4 shows the distribution of the longitudinal component of the density of induced currents over the cross section of heated billets and an alternating magnetic field in the inductor-billet system; in fig. 5 shows a section through the aval parts of an inductive coil wire made of two branches; in fig. b - the same, made of three branches.

Индуктор выполнен из верхней 1 и нижней 2 катушек индуктирующего провода, состо щих из активных участков 3 и лобовых частей 4, изготовленных из медной водоохлаждаемой трубки. Активные участки 3 установлены под острым углом к лобовым част м 4, изготовлены шириной 5 и расположены параллельно один другому с шагом Ь.The inductor is made of the upper 1 and lower 2 coils of the induction wire, consisting of the active sections 3 and the front parts 4, made of a copper water-cooled tube. The active sections 3 are set at an acute angle to the frontal parts 4, made 5 wide and arranged parallel to each other with a pitch b.

С помощью шпилек 7 катушки 1 и 2 индуктирующего провода закреплены на электроизолирующих платах 8 и 9. Дл защиты от излучени нагретыхUsing the studs 7, the coils 1 and 2 of the induction wire are fixed on the electrically insulating boards 8 and 9. To protect against radiation from heated

заготовок 10 они заформованы в футеровку 11 из теплоизолирующей, электроизолирующей керамической массы . Платы 8 и 9 с закрепленными на них катушками 1 и 2 индуктирующего провода установлены параллельно одна другой и оппозитно. Верхн плата 8 соединена с приводом 12, обеспечивающим ее вертикальное поступательное перемещение. Нижн плата 9 установлена на основании индукционного нагревател (не показан). Дл поддержки концов нагреваемых заготовок 10 на футеровке 11 нижней платы 9 установлена водоохлаждаема направл юща 13.blanks 10 they are molded into the lining 11 of insulating, electrically insulating ceramic material. The boards 8 and 9 with the coils 1 and 2 of the inducing wire fixed on them are installed parallel to each other and oppositely. The top plate 8 is connected to the drive 12, ensuring its vertical translational movement. The bottom plate 9 is installed on the basis of an induction heater (not shown). To support the ends of the heated blanks 10, a water-cooled guide 13 is installed on the liner 11 of the bottom plate 9.

Дл повышени равномерности нагре ва на каждой из электроизолирующих плат 8 и 9 могут быть размещены две и более ветвей индуктирующего провода (фиг. 5 и 6). В этом случае активные участки 3, 14 и 15, принадлежащие различным ветв м индуктирующего провода, установлены вплотную один к другому. При установке на каждой из плат 8 и 9 более двух ветвей индуктирующего провода активные участки выполнены шириной 16, составл ющей 0,06-0,08 от ширины участков 3, заключенных между ними.To increase the uniformity of heating, on each of the electrically insulating plates 8 and 9, two or more branches of the induction wire can be placed (Fig. 5 and 6). In this case, the active sections 3, 14, and 15, belonging to different branches of the inducing wire, are installed closely to each other. When installing on each of the boards 8 and 9 more than two branches of the inducing wire, the active sections are 16 wide, 0.06-0.08 in width from the width of sections 3 enclosed between them.

Индуктор работает следующим образом .The inductor works as follows.

При включении индуктора по верхней 1 и нижней 2 катушкам индуктирующего провода протекает переменный ток 17, благодар чему вокруг активных участков 3 катушек 1 и 2 индуктирующего провода создаетс переменное магнитное поле. Поскольку активные участки 3 наклонены под углом к лобовым част м 4, а заготовки 10 при нагреве расположены перпендикул рно к лобовым част м 4 и параллельно плоскост м электроизолирующих плат 8 и 9, силовые линии 8 переменного магнитного пол лежат в плоскост х, пересекающих продольные оси заготовок 10 также под углом. Это приводит к тому, что плотность индуцированн ъ заготовках 10 токов имеет дв составл ющие 19 и 20, продольную составл ющую 19, направленную вдоль продольной оси заготовок 10, и азимутальную составл ющую 20, направленную перпендикул рно продольной оси заготовок 10. При этом составл юща 20 обеспечивает более равномерный нагрев заготовок 10 (по сравнению со случаем ее отсутстви )When the inductor is turned on, an alternating current 17 flows through the upper 1 and lower 2 coils of the induction wire, so that an alternating magnetic field is created around the active parts of the 3 coils 1 and 2 of the induction wire. Since the active areas 3 are inclined at an angle to the frontal parts 4, and the billets 10 are located perpendicular to the frontal parts 4 and parallel to the planes of the electrically insulating plates 8 and 9, the power lines 8 of the alternating magnetic field lie in planes intersecting the longitudinal axes blanks 10 also at an angle. This leads to the fact that the density of the induced billet 10 currents has two components 19 and 20, a longitudinal component 19, directed along the longitudinal axis of the blanks 10, and an azimuthal component 20, directed perpendicular to the longitudinal axis of the blanks 10. At the same time, the component 20 provides a more uniform heating of the workpieces 10 (as compared with the case of its absence)

По мере нагревани заготовки 10 дискретно перемещают через индуктор при этом шаг перемещени заготовок 10 равен шагу 6 активных участков 3 индуктирующего провода. Мощность, подводимую к индуктору, и врем - нагрева заготовок 10 выбирают из услови достижени заготовками требуемой температур на выходе из инду1Г тора и обеспечений техйологически допустимого температурного neperta да по их поперечному сечеййю.As the workpiece 10 is heated, the workpiece moves discretely through the inductor, while the step of moving the workpieces 10 is equal to the step 6 of the active sections 3 of the induction wire. The power supplied to the inductor and the time for heating the blanks 10 are chosen from the condition that the blanks achieve the required temperatures at the outlet of the inductor and provide technologically acceptable temperature neperta and their cross section.

Посто нство зазора между катушками 1 и 2 индуктирующего пробода и нагреваемыми заготовками 10 при переходе от одного типоразмера заготовок 10 к другому осуществл етс The gap between the coils 1 and 2 of the inducing probe and the heated workpieces 10 are shifted from one size of the workpieces 10 to another.

с помощью привода 12. Это позвол ет поддерживать на достаточно высоком уровне посто нным КПД индуктора независимо от типоразмера нагреваекьос заготовок.with the help of drive 12. This allows maintaining the efficiency of the inductor at a sufficiently high level regardless of the size of the heating of the workpieces.

Предлагаемый индуктор обеспечивает более равномерный Hafpes заготовки при одновременном повышении производительности процесса нагрева.The proposed inductor provides more uniform hafpes of the workpiece while increasing the productivity of the heating process.

//////////////

.ф .f

XX

.i.i

V V

Claims

1. INDUCTOR FOR HEATING, containing two flat coils included in the opposite direction and installed in horizontal planes opposite to one another with a gap, each of which is made of at least one induction conductor in the form of a flat rectangular zigzag, the parallel sides of which form active sections, and the sides connecting them are frontal sections, characterized in that, in order to increase the uniformity of heating of the ends of the bar stocks, the active sections of each coil are mounted obliquely to the frontal and in increments, defined by the formula: ^ = (3.5-4.5) ^ + 80050 (., and the width of the active sections is determined by the formula b = - ", 2b5ind. * O, 5 8sin2d, where T is the step of the active sections of the induction wire, m;

B - the gap between the coils, m; 8 - the length of the active sites, m; dL - acute angle formed by active and frontal areas;

B is the width of the active sections,

2. Inductor pop. 1, distinguished by the fact that when S coils are made of two and three induction conductors, the parallel sides of the conductors are installed close to one another.

3. The inductor according to paragraphs. 1 and 2, with the fact that when making coils of three induction conductors, the width of the outermost conductors is 0.6-0.8 of the width of the middle conductor.

SIL ·. ·. 1107349 -