SU1163489A1

SU1163489A1 - Method of controlling conditions of process for heating ferromagnetic blanks in induction continuous installation

Info

Publication number: SU1163489A1
Application number: SU833705444A
Authority: SU
Inventors: Yurij N Bojkov; Gennadij N Rogachev; Vladimir M Kurchatkin; Mikhail Yu Livshits; Azarij L Skvirchak
Original assignee: Yurij N Bojkov; Gennadij N Rogachev; Vladimir M Kurchatkin; Mikhail Yu Livshits; Azarij L Skvirchak
Priority date: 1983-12-19
Filing date: 1983-12-19
Publication date: 1985-06-23

Description

Изобретение относится к машино- тивления с помощью подключения дополстроению и металлургии и может быть нительных витков, при этом либо игно-т использовано для термической обработки ферромагнитных материалов, при нагреве перед пластической деформа- $ дней и т.д.The invention relates to machine building by connecting to additional building and metallurgy, and can be wound, while either igno-t is used for heat treatment of ferromagnetic materials, when heated before plastic deformation, $ days, etc.

Известно, что индукционный нагрев ферромагнитных заготовок в печах периодического и полунепрерывного действия сопровождается изменением 10 эквивалентного сопротивления системы индуктор - металл при переходе температуры нагреваемой загрузки через точку Кюри. Причем, это изменение происходит за счет того, что 15 некоторые заготовки плавно меняют свои магнитные свойства по мере продвижения температуры через точку Кюри с их поверхности к центру. При этом верхний слой с температурой, 20 превышающей 750^йС, .является немагнитным, а внутренний слой остается магнитным [1] .It is known that induction heating of ferromagnetic billets in batch and semi-continuous furnaces is accompanied by a change in the 10 equivalent resistance of the inductor - metal system when the temperature of the heated charge passes through the Curie point. Moreover, this change occurs due to the fact that 15 some blanks smoothly change their magnetic properties as the temperature moves through the Curie point from their surface to the center. The upper layer with temperature, 20 ^minutes exceed 750 C, .yavlyaetsya nonmagnetic and the inner layer is a magnetic [1].

Скачкообразное изменение электрического сопротивления индуктора про- 25 исходит при дискретной загрузке очередной /'холодной заготовки. Это приводит к необходимости глубокого регулирования режима нагревательной установки с целью ограничения максимально допустимого тока при сохранении максимально возможного КПД и производительности установки с одной стороны и стабилизации соз Υ колебательного контура на заданном уровне с другой.An abrupt change in the electric resistance of the inductor occurs during discrete loading of the next / 'cold billet. This leads to the need for deep regulation of the heating installation mode in order to limit the maximum permissible current while maintaining the maximum possible efficiency and installation performance on the one hand and stabilizing the cos соз oscillatory circuit at a given level on the other.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ регулирования режима нагрева ферромагнитных заготовок в индукционной 40 методической установке с двумя секциями индукторов, каждый из которых образует с конденсаторной батареей колебательный контур, подключенный к индивидуальному источнику питания, 45 при котором перед началом нагрева настраивают каждый контур в резонанс, заготовки перемещают последовательно из первой во вторую секцию, нагревая их в первой секции до потери магнит- 50 ных свойств последней в секции заготовки, и на интервале времени потери магнитных свойств подстраивают контур первой секции в резонанс й.Closest to the invention in technical essence is a method for controlling the heating mode of ferromagnetic billets in induction 40 methodological installation with two sections of inductors, each of which forms an oscillating circuit with a capacitor bank connected to an individual power source, 45 in which each circuit is set before starting heating resonance, the workpieces are moved sequentially from the first to the second section, heating them in the first section until the magnetic properties of the latter in the section h preparations, and on the time interval, the loss of magnetic properties adjusts the contour of the first section to resonance.

Однако известный способ предусмат-55 ривает только ограничение тока путем изменения напряжения на индукторе или увеличения его эквивалентного, сопрорируют дестабилизацию колебательного контура, существенно влияющую на энергетические показатели процесса нагрева, а также приводящую к аварийному отключению источника в случае питания от ТПЧ некоторых классов, либо предусматривают стабилизацию установки путем переключения конденсаторных батарей, включенных параллельно индуктору. Это затягивает процесс нагрева из-за возникновения пауз, связанных со снятием напряжения с индуктора для разрядки конденсаторов перед переключением, что снижает производительность и вынуждает использовать силовую коммутационную аппаратуру, снижающую надежность установки и повышающую ее габариты и стоимость, повышает потери.However, the known method provides only limiting the current by changing the voltage at the inductor or increasing its equivalent, they will destabilize the oscillating circuit, which significantly affects the energy performance of the heating process, as well as leading to an emergency shutdown of the source in the case of power supply from some classes of TFC, or stabilization of the installation by switching capacitor banks connected in parallel with the inductor. This delays the heating process due to pauses associated with removing the voltage from the inductor to discharge the capacitors before switching, which reduces performance and forces the use of power switching equipment, which reduces the reliability of the installation and increases its dimensions and cost, increases losses.

Цель изобретения - повышение производительности и снижение потерь.The purpose of the invention is to increase productivity and reduce losses.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу регулирования режима нагрева ферромагнитных зато- . товок в индукционной методической установке с двумя секциями индукторов, каждый из которых образует с конденсаторной батареей колебательный контур, подключенный к индивидуальному источнику питания, при этом перед началом нагрева настраивают каждый контур в резонанс, заготовки перемещают последовательно , из первой во вторую секцию, нагревая их в первой секции до потери магнитных свойств последней в секции заготовки, и на интервале времени потери магнитных свойств подстраивают контур первой секции в резонанс, подстройку контура первой секции осуществляют подачей в нее очередной холодной заготовки с момента начала указанного интервала времени до выдачи последней в первой секции заготовки, а заготовку из первой секции во вторую подают задним по ходу перемещения через первую секцию торцом.This goal is achieved by the fact that according to the method of regulating the heating mode of the ferromagnetic zato. billets in an induction methodological installation with two sections of inductors, each of which forms an oscillating circuit connected to an individual power source with a capacitor bank, and before starting heating, each circuit is tuned to resonance, the workpieces are moved sequentially from the first to the second section, heating them to the first section to the loss of magnetic properties of the last in the section of the workpiece, and on the time interval the loss of magnetic properties adjust the contour of the first section to resonance, adjusting the contour of the first sections are fed into it another cold billet from the start of the specified time interval until the last in the first section of the billet, and the billet from the first section to the second serves backward in the direction of movement through the first section end.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.In FIG. 1 shows a block diagram of a device for implementing the proposed method; in FIG. 2 is a section AA in FIG. one.

Устройство содержит две секции и 2 индуктора, в первой из которых на направляющих 3 и 4 установлены заготовки. Привод 5 предназначен для, перемещения заготовок через первую секцию, лоток 6 - для передачи заготовок во вторую секцию. Толкатель 7 с электродвигателем 8 обеспечивают перемещение заготовок через вторую секцию. На выходе из второй сек- 5 ции установлена заслонка 9 с механизмом 10 ее перемещения. Реле 11 13 времени связаны со всеми механизмами перемещения, а регулятор' 14 с электродвигателем 8. 10The device contains two sections and 2 inductors, in the first of which blanks are installed on the guides 3 and 4. Drive 5 is designed for moving workpieces through the first section, tray 6 - for transferring workpieces to the second section. The pusher 7 with an electric motor 8 provide the movement of the workpieces through the second section. At the exit from the second section 5, a shutter 9 with a mechanism 10 for its movement is installed. Relays 11 13 time associated with all mechanisms of movement, and the regulator '14 with an electric motor 8. 10

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В горизонтально установленной секции 1 заготовки циклично и плавно перемещаются по циклу: подъем с не- 15 подвижных направляющих 4 с помощью подвижных направляющих 3; плавное движение вперед; опускание на направ- > ляющие Ь', движение подвижных направляющих назад; следующий подъем и 20In the horizontally mounted section 1, the workpieces cyclically and smoothly move in a cycle: lifting from non-15 movable guides 4 using movable guides 3; smooth forward movement; lowering on the guides -> guides b ', the movement of the movable guides back; next climb and 20

т.д. После выгрузки заготовки из секции 1 она скатывается по лотку 6 на вход секции 2, перемещение заготовок в которой осуществляется столбом” при помощи толкателя 7, приводи-25 мого в действие электродвигателем 8. Заготовки в секции 2 перемещаются встречно заготовкам в секций 1, что обеспечивает поворот заготовки относительно направления движения в мо- до мент загрузки в секцию 2 на 180. Асинхронная дискретная выгрузка заготовок из секции 2 осуществляется при помощи устройства автоматической выгрузки, состоящего из заслонки 9 и механизма 10 ее перемещения. Управляющие входы блоков 5,.8 и 10 соединены с выходами соответствующих реле 11—13 времени. За счет предварительной настройки реле 11-13 обеспечивается согласованная работа элементов 5_Х 7 и 9 и необходимый график перемещения заготовок. Таким образом контролируют интервал времени потери магнитных свойств заготовки в первой секции, например, в установившемся цикле по времени или по показаниям датчика магнитных свойств. На указанном интервале времени осуществляют подачу очередной холодной заготов- до ки, тем самым производя подстройку контура первой секции.etc. After unloading the workpiece from section 1, it rolls along the tray 6 to the input of section 2, the movement of the workpieces in which is carried out by a column “using a pusher 7 driven by an electric motor 8. The workpieces in section 2 are moved counter to the workpieces in sections 1, which ensures rotation of the workpiece relative to the direction of movement at the time of loading into section 2 by 180. Asynchronous discrete unloading of workpieces from section 2 is carried out using an automatic unloading device consisting of a shutter 9 and a mechanism 10 for its shifting scheniya. The control inputs of blocks 5, .8 and 10 are connected to the outputs of the corresponding time relays 11-13. Due to the preliminary settings of the relay 11-13, the coordinated operation of the elements 5 _X 7 and 9 and the necessary schedule for moving the workpieces are ensured. This controls the time interval for the loss of the magnetic properties of the workpiece in the first section, for example, in a steady cycle in time or according to the readings of the sensor of magnetic properties. At the indicated time interval, the next cold billet is fed, thereby adjusting the contour of the first section.

Температурный градиент, возникающий при загрузке ферромагнитной заготовки в секцию 1, лишь частично га- 55 сится в момент ее выгрузки из этой секции, так как к этому времени она теряет свои магнитные свойства, что влечет изменение ее режима нагрева.,The temperature gradient that occurs when a ferromagnetic billet is loaded into section 1 is only partially quenched at the time of its unloading from this section, since by this time it loses its magnetic properties, which entails a change in its heating mode.,

В зависимости от величины оставшегося температурного градиента устанавливается скорость перемещения толкателя 7 путем регулирования скорости двигателя 8 при помощи регулятора 14, в качестве которого может быть исполь ’зован, например, серийный тиристорный регулятор ЭТО-1.Depending on the magnitude of the remaining temperature gradient, the speed of the pusher 7 is set by adjusting the speed of the motor 8 using the controller 14, which can be used, for example, the serial thyristor controller ETO-1.

Благодаря плавному проталкиванию в первую секцию очередной холодной заготовки в течение времени, за которое теряет магнитные свойства предшествующая холодная заготовка, параметры колебательных контуров обеих секций практически не меняются, что позволяет ограничиться‘их предварительной однократной настройкой и, тем самым, исключить паузы на разряд конденсаторов перед их перекрючением при регулировании соз Ч¹ в процессе нагрева, что повышает производительность установки, а также отпадает необходимость в силовой коммутационной аппаратуре, что повышает простоту и надежность эксплуатации установки. Кроме того, благодаря использованию второй секции температурный градиент, возникающий по длине плавно загружаемой в первую секцию заготовки, за время ее загрузки компенсируют, поворачивая эту заготовку перед началом плавной загрузки во вторую секцию на 180 относительно продольной оси индуктора. Асинхронная загрузка и дис- ’ кретная выгрузка заготовок из второй секции определены технологически и практически не влияют на электричес.кое сопротивление этой секции, так как в ней находятся однородные заготовки, потерявшие магнитные свойства в первой секции.Due to the smooth pushing of the next cold billet into the first section during the time during which the previous cold billet loses its magnetic properties, the parameters of the oscillatory circuits of both sections practically do not change, which allows them to be limited to a one-time preliminary setting and, thereby, to exclude pauses for discharge of capacitors before in regulating their perekryucheniem cos B ¹ in the heating process, which increases productivity of the plant, as well as eliminating the need for power switching Appar round, which increases the simplicity and reliability of the plant. In addition, due to the use of the second section, the temperature gradient arising along the length of the workpiece smoothly loaded into the first section is compensated for by loading it by turning this workpiece 180 by 180 relative to the longitudinal axis of the inductor before starting the smooth loading. Asynchronous loading and discrete unloading of billets from the second section are technologically determined and practically do not affect the electrical resistance of this section, since it contains homogeneous billets that have lost magnetic properties in the first section.

Практическая реализация предлагаемого способа проведена для заготовок из ст. 45 диаметром 60 мм, длиной 137 мм с темпом выдачи 9 сек на серийном индукционном нагревателе полунепрерывного действия типа КИН. Длина первой секции 1500 мм, количество заготовок в ней - 10 шт. В течение интервала времени потери магнитных свойств, например 6 рек, очередная заготовка плавно загружается в первую и·, соответственно, вторую секции. При этом заготовка, загружаемая во вторую секцию, поворачивается на 180°относительно продольной оси индуктора. За это время предыдущая за* груженная в первую секцию заготовка прогревается выше температуры точки Кюри по всему слою, равному глубине проникновения тока в металл, и теряет магнитные свойства. Длина второй секции 580 мм, количество заготовок в ней - 4 шт. Длина этой секции выбрана так, что после полной загрузки очередной заготовки через 6 сек после/начала цикла нагрева все четыре заготовки этой секций охвачены ее витками. Выгрузка очередной заготовки из этой секции осуществляется дискретно через 6 сек после начала цикла нагрева, после чего в . этой секции остается три заготовки.The practical implementation of the proposed method was carried out for blanks from art. 45 with a diameter of 60 mm, a length of 137 mm with a dispensing rate of 9 seconds on a serial KIN-type semi-continuous induction heater. The length of the first section is 1500 mm, the number of blanks in it is 10 pcs. During the time interval of the loss of magnetic properties, for example 6 rivers, the next workpiece is smoothly loaded into the first and ·, respectively, the second section. In this case, the workpiece loaded into the second section is rotated 180 ° relative to the longitudinal axis of the inductor. During this time, the preform loaded in the first section warms up above the Curie point temperature over the entire layer, equal to the depth of current penetration into the metal, and loses its magnetic properties. The length of the second section is 580 mm, the number of blanks in it is 4 pcs. The length of this section is chosen so that after the next billet is fully loaded 6 seconds after / the start of the heating cycle, all four billets of this section are covered by its turns. The next workpiece is unloaded from this section discretely 6 seconds after the start of the heating cycle, after which c. This section has three blanks.

Использование предлагаемого спосо ба позволяет отказаться от*регулирования соз ψ в процессе нагрева, что повышает производительность установ5 ки на 10%, а также позволяет отказаться от ранее применявшихся машинных генераторов ВПЧ-250, включаемых параллельно на один индуктор, заменив их тиристорными преобразователями ТПЧ-500 для первой секции и ТПЧ-100 - для второй секции, надежно работающими на Неизменную нагрузку, что с учетом отказа от коммутационной аппаратуры практически не увеличивает капитальные и эксплуатационные расходы на внедрение предлагаемого способа.Using the proposed method makes it possible to abandon the * regulation of cos ψ during the heating process, which increases the productivity of the plant by 10%, and also makes it possible to abandon the previously used machine generators VPCh-250, connected in parallel to one inductor, replacing them with thyristor converters TPC-500 for the first section and TFC-100 - for the second section, reliably working for a constant load, which, given the rejection of switching equipment, practically does not increase the capital and operating costs of implementation the proposed method.

Claims

: METHOD FOR REGULATING THE HEATING MODE OF FERROMAGNETIC PREPARATIONS IN THE INDUCTION METHODICAL INSTALLATION with two sections of inductors, each of which forms an oscillating circuit with a capacitor bank connected to an individual power source, while before starting. · Heating, adjust each circuit to resonance, the workpieces from the first to the second section, heating them in the first section until the magnetic properties of the latter are lost in the section of the workpiece, and adjust the loss of magnetic properties in the time interval t the contour of the first section into resonance, characterized in that, in order to increase productivity and reduce losses, the contour of the first section is adjusted by supplying it with another cold billet 'from the moment the specified time interval begins until the last in the first section of the billet, and the billet from the first section to the second serves back along the movement through the first section end.