SU851790A1 - Способ электроконтактного нагреваМЕТАлличЕСКиХ издЕлий - Google Patents

Description

Изобретение относится к электротермии и может быть применено при нагреве металлических изделий или < заготовок под обработку давлением i или термообработку.

Известны способы электронагрева ' $ металлических изделий путем пропускания через них электрического тока промышленной частоты fl ].

Однако переменный ток, протекаю- _w щий через металлическое изделие диаметром d , вытесняется на поверхность изделия вследствие поверхностного эффекта, характеризующегося глубиной проникновения тока в металл Z . В слу~₁₅ чае большого отношения d/Z., что имеет место для изделий с большим поперечным сечением, в особенности из ферромагнитного металла, нагрев переменным током промышленной частоты приво- jq дит к значительному перегреву поверхности изделия. Для борьбы с этим явлением в .известных способах электронагрева предлагается либо снижать скорость нагрева, либо интенсивно охлаждать поверхностные слои изделия . Однако при этом резко возрастает количество необходимой для нагрева электроэнергии вследствие больших потерь тёпла в окружающую среду (охлаждающую) , и одновременно значительно снижается производительность нагревательного устройства из-за уменьшения скорости нагрева.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ электроконтактного нагрева металлических изделий, при котором по изделию одновременно пропускают ток от источников постоянного и переменного напряжения f2j.

При этом способе недогрев поверхности заготовки увеличивает плотность переменного тока в приповерхностных слоях за счет более низких значений удельного сопротивления и более высоких значений магнитной проницаемоез 851 ти этих слоев, что способствует выравниванию температурного поля.

Кроме того, перегрев поверхности переменным током вызывает перераспределение постоянного тока таким образом, что плотность постоянного тока в центре сечения стает выше, чем на периферии, из-за разных значений удельного электросопротивления. Этот эффект приводит к выравниванию температуры.

Однако в известном способе при различное соотношениях между размерами поперечного сечения изделия и глубиной проникновения переменного тока, при начальной температуре изделия невозможно добиться равномерного распределения температур, без соответствующего выбора соотношения между величинами постоянного и переменного напряжений.

Цель изобретения - повышение равномерности распределения температуры по сечению изделия при различных соотношениях размеров поперечного сечения и глубины проникновения переменного тока путем выбора соотношения напряжений в определенном интервале.

Указанная цель достигается тем, что при отношении маскимального размера поперечного сечения изделия к глубйне проникновения переменного тока в интервале от 2 до 20 отношение напряжения Постоянного тока к напряжению переменного выбирают не более 3.

В случае малых значений отношения d|l(например,d|Z<2)· можно нагревать изделия только одним переменным током, т.е. отношение . ЧоеЛе, > где V пост и V пеР - падение напряжения, создаваемое при протекании через изделие постоянного и переменного токов Соответственно.

Однако с ростом параметра d(Z должно расти и отношение V_noer/\пер , и при больших значениях d|z отношение ' Чюсг^пер^З.

В этом случае мощность, выделяемая в изделии постоянном током, на порядок превосходит мощность переменного тока.

Пример. Для заготовки из конструкционной стали 40 размерами .100x100x3000 мм.

о 4

Глубина проникновения 2 переменного тока частотой 50 Гц при комнатной температуре равна -.^10 мм. т,е. отношение dll~10. На заготовку одновременно подаются напряжение постоянного тока Vпост ⁼15 В и переменного тока ^пер ⁼25 В, отношение ^ПОст^пеР =θ,θ·Β этом случае заготовка за 30 с нагревается от 20 до 1200°C с перепадом температуры между ребром и центром заготовки 7 С.

Таким образом, при применении предлагаемого способа нагрева улучшается равномерность температурного поля в конце нагрева (если заготовку, как в примере, нагревать только переменным током с напряжением 75 В, то она за 100 с. нагревается до среднемассовой температуры 1080 С, а перепад между ребром и центром заготовки составит 680°С ) отпадает необходимость в выравнивающем нагреве, уменьшается общее время нагрева, и, следовательно, повышается производительность нагревательного устройства.

Кроме того, за счет резкого снижения температурных перепадов значительно снижается опасность растрескивания заготовок или изделий из-за ₃₅ термических напряжений и за счет уменьшения времени нагрева и времени, в течение которого поверхность заготовки или изделия имеет высокую температуру, уменьшается угар и обез₄₀ углероживание поверхности.

Claims (2)

1. Изо,бретение относитс  к электротермии и может быть применено при нагреве металлических изделий или заготовок под обработку давлением или термообработку. Известны способы электронагрева металлических изделий путем пропускани  через них электрического тока промышленной частоты. 1 1. Однако переменный ток, протекающий через металлическое изделие диаметром d , вытесн етс  на поверхност издели  вследствие поверхностного эффекта, характеризующегос  глубиной проникновени  тока в металл Z . В сл чае большого отношени  d/Z, что имее место дл  изделий с большим поперечным сечением, в особенности из ферро магнитного металла, нагрев переменным током промьшшенной частоты приво дит к значительному перегреву поверх ности издели . Дл  борьбы с этим  влением в .известных способах электронагрева предпагаетс  либо снижать скорость нагрева, либо интенсивно охлаждать поверхностные слои издели  . Однако при этом резко возрастает количество необходимой дл  нагрева электроэнергии вследствие больших потерь тепла в окружающую среду охлаждающую ) и одновременно значитель-но снижаетс  производит итьность нагревательного устройства из-за уменьшени  скорости нагрева. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ электроконтактного нагрева металлических изделий, при котором по изделию одновременно пропускают ток от источников посто нного и переменного напр жени  fz . При этом способе недогрев поверхности заготовки увеличивает плотность переменного тока в приповерхностных сло х за счет более низких значений удельного сопротивлени  и более высоких значений магнитной пронкцаемог3 ти этих слоев, что способствует выравниванию температурного пол . Кроме того, перегрев поверхности переменным током вызывает перераспре деление посто нного тока таким образом , что плотность посто нного тока в центре сечени  стает вьше, чем на периферии, из-за разных значений удельного электросопротив.пени . Этот э4|фект приводит к выравниванию темпе ратуры. Однако в известном способе при раэлич11Ых соотношени х между размера tw попер«Бчиого сечени  издели  и глу биной проникновени  переменного тока при- начальной температуре издели  невозможно добитьс  равномерного рас ределени  температур, без соответствукндего выбора соотношени  между величинами посто нного и переменного напр жений. Цель изобретени  - повышение равномерности распределени  температуры по сечению издели  при различных со . отношени х размеров поперечного сечен и глубины проникновени  переменного тока путем выбора соотношени  напр жений в определенном интервале. Указанна  цель достигаетс  тем, что при отношении маскимального размера поперечного сечени  издели  к глубине проникновени  переменного тока в интервале от 2 до 20 отношение напр жени  Посто нного тока к напр жению переменного выбирают не более 5, В случае малых значений отношени  d/l (например, )- можно нагревать издели  только одним переменны током, т.е. отношение - где Vnocr и Vfjep - падение напр жени , создаваемое при протекании через изделие посто нного и переменно го токов соответственно. Однако с ростом параметра d/Z до но расти и отношение Vno(T/ пер , и при больших значени х d|l отношение Vct/Vnep 3. В этом случае мощность, выдел ем в изделии посто нном током, на пор  док превосходит мощность переменног тока. П. р и м е р. Дл  заготовки из конструкционной стали АО размерами .100x100x3000 мм. 04 Глубина проникнопенп  Z гк.ремоиного тока чаг.тотой 5П Iu njxi компптной температуре ранил ) мм. т,с. отношение dll« 10. На заготопку одновременно подаютс  напр жение ности киого тока Vпост 5 В и переменисио тока Vf(g,p 25 В, отношение Vj,,p 0,6. В этом случае заготоБка за 30 с нагреваетс  от 0 до 1200с с перепадом температуры между ребром и центром заготовки 7 .С. Таким образом, при п)5имене 1ии предлагаемого способа нагрева улучшаетс  равномерность температурного пол  в конце нагрева (если заготовку, как в примере, нагревать только переменным током с напр жением 75 В, то она за 100 с нагреваетс  до среднем.чссовой температуры 1080 С, а перепад между ребром и центром чаготовки составит ) отпадает необходимость в вьфавнинающем нагреве, уменьшаетс  общее врем  нагрева, и, сле; ;овательно , повьш аетс  производительность на1ревателы1ого устройства . Кроме того, за счет резкого снижени  температурных перепадов значительно снижаетс  опасность растрескивани  заготовок или изделий из-за термических напр жений и за счет уменьшени  времени нагрева и времени, в течение которого поверхность заготовки или издели  имеет высокую температуру, уменьшаетс  угар и обезуглероживание поверхности. Формула изобретени  Способ электроконтактного нагрева металлических изделий, при котором по изделию одновременно пропускают ток от источников посто нного и переменного напр жени , отличающийс  тем, что, с целью повышени , равномерности распределени  температуры по сечению издели  путем перераспределени  плотности тока. Отношение посто нного напр жени  к переменному выбирают не более 3 при отношении максимального размера поперечного сечени  издели  к глубине проникновени  переменного тока в и тервале от 2 до 20.

   58517904

   Источники информации,-.
2. 2. Коврев Г.С. Электроконтактны

   прин тые но внимание при экспертизенагрев при обработке цветных метал1 . Анторскос сиидетельство СССРлов. М., Металлургип, 1975,

   № 321195, кл. И 05 В 3/00, 1970.с.29-30.