Индукционный нагреватель заготовок

 

СО(ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (si) 4 C 21 D 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3829964/22-02 (22) 16. 11.84 (46) 23.07.86. Бюл. ¹- 27 (72) Ю.Н.Бойков, Н.В.Дилигенский, Г.Н.Рогачев, M.Á.Ðoìàñëoâñêèé и О.Н.Турпак (53) 621.774.06(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1090738, кл. С 21 D 11/00, 1983 (54) (57) И1ЩУКЦИОННЬЙ НАГРЕВАТЕЛЬ

ЗАГОТОВОК, содержащий секции, соединенные наклонным желобом, источник питания, соединенный с индуктором первой секции, датчики и задатчики температуры, переключатель, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью автоматизации нагрева заготовок широкой номенклатуры, экономии производственной площади, повышения надежности индукционного нагревателя, он снабжен приводами для перемещения каждой секции, регуляторами по числу„ секций, элементами сравнения, многоканальным оптимизатором, пороговым элементом, источниками питания по числу секций, причем переключатель выполнен в виде реле, первый вход многоканального оптимизатора через нормально разомкнутый контакт реле соединен с регулятором, выход которого соединен с приводом для перемещения первой секции, второй выход многоканального оптимизатора через нормально разомкнутый контакт реле соединен с регулятором, выход которого соединен с исгочниками питания первой секции, его секции расположены в вертикальной плоскости одна под другой, выходной конец каждой предыдущей секции установлен над входом последующей секции на неподвижной опоре, вход каждого из приводов, кроме привода первой секции, через соответствующий ему регулятор соединен с выходом элемента сравнения, первый вход которого соединен с задатчиком температуры, а второй — с выходом датчика температуры соответствующей секции, выход датчика температуры первок секции соединен с входом многоканального оптимизатора и входом порогового элемейта, выход которого соединен с реле, 1245604

Изобретение относится к .машиностроению и металлургии и может быть использовано при нагреве и термообработке металлических заготовок широкой номенклатуры.

Целью изобретения является автоматизация нагрева заготовок широкой номенклатуры, экономия производственной площади, повышение надежности индукционного нагревателя. . На фиг. 1 изображена блок-схема индукционного нагревателя; на фиг.2— блок-схема оптимизатора; на фиг. 3 временные диаграммы, поясняющие работу оптимизатора.

Заготовки перемещаются под действием собственной силы тяжести через секции 1 индуктора, связанные посредством наклонных желобов 2, при этом выходные концы секций 1 установлены на неподвижных опорах 3, а входные связаны с приводами 4.

Питание первой секции осуществляется от источника 5 питания, реализованного на базе ТПЧ-500, который через регулятор 6 соединен с выходом второго канала многоканального автоматического оптимизатора 7 через контакт 8 реле 9. Выход первого канала оптимизатора 7 соединен с входом регулятора 10 привода 4 первой секции через контакт 11 реле 9, вход реле 9 соединен с выходом порогового элемента 12, вход которогосоединен с выходом датчика 13 температуры первой секции, входы датчиков 13 температуры последующих секций соединены с выходами этих секций, а их выходы соединены с соответствующими им входа и элементов 14 сравнения, вторые входы которых соединены с выходами задатчиков 15, а выходы элементов 14 сравнения соединены через регулятоpb. 16 с приводами 4 соответствующих секций. Питание этих секций осуществляется от источников 17 питания.

B .к.ачестве датчиков 13 температуры могут быть использованы цветовые

1-.иромегры типа "Спектропир-6", приводы 4 могут быть реализованы на основе. серийных электроприводов типа

ИТОР, пороговый элемент 12 с гисте-""å=çèñíoé передаточной характеристикой может быть реализован на операционном усилителе.

На уровне стандартных функциональных элементов один типовой канал оптимизатора 3 представлен на фиг..2

5 l0

1S

35 и состоит из первого интегратора 18, триггера 19, второго интегратора 20 объекта 21, имеющего передаточную характеристику g(X), дифференциатора 22 и иивертора 23, функциональные преобразования в оптимизаторе, заключающиеся в поиске экстремума функции Q(X) показаны на фиг. 3.

Принцип действия оптимизатора основан на том, что он обеспечивает при постоянной скорости движения по координате Х больший период времени движення к экстремуму (t ), чем от него (t ) за счет того, что в первом случае на входе интегратора 14 присутствует сигнал (U> — U< ), а во втором — сигнал (U + U ). Так как

1 1

Х = — )(П + U )dt то t > t noс 2

1 скольку эти интервалы ограничиваются моментом переключения триггера 19 при достижении X„ величины сигнала срабатывания триггера 19 Х с

Реверс движения по координате Х осуществляется за счет разной полярности выходных сигналов триггера 15, а постоянная скорость движения по этим координатам определяется постоянством параметров интегратора 16.

Сброс Х„ осуществляется по команде от триггера 19.

Устройство работает следующим образом.

Смене партий нагреваемых заготовок предшествует пауза, связанная с переналадкой предыдущего звена технологической цепочки, содержащей данный индуктор. Это время достаточно для тоro, йтобы между заготовками уходящей и новой партии в первой секции индуктора образовалось незаполненное пространство.

В связи с этим, после выхода .из этой секции последней заготовки уходящей партии выходной сигнал датчика 13 изменяется скачком, выходя за пределы зоны нечувствительности элемента 12, что приводит к срабатыванию реле 9 и размыканию контактов 8 и 11.

Это, в свою очередь, приводит к тому, что привод первой секции и ее источник питания выходят на верхний предел диапазона изменения своего состояния, так как операционные усилители, стоящие во входных каскадах регуляторов 6 и 10, входят в состояние насыщения при размыкании контактов 8 и 11, т.е.

1245604

10

20

30 к первой секции прикладывается максимальное напряжение и при этом она занимает положение с максимальным углом наклона к уровню горизонта.

Следовательно заготовки, находящиеся в этой секции, обладают максимальной скоростью двюкения и нагрева.

После появления первой заготовки новой партии на выходе первой секции вновь происходит скачкообразное изменение выходного сигнала датчика 13, при этом он оказывается в зоне нечувствительности элемента 12, что приводит к отключению реле 9 и замыканию контактов 8 и 11. Оптимизатор 7 начинает автоматически корректировать состояние источника 5 и привода 4 первой секции в функции выходного сигнала датчика 13 с целью поиска режима нагрева заготовок в данной секции, обеспечивающего температуру на ее выходе, равную температуре магнитных превращений, что позволяет локализировать в этой секции "холодные" заготовки, обеспечив для них оптимальный в условиях существующих ограничений режим нагрева путем предварительного выбора частоты тока источника питания. При этом за счет большей инерционности привода 4 первой секции по. сравнению с источником 5 второй канал оптимизатора 7 обладает более высоким быстродействием, что определяет преимущественное изменение выходного сигнала источника 5, автоматически гарантируя максимально возможную скорость перемещения заготовок новой партии в первой секции с учетом ограниченной мощности источника питания и требований к их температуре на выходе из секции.

Угол наклона последующих (N-1) секций изменяется лишь после появления первой заготовки новой партии на их выходе, что обеспечивает стационарные условия нагрева для заготовок уходящей партии. Угол наклона каждой секции корректируется автономно в функции выходного сигнала, расположенного на ее выходе, датчика 13 температуры посредством соответствующего этой секции привода 4 с целью обеспечения у заготовок заданной на выходе из этой секции температуры.

За счет автономности управления каждой секции повышается быстродействие всей системы в целом, что позво— ляет минимизировать отходы в брак, связанные с некондиционным температурным состоянием первых заготовок с новой партии на выходе из последней секции индуктора. Напряжение на выходе источника 17 питания всегда максимальное, что автоматически гарантирует максимальную производительность индуктора в условиях широкой номенклатуры заготовок. Лвтоматизация нагрева заготовок широкой номенклатуры достигается благодаря автоматическому изменению темпа перемещения заготовок новой партии путем изменения угла, наклона секций в функции температуры заготовок на выходе этих секций, при этом отпадает необходимость в специальных устройствах перемещения, исключается заклинивание заготовок в индукторе и разрушение футеровки, что повышает надежность установки на 10-157. Расположение секций индуктора в вертикальной плоскости одна под другой обеспечивает экономию производственной площади 100(1—,-N)X, где N — число секций индуктора.

За счет автоматического отделения в первой секции нагревателя "холодных" заготовок от остальных, а также обеспечения максимального темпа пе35 ремещения заготовок в условиях ограничений мощности источников питаний обеспечиваются наиболее благоприятные условия нагрева холодных и горячих" заготовок. При этом за счет соответствующего выбора частот первоо го и второго источников питания поддерживается примерно постоянная глубина проникновения электромагнитной

45 волны в металл, что в совокупности обеспечивает одинаково высокий электрический КПД всех секций индуктора при максимуме приложенного к ним напряжения источников питания, а следо:вательно, автоматически поддерживает максимальную производительность установки в условиях широкой номенклатуры заготовок.

1 24560li

1245604

Фиа 2

Редактор Н.Гунько

Тираж 552

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3961/17

Подпис ное

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4

Я, йу

Составитель Ю.Рыбьев

Техред Л.Олейник, Корректор С.Черни