Устройство для индукционного нагрева слябов
Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является снижение электродинамических вибраций, уменьшение габаритов и веса. В индукционном нагревателе слябов с прямоугольными катушками, соединенными встречно, стяжка катушек осуществляется по наибольшим из боковых сторон катушек, при этом катушки располагают близко друг к другу через изоляционный слой, что позволяет усилить взаимодействие магнитных полей соседних катушек. 5 ил.
союз соВетских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ KOMVITE. à ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о о О (C) )00 3> (21) 4425222/07 (22) 16.05.88 (46) 07.08.91. Бюл. N 29 (71) Куйбышевский политехнический институт им. В, В. Куйбышева (72) Л. С. Зимин, А. Ф. Сутягин, Л, И. Хасаева и С, А. Яицков (53) 621.365.52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР М 1573561, кл. Н 05 В 6/36, 1987, Патент США N. 3485985, кл. 219-10.67, 1969. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА СЛЯБОВ Изобретение относится к электротермии, а конкретнее к области индукционного нагрева заготовок прямоугольного поперечного сечения (слябов, блюмов и т. и.) перед прокаткой, Цель изобретения — снижение электродинамических вибраций, уменьшение габаритов и веса, На фиг. 1 представлено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг 3 — устройство, вид сбоку с элементами фиксации его торцовой поверхности; на фиг, 4 — мгновенная физическая картина электромагнитного поля и электродинамических усилий заявляемого устройства. Устройство для индукционного нагрева содержит многовитковые нагревательные катушки 1-3, выполненные в виде прямоугольных соленоидов. витки которых изгоЬЦ 1669О85 А1 (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является снижение электродинамических вибраций. уменьшение габаритов и веса. В индукционном нагревателе слябов с прямоугольными катушками, соединенными встречно, стяжка катушек осуществляется по наибольшим из боковых сторон катушек, при этом катушки располагают близко друг к другу через изоляционный слой, что позволяет усилить взаимодействие магнитных полей соседних катушек. 4 ил. товлены из профилированной медной трубки и изолированы обмоткой из лакоткани или киперной ленты, пропитанной бакелитовым лаком. Каждая катушка устройства содержит длинные прямолинейные проводники, образующие по две боковые поверхности наибольшей площади; 1а и !б — у катушки 1; 2а, и 26 — у катушки 2; За и Зб— катушки 3. Нагревательные катушки 1-3, установлены вплотную друг к другу таким образом, что поверхности 16 и 2а, а также 26 и За плотно примыкают друг к другу через изоляционный слой 4 (в данном случае склеены эпоксидным компаундом по всей площади), Во внутренней полости катушек расположены нагреваемые слябы 5, а по периметру соленоидов проложена тепловая изоляция 6, Слябы установлены на изолирующих площадках 7, которые соединены с гидравлическим йодъемным механизмом 8, Сверху нагревательные катушки 1 — 3 закры1669085 ты тепло- и звукоизолирующими крышками 9, Левая 1а и правая Зб торцовые поверхно> сти крайних катушек 1 и 3 зафиксированы поперечными 10 и продольными 11 балками из прочного токонепроводящего материала, Поперечные балки 10, пересекающие длинные проводники крайних катушек под прямым углом, жестко соединены с указанными проводниками при помощи болтов 12. Катушки стянуты вмесге стальными шпильками 13. К. овальным частям витков нагревательных катушек припаяны силовые отводы 14, которые выведены на переднюю сторону устройства, С задней стороны устройства смонтированы входные и выходные штуцера 15 системы нодоохлаждения катушек. Усгройство работает в периодическом или постадийном режиме нагрева, Б начальный момент времени слябы 5 с помощью механизма загрузки-выгрузки 7 и 8 одновременно поступают во внутреннюю полость катушек 1 — 3 и по мере достижения заданной конечной температуры одновременно выгружаются из них в случае периодического нагрева, или последовательно перемещаются из одной катушки в другую при постадийном режиме нагрева. В постадийном режиме нагрева для пуска устройства могут быть использованы "ложные" слитки, которыми на период пуска загружаются катушки 2 и 3. 1Лгноненная физическая картина электромагнитных и электродинамических явлений. происходящих во время работы устройства, изображена на фиг. 4, где обозначены: ! 1, Iz-условное направление соответственно индуктирующего тока нагревательной катушки и индуцированного то«а н слитке; Ф- основной магнитный поток нагревательной катушки; Фо - магнлтный поток рассеяния нагревательных катушек; Fp †.направление действия распирающих электродинамических усилий. возникающих в результате взаимодействия индуктирующих токов I1 с индуцированными токами Iz, Гс — направление действия электродинамических усилий, возникающих в результате взаимодействия собствен н ых индуктирующих токов 1! вплотную расположенных проводников соседних катушек между собой. Р любой момент времени длинные проводники катушек испытывают периодическое воздействие распирающих электродинамических сил Fp, возникающих 4ц 55 вследствие электромагнитного взаимодействия токов индук1ора I> и вихревых токов в загрузке !2, Из-за встречного направления токов !! и !2 проводники катушек отталкиваются от нагреваемых ими слябов (фиг. 4). Кроме того, токи !1, протекающие по проводникам, расположенным вплотную друг к другу, но относящимися к равным катушкам, взаимодействуют между собой и порождают электродинамические усилия F<, направленные в ту же сторону, что и Fp из-за одинакового направления токов !! в примыкающих друг к другу проводниках соседних катушек, Наличие жесткой механической связи между примыкающими плоскими поверхностями 16 и 2а, 26 и За катушек 1, 2, 3 обеспеченной по всей их площади компаундом 4, приводит к тому, что связанные между собой поверхности 16 л 2а, 26 и За образуют монолит ые конструктивные узлы устройства, своего рода перегородки, разделяющие внутренние полости катушек. Поэтому силы Fp и Гс, действующие, например, на монолитную перегородку 16-2а со стороны электромагнитного поля катушки 1, взаимно уравновешиваются (компенсирую ся) силами Fp и Fc, действующими на эту перегородку со стороны поля катушки 2, и т. д. Тем самым достигается эффект скомпенсированного силового воздействия на жестко связанные плоские поверхности проводников соседних катушек устройства, При равенстве электрической мощности нагревательных катушек, а также при одинаковых прочих параметрах(геометрии катушек, числе их витков) вибрация связанных плоских поверхностей проводников (перегородок) 16-2а, 26-3а полностью прекращается, Если же мощности катушек устройства не одинаковы, то полной компенсации вибрацлй связанных понерхностей достичь не удается, при этом звуковые волны, излучаемые этими поверхностями, в производственное помещение не проникают, а поглощаются но внутренней полости катушек 1-3 футеронкой б,тепло- и звукоизолирующими крышками 9, и размещенными внутри катушек слябами 5. Некоменсированное силовое воздействие в виде распирающих усилий Fp испытывают внешние торцовые поверхности проводников устройства 1а и Зб, гашение вибраций которых осуществляется системой поперечных 10 и продольных 11 балок, повышающей изгибную жесткость торцовых проводников, Установка катушек вплотную друг к другу наибольшими боковыми сторонами усиливает магнитную связь катушек, поскольку сокращается путь следования магни)ного потока из одной катушки в другую, и уменьшается магнитное сопрогивление устройства, Поэтому предложенное устройство обладает более высоким коэффициентом мощности и электрическим кпд, что позволяет обеспечить з-)äàííóþ производительность на1рева при меньшей электрической мощности, подводпмой к нагревательным катушкам, Послед !ее1акхке снижает виброактивность индукционного нагревателя. Технико-экономический эффект от внедрения предложенного изобретения заключается s снижении вибраций и шума, создаваемого устройством, v. улучшении условий труда обслуживающего персонала, в уменьшении габаритов, веса и материалоемкости ус!ройства, экономии производс)венной площади. Например, для устройства, содержащего три индуктирующие катушки и предназначенного для нагрева слябов, максимальный размер которых дпсти ае г 10 м. снижение уровня из.;учc)åI.)ой звуковой мо цI)ости и уровня звукoвîfo давления составляет в сред. I)ем соответственно 25-29 дб и 5 — 8 дБ 5 при одноврем,.нном уме ьшс!)ии габаритов, вг)са и ла) ериалоемкости устройства в 2-3 ра "a. Формула изобретения 1П Устроиство для индукционного нагрева слябов, содержащее по меньшей мепе две прямоугольные collpíoèäíûå многог)-)тковые нагревательные катушки, 15 оси кс орых параллельны, катушки обращен;! одна к другой одной из боковых стор н, включены между собой встречно и механически стянуты элемент !мр крепления,отл ич а ю щееся тем,что, с целью 20 снижения электродинамических вибраций, уменьшения габаритов и массы, указа!н ые катушки примыкают одна к другой через изоляционный слой наибольшими иэ боковых сторон. Фиг. 7 /Ф luz. 2 f1 Фиг.3 ФО2. 0 Составитель А.Ергин Редактор С.Патрушева Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий Заказ 2660 Тираж 477 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
