Магнитное поле на страже качества

Известно, что сталь при нагреве выше определенной температуры — выше точки Кюри — теряет свою способность намагничиваться. Точка Кюри зависит от состава стали. У различных марок стали она находится в интервале температур 721-780°С. Характерно, что все технологические нагревы стальных деталей ведутся до температур, превышающих эту точку. Вот это-то и позволяет осуществить достаточно простую и чувствительную к действительному фазовому и структурному состоянию стали автоматизацию ее нагрева в индукционной печи.
Первая полупромышленная установка создана для нагрева таких стальных заготовок и деталей, которые укладываются в прямой столб (почему это существенно, станет ясно из дальнейшего), в частности, для нагрева роликов подшипников под закалку.
Как же используется в этой установке потеря магнитных свойств у деталей в процессе их нагревания? Опуская подробности описания конструкции установки (это достаточно ясно из рассмотрения приведенной схемы), расскажем о главном.
Индукционный нагреватель — индуктор — выполнен в виде охватывающего столб нагреваемых деталей соленоида, который питается током высокой частоты. Загружаемые в подводящий лоток ролики подаются к входной стороне индуктора.
На некоторой части его длины соосно с ним расположены соленоиды. Они и создают втягивающее магнитное поле, которое втягивает в себя столб холодных, а потому способных легко намагничиваться деталей. По мере заполнения деталями всей магнитной зоны втягивающее усилие магнитного поля снижается. И наступает момент, когда оно уравновешивается усилиями, тормозящими дальнейшее продвижение деталей (аналогично тому, как это происходит при всплытии из толщи воды твердого тела, которое легче вытесняемой им жидкости). Если бы нагрев не производил-ся, то столб деталей, заполнивший участок с магнитным полем, оставался бы неподвижным. А что же происходит со столбом деталей при нагреве? Так как нагрев ведется с возрастающей вдоль индуктора мощностью (это достигается тем, что индуктор выполнен с убывающим по ходу деталей шагом витков), то на некотором расстоянии от выхода из него часть столба деталей окажется нагретой выше точки Кюри и поэтому потеряет связь с втягивающим магнитным полем. При этом граница, на которой происходит потеря магнитных свойств, всегда начинает свое движение относительно столба деталей, со стороны его переднего конца. Но так как в действительности столб деталей движется навстречу этой границе, то относительно нагревателя она фактически остается неподвижной и находится в конце зоны магнитного поля. Нагретая выше точки Кюри часть столба непрерывно проталкивается через оставшуюся часть индуктора более холодными, то есть магнитными деталями, которые постоянно заполняют весь тот участок индуктора, на котором действует втягивающее магнитное поле. В результате детали, получившие запас энергии, соответствующий точке Кюри, непрерывно покидают магнитную зону нагрева, уступая свое место более холодным деталям.
Так устанавливается непрерывный последовательный процесс сквозного нагрева и движения столба деталей, при котором его скорость равна и противоположно направлена скорости движения вдоль столба той условной границы, на которой происходит потеря магнитных свойств стали. Эта скорость пропорциональна мощности магнитной зоны нагрева и обратно пропорциональна массе нагреваемого столба и тому количеству энергии, которое необхо-димо затратить на нагрев стали до точки Кюри.
Таким образом, рассмотренная система обеспечивает движение нагреваемых деталей через нагреватель с самоустанавли-вающейся скоростью. Это дает полную, достаточно (рациональную и объективную основу для автоматизации нагрева в целом, при которой не требуется даже контролировать температуру. Регулятор в этой системе — втягивающее магнитное поле.
Новая система выгодно отличается от известных своей простотой. Здесь нет обособленных органов контроля, элементов, вырабатывающих команды управления. Эта система регулирования особенно целесообразна при индукционном сквозном нагреве.
Испытания новой закалочной установки подтвердили ее высокие качества. Даже при очень сильном изменении питающего напряжения и более чем шестикратном изменении общей потребляемой мощности, а также при изменении размеров нагреваемых деталей система регулирования действует надежно и автоматически поддерживает режим, необходимый для качест-венной закалки. Это убедительно показали результаты исследований закаленных роликов — измерение их твердости, металлографический и рентгеноструктурный анализы.
У нашей установки довольно высокая производительность: около 240 кг роликов (диаметром 12-15 мм) в час. Питается она от машинного генератора частотой 8ООО Гц.
Следует подчеркнуть, что в установках такого типа могут нагреваться любые заготовки и детали с плоскими торцами — кольца и ролики подшипников под закалку, короткие и длинные прутковые и трубные заготовки под ковку, прокатку или отжиг, то есть какие угодно детали, образующие непрерывный столб. При нагревании, например, прутков или труб индуктор можно располагать горизонтально или даже с некоторым уклоном вперед, по ходу движения. Для надежной подачи заготовок на вход нагревателя и уменьшения усилий, которые должны развиваться втягивающим магнитным полем, установки могут иметь приводные устройства для подталкивания (усилия, развиваемые ими, не должны, понятно, во всем диапазоне скоростей превышать суммарного усилия, тормозящего движение нагреваемого столба). При этом режим движения всего столба деталей в конечном итоге определится процессом нагрева и действием втягивающего магнитного поля.
В заключение отметим еще одну важную особенность нового типа установок. Точность поддержания в них требуемого теплового режима тем выше, чем длиннее нагреватель и, следовательно, чем больше его общая мощность и производительность. Ясно, что это преимущество сулит новым установкам широкие перспективы применения в разных областях. Даже при очень большой длине нагревателя угол его наклона можно подобрать таким, что для движения столба деталей потребуются относительно небольшие усилия, создаваемые магнитным полем. С увеличением же сечения нагреваемого столба электромагнитные усилия сами по себе возрастают.
Окончательная отработка конструкции по результатам эксплуатации первой полупромышленной установки и создание серии таких установок позволят решить многие производственные задачи. Расчеты показывают, что использование подобных уста-новок в промышленности позволит в 10-15 раз сократить площади, занимаемые термическим оборудованием, на 30-40 процентов снизить расход электроэнергии на термические процессы, обеспечить гарантированное качество нагрева и термообработки и в итоге получить экономию, исчисляемую десятками и сотнями миллионов рублей в год,

Не знаете, где оптом ткань купить? Не расстраивайтесь, есть отличный интернет магазин "LEDA".
загрузка...

Похожие сообщения

Написать комментарий

Комментариев нет коммент.

Написать ответ


[ Ctrl + Enter ]