КОЛЬЦЕВОЙ ИНДУКТОР НАГРЕВА ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ ПОД ЗАКАЛКУ

КОЛЬЦЕВОЙ ИНДУКТОР НАГРЕВА ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ ПОД ЗАКАЛКУ
Полезная модель относится к термической обработке, в частности, к кольцевым индукторам нагрева крупногабаритных валков прокатных станов под закалку, и может найти применение в машиностроении.
Известно устройство индукционного нагрева прокатных валков под закалку, включающее размещенные один под другим три кольцевых индуктора, питаемых токами различной частоты, причем расстояние между верхним индуктором и вторым индуктором, размещенным ниже, составляет 10-15 мм, а между вторым индуктором и третьим индуктором, размещенным еще ниже - 75-100 мм. Высота кольцевых индукторов составила 150-200 мм, диаметр 500-600 мм. Перед осуществлением индукционного нагрева валки предварительно нагревают в печи до температуры 250-350°C.
(CN 203 846072, C21D 1/10, C21D 9/38, опубликовано 24.09.2014)
Недостатками известного устройства, которое описывается схематично, является невозможность его использования для индукционного нагрева под закалку крупногабаритных валков диаметром от 700 до 1600 мм и массой 20-60 тонн, поскольку для обеспечения требуемых скорости и температуры нагрева валка должно иметься конкретное конструктивное решение кольцевого индуктора.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для индукционного нагрева, включающее каркас, заключенный между верхним и нижним фланцами в виде плит, навитую на каркас катушку индуктора с электрическими выводами, снабженную С-образными магнитопроводами, которые стянуты направляющими скобами.
(RU 2091987, C21D 9/00, опубликовано 27.09.1997)
Недостатками известного устройства является невозможность его использования для индукционного нагрева под закалку крупногабаритных прокатных валков диаметром от 700 до 1600 мм и массой 20-60 тонн, поскольку известное конструктивное решение не может обеспечить требуемые скорости и температуры нагрева и при этом сохранять работоспособность в течение длительного времени.
Задачей и техническим результатом полезной модели является повышение скорости достижения требуемых температур нагрева поверхности крупногабаритных валков, повышение глубины прогрева валков, снижение энергопотерь при нагреве.
Технический результат достигается тем, что кольцевой индуктор нагрева прокатных валков под закалку включает размещенную между верхней и нижней плитами обмотку катушки с С-образными магнитопроводами, питаемую током промышленной частоты, причем под нижней плитой содержит дополнительную обмотку катушки с С-образными магнитопроводами, питаемую током повышенной частоты 500 Гц, которая размещена между дополнительными верхней и нижней плитами, причем обе обмотки катушек, которые выполнены из медной трубки прямоугольного сечения и снабжены на концах клеммами для подвода тока и штуцерами для подачи и слива охлаждающей воды, а также снабжены фиксаторами их положения в радиальном и вертикальном направлении, при этом обмотка катушка, питаемая током промышленной частоты, выполнена многослойной, а обмотка катушки, питаемая током повышенной частоты 500 Гц, выполнена однослойной.
Технический результат также достигается тем, что витки обмоток катушек выполнены изолированными друг от друга и параллельными верхним и нижним плитам индуктора; нижняя плита и дополнительная верхняя плита соединены втулками; фиксаторы обмоток катушек в радиальном направлении включают стойки, размещенные между нижними и верхними плитами напротив обмотки и изолированные от них, причем снабжены в центре резьбовыми отверстиями или приваренными гайками для прохода прижимных болтов, давящих на бруски из диэлектрика, размещенных на боковой внешней поверхности фиксируемой обмотки; фиксаторы обмоток катушек в вертикальном направлении включают резьбовые отверстия или приваренные гайки, размещенные на верхних и/или нижних плитах, для прохода прижимных болтов, давящих на бруски из диэлектрика, размещенных на верхней и/или нижней поверхности фиксируемой обмотки; штуцера для подачи и слива охлаждающей воды соединены шлангами с входным и выходным коллекторами системы оборотной воды, размещенными на дополнительной нижней плате; магнитопроводы С-образной формы выполнены сборными толщиной 90-120 мм из листов электротехнической стали толщиной 0,35 мм; крайние листы сборных магнитопроводов снабжены лапками, которые болтами прикреплены к верхним и нижним плитам индуктора.
Полезная модель может быть проиллюстрировано примерами с использованием фиг. 1-4, где:
1 - дополнительная нижняя плита;
2 - дополнительная обмотка катушки, питаемая током повышенной частоты 500 Гц;
3 - С-образные магнитопроводы;
4 - стойка фиксатора;
5 - дополнительная верхняя плита;
6 - гайка;
7 - прижимной болт;
8 - клемма;
9 - штуцер;
10 - входной коллектор системы оборотной воды;
11 - обмотка катушки, питаемая током промышленной частоты;
12 - верхняя плита катушки, питаемая током промышленной частоты;
13 - нижняя плита катушки, питаемая током промышленной частоты;
14 - втулка.
При подготовке к работе кольцевого индуктора нагрева прокатных валков диаметром 180-1600 мм под закалку по полезной модели на верхнюю поверхность дополнительной нижней плиты 1 по периметру центрального отверстия устанавливают дополнительную обмотку 2 катушки индуктора с С-образными магнитопроводами 3, питаемую током повышенной частоты.
Обмотка катушки 2 (фиг. 2, 3) выполнена однослойной из медной трубки прямоугольного сечения и снабжена на концах клеммами для подвода тока и штуцерами для подачи и слива охлаждающей воды. Витки обмотки катушки 2 выполнены изолированными друг от друга и параллельными верхним и нижним платам индуктора.
Магнитопроводы 3 С-образной формы выполнены сборными толщиной 90-120 мм из листов электротехнической стали толщиной 0,35 мм, при этом крайние листы сборных магнитопроводов снабжены лапками, которые болтами прикреплены к верхним и нижним плитам индуктора (не показано). Этим обеспечивается жесткая фиксация как магнитопроводов, так и витков обмотки катушки, что снижает электрические потери при работе индуктора. Использование дополнительной катушки 2, питаемой током повышенной частоты, обеспечивает более высокую скорость прогрева валка до требуемой температуры, большую глубину прогрева и, как следствие, более высокое качество последующей закалки валка.
На верхней дополнительной плите 5 размещают по периметру центрального отверстия обмотку 11 катушки индуктора с С-образными магнитопроводами 3, питаемую током промышленной частоты. Катушка 11 также размещают между верхними 12 и нижними плитами 13, снабженными центральными отверстиями. При этом нижняя плита 13 и дополнительная верхняя плита 5 соединены втулками 14.
Конструктивное решение узла катушки индуктора, питаемого током промышленной частоты (50 Гц), аналогично конструктивному решению катушки индуктора, питаемого током повышенной частоты (500 Гц). Разница заключается в том, что обмотка катушки 11, питаемая током промышленной частоты, выполнена многослойной. При этом, обмотка катушки 11 может быть выполнена составной из нескольких катушек, размещенных одна над другой и соединенных электрически последовательно (фиг. 4). В этом случае просветы между витками разных обмоток заполняют диэлектриком.
Для дополнительного снижения электрических потерь и повышения долговечности работы обмотки катушек снабжены фиксаторами их положения в радиальном и вертикальном направлении. Фиксаторы обмоток катушек в радиальном направлении включают стойки 4, установленные на нижних плитах 1 и 13. Стойки 4 соединяют нижнюю 1, 13 и верхнюю 5, 12 плиты, изолированы от них и размещены напротив обмоток 2, 11. В центрах стоек 4 выполнены резьбовые отверстия (или приварены гайки 6) для прохода прижимных болтов 7, давящих на бруски из диэлектрика 8, размещенных на боковой внешней поверхности фиксируемой обмоток 2, 11. Фиксаторы обмоток катушек в вертикальном направлении также включают резьбовые отверстия или приваренные гайки 6', размещенные на верхних 5, 12 и/или нижних плитах 1, 13, для прохода прижимных болтов 7', давящих на бруски из диэлектрика, размещенных на верхних и/или нижних поверхностях фиксируемых обмоток 2.
Штуцера 9 для подачи и слива охлаждающей воды обмоток 2, 11 соединены шлангами (не показано) с входным 10 и выходным (не показан) коллекторами системы оборотной воды, размещенными на дополнительной нижней плате 1.
Конструктивное решение кольцевого индуктора нагрева прокатных валков под закалку по полезной модели обеспечивает достижение поставленного технического результата: повышение скорости достижения требуемых температур нагрева поверхности крупногабаритных валков, повышение глубины прогрева валков, снижение энергопотерь при нагреве.