Индуктор для закалки валков прокатных станов

Полезная модель относится к индукционной термообработке цилиндрических тел, в частности к индукторам для 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°С (RU 2477026 С2, опубл. 27.02.2013).
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 к заявляемому техническому решению по технической сущности является кольцевой индуктор нагрева прокатных валков под закалку, включающий нижнее и верхнее основания, две многослойных многовитковых обмотки катушки, работающих на частотах 50 и 500 Гц, выполненных из медной трубки прямоугольного сечения и снабженных на концах клеммами для подвода тока и штуцерами для подачи и слива охлаждающей воды, при этом обмотки катушки снабжены фиксаторами положения в радиальном и вертикальном направлениях. Катушки индуктора снабжены магнитопроводами (RU 161187 U1, опубл. 10.04.2016).
Недостатком прототипа является использование магнитопровода, изготовленного из шихтованной стали, поскольку этот магнитопровод сильно увеличивает вес индуктора, а также усложняет конструкцию. Помимо этого в прототипе предполагается запитывать индуктор от двух источников, работающих на разных частотах (50 Гц и 500 Гц), что существенно может усложнить и удорожить установку для индукционной закалки в целом. В случае выхода из строя индуктора необходимо менять целиком катушку индуктора, поскольку она является неразборной.
Задача и технический результат, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель - унификация отдельных частей индуктора (галет), повышение ремонтопригодности, облегчение согласования источника питания с загрузкой и улучшение массогабаритных показателей.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в индукторе для закалки валков прокатных станов, содержащем нижнее основание, многослойную многовитковую обмотку катушки, выполненную из медной трубки прямоугольного сечения и снабженную на концах клеммами для подвода тока и штуцерами для подачи и слива охлаждающей воды, при этом обмотка катушки снабжена фиксаторами положения в радиальном и вертикальном направлениях, многовитковая обмотка катушки индуктора выполнена набранной из галет, соединенных между собой, каждая галета является многослойной катушкой, которая имеет собственные клеммы для подвода тока и штуцеры для охлаждающей жидкости, галета выполнена в виде двух спиралей, соединенных последовательно, в состав индуктора дополнительно входит спрейер и футеровка, при этом спрейер расположен ниже катушки индуктора и крепится на нижнем основании, а футеровка расположена внутри катушки индуктора по всей его высоте, фиксаторы положения катушки в радиальном и вертикальном направлении установлены с возможностью изменения расстояния между обмоткой катушки индуктора и спрейером.
Отсутствие в индукторе магнитопровода и наличие в составе индуктора только одной катушки, набранной из галет, существенно уменьшает массогабаритные показатели индуктора в целом и повышает его ремонтопригодность.
На фиг. 1 представлен общий вид индуктора для закалки валков прокатных станов. На фиг. 2 представлено подробное устройство индуктора для закалки валков прокатных станов. На фиг. 3 представлена конструкция галеты.
Индуктор для закалки валков прокатных станов (см. фиг. 1, 2) состоит из нижнего основания 1, многослойной, многовитковой обмотки катушки 2, выполненной из медной трубки прямоугольного сечения и снабженной на концах клеммами для подвода тока и штуцерами для подачи и слива охлаждающей воды 3, при этом обмотки катушки 2 снабжены фиксаторами 4 положения в радиальном и вертикальном направлениях. В состав индуктора входит спрейер 5 и футеровка 6, при этом спрейер 6 расположен ниже катушки 2 индуктора и крепится на нижнем основании 1, а футеровка 5 расположена внутри катушки 2 индуктора по всей его высоте, катушка 2 индуктора выполнена в виде многовитковой катушки, набранной из галет 7, соединенных между собой, каждая галета 7 является многослойной катушкой, которая имеет собственные клеммы для подвода тока 8 и штуцеры для охлаждающей жидкости 9, фиксаторы 4 положения катушки в радиальном и вертикальном направлениях установлены с возможностью изменения расстояния между обмоткой катушки 2 индуктора и спрейером 5.
Пример выполнения галеты 7 представлен на фиг. 3. На фиг. 3 изображено сечение А-А, на котором указана нумерация витков в галете 7 - первый и второй витки находятся на одном уровне (в первой спирали), третий и четвертый витки находятся на втором уровне (во второй спирали), а на виде Б показаны клеммы 8 галеты 7 для подвода тока и штуцеры 9 для охлаждающей жидкости. Все витки в галете 7 соединены последовательно, и ток в каждом витке направлен в одну и ту же сторону. Количество витков в спирали галеты - два и более. Катушка 2 индуктора набирается из галет 7, что позволяет согласовать нагрузку с источником питания, изменяя количество галет 7 в индукторе. Изменяя количество галет 7, меняется количество витков, а также галеты 7 возможно подключать как последовательно, так и параллельно, что тоже является возможностью согласования. Индуктор является наборным, поэтому в случае выхода из строя - возможно заменить только одну вышедшую из строя галету 7, а не менять весь индуктор целиком, что существенно повышает ремонтопригодность. Футеровка 6 расположена с внутренней стороны катушки 2 индуктора и имеет толщину 10…30 мм. Витки обмоток катушки 2 выполнены изолированными друг от друга. Обмотки катушки 2 снабжены фиксаторами 4 их положения в радиальном и вертикальном направлении, данные фиксаторы 4 позволяют менять расстояние между индуктором и спрейером в диапазоне 50…150 мм.
Индуктор работает следующим образом.
Подлежащий закалки валок устанавливается вертикально в специализированный станок. В начальный момент времени индуктор находится ниже валка. Запускается цикл подогрева и закалки валка - индуктор начинает двигаться вверх, включается источник питания, частота 50…175 Гц, происходит подогрев валка, индуктор доходит до верхней точки, после чего нагрев выключается, и индуктор опускается вниз. Таких проходов - подогревов индуктор делает необходимое количество раз, согласно технологической карте, пока температура на поверхности валка не станет равна 500…800°С, после чего происходит закалочный проход. На закалочном проходе индуктор двигается снизу вверх с включенным источником питания и спрейером 5. При закалке валков больших диаметров в индуктор необходимо вкладывать мощность порядка 1..3 МВт, следовательно, через индуктор и гибкие кабели для подключения источника питания с напряжением 800…1000 В потечет ток порядка 1…5 кА.
Предлагаемое конструктивное решение индуктора для закалки валков прокатных станов обеспечивает достижение поставленного технического результата: за счет унификации отдельных частей индуктора (галет), повышение ремонтопригодности, облегчение согласования источника питания с загрузкой и улучшение массогабаритных показателей.