Спосіб індукційного нагріву металевої обичайки

Изобретение относится к индукционному нагреву и может быть использовано для нагрева металлической обечайки из ферромагнитного материала. Известен способ индукционного нагрева трубы, включающий односторонний нагрев с помощь обмотки спирального индуктора, размещенного снаружи трубы и индуктирующего в ней ток [Кувалдин А.Б. "Индукционный нагрев ферромагнитной стали" - М., "Энергоатомиздат", 19880 с. 48, рис.2.2]. Недостатком известного способа является то, что труба нагревается только с одной стороны, в результате чего способ нагрева трубы отличается длительным временем нагрева. Известен способ индукционного нагрева металлической обечайки, включающий односторонний нагрев с помощью цилиндрического индуктирующего витка, размещенного внутри металлической обечайки и индуктирующего в ней ток [Слухоцкий А.Е.,, Рыскин СЕ. "Индукторы для индукционного нагрева" - Л., "Энергия", 1974, с. 103, рис. 7-1]. Недостатком известного способа является то, что металлическая обечайка нагревается только с одной стороны, в результате чего способ нагрева отличается длительным временем нагрева. Известен способ локального индукционного нагрева изделий, например труб, включающий двусторонний нагрев с помощью наружного и внутреннего проводников, индуктирующих ток в изделии во взаимно противоположных направлениях [Авт.св. СССР № 998537, кл. С 21 D 1/10, бюллетень "Открытия, изобретения", 1983, №7, с. 169]. Индуктирущие проводники выполнены в виде плоской петли. Недостатком известного способа является то, что при нагреве металлической обечайки с толщиной меньше суммы двух глубин проникновения магнитного потока в ее материал, в обечайке происходит частичная компенсация направленных встречно электрических токов, в результате чего снижается плотность тока в обечайке. Вследствие этого уменьшается количество выделяемого в обечайке тепла и увеличивается время ее нагрева. Кроме того, выполнение индуктирующих проводников в виде плоской петли не обеспечивает максимальной плотности магнитного потока, пронизывающего обечайку. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу, выбранному в качестве прототипа, является способ нагрева рулона стальной ленты, включающий двусторонний нагрев с помощью внешней и внутренней обмоток спирального индуктора, подключенных к источнику переменного тока [Кувалдин А.Б. "Индукционный нагрев ферромагнитной стали" - М., "Энергоатомиздат", 1988, с. 143, рис. 5-6]. Нагрев по известному способу металлической обечайки с толщиной больше суммы двух глубин проникновения магнитного потока в ее материал отличается тем, что магнитные потоки внутренней и наружной обмоток частично объединятся в общий магнитный поток, при этом плотность тока на внешней поверхности обечайки снижается и увеличивается время нагрева. Кроме того, этот вариант является нетехнологичным в изготовлении из-за большого расхода материала металлической обечайки. Недостатком известного способа нагрева металлической обечайки из ферромагнитного материала является то, что при двустороннем нагреве металлической обечайки с толщиной меньше суммы двух глубин проникновения магнитного потока в ее материал в случае согласного направления токов во внешней и внутренней обмотках спирального индуктора происходит частичная компенсация направленных встречно индуцированных в обечайке электрических токов. Это приводит к снижению плотности тока в обечайке, снижению выделяемого в обечайке тепла и увеличению времени ее нагрева. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ индукционного нагрева металлической обечайки из ферромагнитного материала, в котором при толщине нагреваемой обечайки меньше суммы двух глубин проникновения магнитного потока в ее материал, обеспечивается суммирование магнитных потоков, созданных внешней и внутренней обмотками спирального индуктора, увеличивается плотность индуктированного им электрического тока, за счет чего увеличивается количество выделяемого в обечайке тепла и уменьшается время ее нагрева. Согласно изобретения поставленная задача достигается тем, что в способе индукционного нагрева металлической обечайки из ферромагнитного материала, включающем двусторонний нагрев с помощью внешней и внутренней обмоток спирального индуктора, подключенных к источнику переменного тока, толщину металлической обечайки выбирают меньше суммы двух глубин проникновения магнитного потока в ее материал, а ток в обмотках спирального индуктора направляют встречно. Выполнение индуктора в виде многовитковых спиральных обмоток обеспечивает суммирование магнитных потоков каждого витка обмотки в общий магнитный поток, пронизывающий обечайку. Вследствие встречного направления тока в обмотках спирального индуктора их магнитные потоки суммируются в обечайке, увеличивается плотность магнитного потока и плотность индуктированного им электрического тока. Это приводит к увеличению количества выделяемого в обечайке тепла и уменьшению времени ее нагрева. На фиг.1 показана схема реализации заявляемого способа индукционного нагрева металлической обечайки; на фиг.2 - схема распределения магнитных потоков в металлической обечайке, толщина которой меньше суммы двух глубин проникновения магнитного потока в ее материал. Металлическую обечайку 1 из ферромагнитного материала нагревают с помощью внешней 2 и внутренней 3 обмоток спирального индуктора. Спиральные обмотки 2 и 3 имеют однонаправленную навивку и электрически соединены между собой встречно. Это обеспечивает встречное направление тока в обмотках 2 и 3, то есть, если в обмотке 2 ток направлен "от нас", то в обмотке 3 ток направлен "к нам". Электрический ток, проходя по спиральной обмотке 2, создает вокруг нее магнитный поток, состоящий из наружной ФнI и внутренней ФІв частей. Внутренняя ФІв часть магнитного потока проникает в металлическую обечайку 1 на глубину dІ и индуктирует в ней электрический ток, который согласно правила правой руки направлен "от нас". Электрический ток, проходя по спиральной обмотке 3, создает вокруг нее магнитный поток, состоящий из наружной ФнІІ и внутренней ФвІІ частей. Наружная часть ФнІІ магнитного потока проникает в металлическую обечайку 1 на глубину dІІ и индуктирует в ней электрический ток, который согласно правила правой руки направлен "от нас". Так как толщина металлической обечайки 1 меньше суммы двух глубин проникновения магнитного потока в ее материал (S