Спосіб нагрівання заготовок

Реферат: Спосіб нагрівання заготовок включає розміщення заготовки у нагрівальному пристрої із підведенням теплового потоку або потоку енергії перпендикулярно до поздовжньої осі заготовки. Тепловий потік або потік енергії підводять з одного боку заготовки, яку обертають навколо її поздовжньої осі до досягнення кінцевої температури нагрівання. UA 105807 U (12) UA 105807 U UA 105807 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до металургії та машинобудування і може бути використана для нагрівання металу перед обробкою тиском або перед термічною обробкою. Відомий спосіб нагріву заготовок перед штампуванням [Патент України № 18627, МПК В21С 29/00. Спосіб нагрівання заготовок перед штампуванням / В.Я. Пряхін. - Опубл. 25.12.1997. Бюл. № 6], згідно з яким нагрівання заготовки здійснюється за допомогою трьох нагрівачів, розміщених з двох боків та знизу прямокутного корпусу, причому тепловий потік передається на заготовку через сипучий теплоносій. Спосіб призначений знизити енергозатрати за рахунок збільшення площі, через яку передається тепловий потік, але його суттєвим обмеженням є розсіяння теплового потоку та неможливість локального або градієнтного нагрівання заготовки, а також нагрівання декількох заготовок одночасно. Також відомий спосіб нагріву заготовок перед пресуванням [Патент РФ № 2151201, МПК C21D 1/42, Н05В 6/36. Способ градиентного нагрева и устройство для его реализации / С.А. Горбатков; Р.А. Бадамшин; Г.С. Невоструев. - Опубл. 20.06.2000. - Бюл. № 17], згідно з яким нагрів заготовок здійснюється у двох циліндричних секційних індукторах, причому нерівномірність (градієнтність) нагрівання забезпечується за рахунок почергового циклічного перемикання секцій індуктора. Обмеженням цього способу є можливість нагрівання лише для кабельних заготовок, що суттєво звужує діапазон його застосування. Крім цього, даний спосіб характеризується великими енерговитратами через використання одночасно двох індукторів, а також розміщенням нагрівальних секцій по всій поверхні індуктора, що робить спосіб досить матеріалоємним. Найбільш близьким аналогом до запропонованої корисної моделі, за результатом, що досягають, є спосіб нагрівання заготовок [Богданов В.Н. Применение сквозного индукционного нагрева в промышленности / В.Н. Богданов, С.Е. Рыскин; Под общ. ред. А.А. Фогеля. - М.: Машиностроение, 1965. - 96 с.], який містить розміщення заготовок в індукторі зі спиранням кінців заготовок на паралельних напрямних, підведення потоку енергії перпендикулярно до повздовжньої вісі заготовки за допомогою індуктора із Т-подібним залізним сердечником, а також повздовжнє переміщення заготовок. Технічним обмеженням цього способу є прогрівання заготовок лише з одного боку, що збільшує час нагрівання та втрати енергії на досягнення кінцевої температури. Використання двостороннього нагрівання, як правило, збільшує витрати енергії та енергоємність способу. В основу корисної моделі поставлена задача розробити спосіб нагрівання заготовок, в якому за рахунок введення нових дій досягають суттєвого зниження енерговитрат при нагріванні заготовок до заданої температури, що підвищує енергоефективність способу нагрівання. Для вирішення поставленої задачі в способі нагрівання заготовок, який містить розміщення заготовки у нагрівальному пристрої із підведенням теплового потоку або потоку енергії перпендикулярно до поздовжньої осі заготовки, згідно з корисною моделлю, тепловий потік або потік енергії підводять з одного боку заготовки, яку обертають навколо її поздовжньої осі до досягнення кінцевої температури нагрівання. Істотність та ефективність обертання заготовки навколо своєї поздовжньої осі полягає у економії енергії, яка витрачається за час нагрівання заготовки до кінцевої температури, за рахунок використання меншої кількості (тільки одного ряду) нагрівальних елементів. Спосіб виконують наступним чином. Приклад 1. Заготовку або декілька заготовок (матеріал - Сталь 20, довжина - 500 мм, діаметр - 35 мм) розміщують у нагрівальному пристрої з однобічним індукційним нагрівачем, що індукує поперечне електромагнітне поле. При цьому один кінець або обидва кінця заготовки закріплюють у супорті, що має можливість обертання завдяки кінематичному зв'язку із приводом. Індуктор має Т-подібний залізний сердечник для забезпечення локалізації нагріву в межах вузької зони довжиною 170 мм. Тобто здійснюється диференційне нагрівання, при цьому електромагнітний потік підводиться перпендикулярно до поздовжньої осі заготовки з одного її боку (потужність індуктора - 500 кВт, частота струму - 5 кГ, напруга - 380). Для нагрівання бічної поверхні необхідної по довжині ділянки заготовка (або заготовки) обертається навколо своєї поздовжньої осі до досягнення у центрі локальної зони (довжиною 170 мм) кінцевої температури нагрівання 1280 °C. Час нагрівання заготовки - 48 с, питомі витрати енергії - 350 кВт·ч/т. Приклад 2. Заготовку або декілька заготовок (матеріал - Сталь 40Х, довжина 80 мм, діаметр - 40 мм) розміщують у термічному нагрівальному пристрої методичного типу. Один кінець заготовки або обидва її кінця мають кінематичний зв'язок з приводом, що забезпечує обертання заготовки або 1 UA 105807 U 5 її кочення (або реверсійне кочення) по робочій площині пристрою. При цьому тепловий потік від подових горілок складає 100 кВт та підводиться перпендикулярно (з поду пристрою) до поздовжньої вісі заготовки з одного її боку. Обертання заготовки навколо своєї поздовжньої осі забезпечує нагрівання всієї заготовки тепловим потоком, що подається на її бічну поверхню, до кінцевої температури нагрівання 1250 °C. Час нагрівання заготовки - 76 с, питомі витрати енергії - 440 кВт·ч/т. У лабораторних умовах були проведені експериментальні дослідження, в яких визначали основні технічні характеристики та енерговитрати при різних способах нагрівання заготовок. Результати вимірювань наведено у таблиці. 10 Таблиця Результати вимірювань Час нагрівання Питомі витрати енергії, Економія енергії, % заготовки кВт·ч/т Найближчий аналог 45 500 За корисною моделлю (приклад 1) 48 350 42,8 За корисною моделлю (приклад 2) 76 440 13,6 Спосіб Таким чином, при застосуванні способу відбувається зниження енерговитрат та підвищується енергоефективність способу нагрівання заготовок до кінцевої температури. 15 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб нагрівання заготовок, який містить розміщення заготовки у нагрівальному пристрої із підведенням теплового потоку або потоку енергії перпендикулярно до поздовжньої осі заготовки, який відрізняється тим, що тепловий потік або потік енергії підводять з одного боку заготовки, яку обертають навколо її поздовжньої осі до досягнення кінцевої температури нагрівання. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2