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郑州高氏电磁感应加热设备有限公司

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发布时间:    信息编辑:郑州高氏    点击次数:

       为给从国外引进的精锻机配置加热设备,以便提供热毛坯进行精锻。研制了一套往复式工频感应加热炉。根据精锻工艺要求,毛坯加热温度1209℃,径向温差≤30℃,轴向温差≤9WC。所研制成功的往复式工频感应加热炉,其特点是采用工频电流进行感应加热,电流穿透深度较大,有利于厚壁毛坯的加热,不需使用变频设备,所用功率可以不受限制。采用短感应器,毛坯的质量压在辊子上,线圈不受力,寿命长,结构简单。毛坯在炉内作往复运动通过感应器,加热与均温交替进行,允许使用较高的功率密度,防止了加热时由于升温太快可能产生的内应力,也使毛坯的加热温度比较均匀。该炉子加热毛坯的直径为小300 -580mm,较大管壁厚210mm,加热温度1100 - 1200℃,感应器的功率900一1000kW。根据精段机公司提出的测温点,实测的毛坯径向温差小于30℃,轴向温差小于90℃,完全达到精锻工艺要求。
   
        1.感应加热炉


        往复式工频感应加热炉,炉子全长8.5m。毛坯经炉外辊道送入炉内的水冷辊道上,根据毛坯尺寸的不同,按规定的速度往复通过设置在炉体中间位置上的感应器而被加热。由于毛坯长度不同,考虑到毛坯在炉内辊道上必须同时有不少于两个辊子支撑,而将感应器设计为两种长度,短感应器的线圈长度为400mm,长感应器的线圈长度为500mm,辊子的中心距为698rnm,靠感应器两端的两个辊子中心距为940mm,可按感应器的长短,调节这两个辊子的中心距离。炉内辊道为“V”形水冷辊,“V”形辊的尺寸适应不同直径的毛坯。辊道驱动采用液压,通过液压马达、链轮与链条传动系统,使毛坯按规定的线速度在“V”形辊道上作直线往复运动。保温罩的外壳用钢板焊接而成,内里衬有150mm厚的硅酸铝纤维毡,炉底板上衬有轻质泡沫高铝砖,除“V”形辊子外,辊道裸露部分均用硅酸铝纤维毡覆盖,以减少高温毛坯对辊道的辐射热。保温罩中部的盖板可以方便地拆卸,以便感应器的更换吊装。


       炉门:为了保证炉体密闭,只设有一个炉门,冷、热毛坯均由这个炉门进出。炉门用钢板焊成,内里衬有硅酸铝纤维毡。在炉门上部设有升降炉门用的液压缸,速度为1500rnm/min。炉门两侧设有导向辊,以保证升降时的稳定性。


       感应器:由于毛坯直径的大小不同,配置了几台感应器,当加热不同尺寸时,只需更换相应的感应器。各个型号的感应器,其线圈均用圆孔偏心纯铜管绕制,为提高感应器的效率与减少外磁场的漏损,线圈外部装有用硅钢片叠成的导磁体。线圈在工作过程中自身会发热,须通水冷却。线圈内装有用耐热材料做成的衬套,衬套的外面包有一层硅酸铝纤维毡,这就起到耐热与隔热的作用。在感应器的两块端板上贴有一层硅酸铝纤维毡,以减少毛坯的辐射热,使用效果很好,保证了感应器的正常工作。


       传动系统:要使毛坯在炉内作往复运动,速度又可任意调节,采用了液压传动装置,因为液压传动具有结构紧凑、动作平稳、噪声小、易于实现无级调速等优点。液压站设在炉子的后部,感应电动机带动装在油箱上的变量液压泵。将压力为(4 -6)  x 10(6)Pa 的油通过电磁换向阀送到液压马达,使其旋转,再经过1:121的减速器带动链轮,驱动炉内水冷辊道转动,控制电磁阀的位置,可使液压马达作正反转,从而实现毛坯在炉内的往复运动。安装在回油管道中的电磁比例调速阀可任意改变液压马达的转速,使毛坯的往复速度在0. 8 - 6m/min 的范围内调节。为了保证在连续工作时油温不超过50℃,设有油冷却器。


       2.自动控制与保护


       毛坯在密闭的保温罩内往复运动和它的定位限位,这是往复式感应加热炉的一个重要问题,否则将影响到毛坯加热温度的均匀性。这个问题的解决是采用光电控制。装在炉子一侧的高压汞灯发出的光,由安装在炉子另一侧的光敏元件接收转变为电信号输出,控制传动部分的液压系统使毛坯实现往复运动。毛坯往复运动的定位限位是用光电控制与时间控制配合起来实现的,当毛坯运动前进到高压汞灯所在位置时,光源遮住,电路接通,经过时间继电器延时,打开接触器。使毛坯反向运动。调节时间继电器的延时时间,就可以控制毛坯在感应器内的位置和停留时间,保证毛坯轴向温度的均匀性。辊道的线速度测定是通过控制柜上速度显示器实现的,当辊道转动时脉冲发生器发出信号,通过数码管直接读出辊道的线速度,以便随时观察线速度变化情况。


       为了确保感应器安全运行,对感应器冷却水出水温度设了测温装置,用薄片型铂热电阻贴在出水管口上,并配以多点测温仪表进行监视,反应灵敏,能够准确指示和记录出水温度,当超温时能及时报警并切断电源。在感应器的两个端头装有光学测温头,在控制柜上的仪表显示出毛坯的加热温度,当毛坯在炉内发生过热的时候,就发出信号自动切断电源。因此,毛不会有过热的危险。


       3.供电系统


       10kV的高压电源通过可以频繁操作的真空断路器送至容量为1500kV·A、输出电压可在0-100%额定电压范围内无级有载调节的调压器,以保证电压稳定。然后通过1250kV.A的变压器输出525V的使用电压。感应器的供电停电是由额定电压1000V、额定电流4000A、适用于频繁操作的主接触器执行。毛坯加热过程中功率因数cos在不断地变化,为了将功率因数提高到0.9以上,使用电容器进行补偿。


       4.经济效果


      往复式工频感应加热炉的研制成功和投产使用,取得了较大的经济效益与社会效益。节省投资,降低生产成本。精锻机按产量需配置4台往复式工频感应加,与国外同样产量的三倍频感应加热炉相比较,其投资仅为引进费用的1/3。根据使用厂的统计核算,用往复式工频感应加热炉加热1t锻件毛坯的费用为油炉加热费用的26%,按年产量1万t锻件计算,节省的费用是很可观的。加热时间短,金属氧化少,环境污染小。由于感应加热速度快,金属的氧化皮厚度为0. 2 -0.3mm,占金属重量的0. 3%-0.5%,而油炉加热的氧化皮厚度达3 - 5mm,占金属重量的3%-4%,年产1 万t 锻件,可减少金属烧损300to若在精锻机上打空心圆柱形毛坯时,那样厚的氧化皮是不允许的。与用煤、油、气为燃料的加热炉相比较,感应加热炉不产生有害的气体和烟气,不污染环境,大大改善了工人的劳动条件。电耗小,加热效率高。这套往复式工频感应加热炉的热损失小,热效率高。感应器的电参数与结构合理,并选择了比较合理的加热工艺参数,所以该炉子的加热总效率较高,耗电量较小,毛坯的单位耗电量为330kW.h/t。加热温度均匀,锻件质量好。经过多次测温试验,该炉子加热的毛坯温度均匀,径向温差小于30℃,轴向温差小于90℃,保证了精锻机的锻件质量。