BG60468B1 - Индукционна пещ за нагряване и хомогенизиране на температурата при горещо валцуване на тънки стоманени ленти - Google Patents

Abstract

Пещта е предназначена за металообработването. С нея се осигурява хомогенна температура, нагодена към следващите етапи на валцуването. Лентата е с дебелина, по-малка от 30 мм. Пещта се състои от поредица бобини, поставени в изолационен материал на индуктори и захранвани от честотни преобразуватели. Между бобините са монтирани подаващи ролки. Към всеки индуктор са предвидени магнитопроводи, разпределени по двойки и с възможност за преместване напречно или успоредно на посоката на движение на лентата. Челните повърхнини на бобините са успоредни помежду си и перпендикулярни на равнината на лентата и посоката на движението й, като лентата е разположена надлъжно във вътрешността на всяка бобина и се пресича от магнитен поток, успореден на равнината й и на посоката на движението й. Дължината на всяка бобина е по-малка от 500 мм.

Description

Настоящото изобретение се отнася до индукционна пещ за нагряване и хомогенизиране на температурата при горещо валцуване на тънки стоманени ленти, произведени чрез непрекъснато леене и преминали през етап на първоначално валцуване.

Известно е използването на индукционни пещи със средна честота в стоманопреработващата промишленост. Те се използват като вариант на газовите пещи за нагряване на плоски заготовки (сляби) с дебелина повече от 100 мм, но приложението им за плоски заготовки с дебелина по-малко от около 30 мм се ограничава до термична обработка на краищата, за да се компенсира естественото охлаждане, което, тъй като е по-голямо отколкото в централните зони, води до понижаване на температурата и образуване на пукнатини в краищата на лентите. Тази индукционна обработка на краищата се осъществява с помощта на С-образни индуктори, които обхващат само крайните зони на лентата по време на движението й напред и не могат да бъдат разглеждани точно като индукционни пещи.

Индукционните пещи за плоски заготовки включват поредица от индуктиращи бобини с тороидна форма, в които плоската заготовка се движи напред последователно между две бобини, като в тях има поставени задвижващи и/или свободни ролки, служещи за подаване на посочената заготовка. Размерът на бобините в посоката на движение е от порядъка на около 900 мм.

От друга страна, инсталациите са предназначени за непрекъснато производство на стоманена лента по метода на непрекъснатото леене, за да се получи като краен продукт така нареченият “рулон” или стоманени пластини, нарязани на предварително определени дължини, при което е необходимо лентите в междинен етап на горещо валцуване да се нагряват едновременно до температура за хомогенизиране в индукционни пещи за достигане на необходимата температура на крайните етапи на валцуване [1, 2, 3].

Използването на известните индукционни пещи за плоски заготовки не може да даде очакваните резултати, тъй като е възможно запъване на лентата и удрянето й в бобините вследствие на нейната ниска твърдост в сравнение с плоските заготовки, притежаващи поголяма дебелина. Освен това лентата изисква при хомогенизиране на температурата в някои зони, разположени така, че да бъдат локализирани по всяко време, нагряването да бъде по-силно при осигуряване на по-висок интензитет на магнитното поле. Това не се изисква при плоските заготовки, тъй като температурата е по-хомогенна вследствие на повишената дебелина.

Задача на изобретението е да се създаде индукционна пещ за нагряване и хомогенизиране на температурата на получени чрез непрекъснато леене стоманени ленти, притежаващи дебелина по-малка от 30 мм, валцувани вече частично на горещо така, че лентата да е нагрята хомогенно до температурата, необходима за последващите етапи на завършване на валцуването, без да се появяват посочените по-горе недостатъци.

Индукционната пещ се състои от поредица бобини, всяка от които е поставена в изолационен материал на индуктор, захранван отделно от един или повече честотни преобразуватели, като през поредицата последователно се движи лента, която се носи и задвижва от двойки ролки, разположени между всяка бобина и следващата я бобина, като съгласно изобретението, бобините са разположени една до друга и челните им повърхнини са успоредни помежду си и перпендикулярни на равнината на лентата и посоката на движението й, като лентата е разположена надлъжно във вътрешността на всяка бобина така, че създаденият от бобините магнитен поток при пресичане на лентата има посока, успоредна на равнината на лентата и на посоката на движението й, при което размерът на всяка бобина в посока на движението на лентата е по-малък от 500 мм и към всеки индуктор са монтирани магнитопроводи, разделени по двойки поне от горната или долната страна на равнината, определена от лентата.

Съгласно едно предпочитано конструктивно решение на изобретението всеки магнитопровод е монтиран съосно на съответния магнитопровод от другата двойка в противоположната страна на лентата, като магнитопроводите са изпълнени от пакети магнитна стомане2 на ламарина, като или всички са разположени неподвижно в близост до страничните ръбове на лентата, или за предпочитане подвижно в напречна посока спрямо лентата, а е възможно също и перпендикулярно на равнината на самата лента за по-добро разпределение на енергията в зоните, където се изисква по-високо загряване, когато магнитопроводите са монтирани подвижно, могат да бъдат предвидени винтови приспособления за регулиране положението на магнитопроводите чрез външни управляващи ръчни колела или управляващи устройства за автоматично придвижване, съединени със средства за обработване на данни за скоростта, температурата и дебелината на лентата, отчитани от датчици в началото на пещта, както и на температурата на изхода й.

Предимствата на изобретението се състоят в осигуряване на хомогенно нагряване на ленти с дебелина по-малка от 30 мм при горещо валцуване. Едновременно с това се изисква ниска инсталирана мощност и се постига малък енергиен разход.

Изобретението се пояснява по-подробно със следващия по-долу пример и от приложените фигури, от които:

фигура 1 представлява частичен, схематичен страничен изглед на нагревателния елемент на пещта;

фигура 2 - напречно сечение, направено по линията П-П от фиг. 1.

При разглеждане на фигурите се вижда, че фиг. 1 схематично представлява част от пещта съгласно изобретението в посока на движение на лентата 1 и по-точно, само един нагревателен елемент от самата пещ, съдържащ бобина 2, имаща по същество правоъгълно напречно сечение със закръглени краища (фиг. 2), която оформя индуктор 3 заедно с огнеупорния материал, в който е поставена. Както се вижда от фиг. 1, лентата 1 преминава през вътрешното пространство надлъжно на всяка бобина 2, чиято ширина на напречното й сечение, както може да се очаква, няма да бъде по-малка, отколкото максималната дебелина на лентата. Лентата се задвижва от ролки 10, разположени между всеки нагревателен елемент или бобина и следващия нагревателен елемент. Всички ролки 10 могат да бъдат двигателни или някои от тях могат да бъдат паразитни.

През индуктора 3, включващ бобината 2, последната се захранва от едната си страна с помощта на подходящи проводници 6, обикновено наричани “сборни” шини от източник с определени мощност и честота, по-специално един или няколко преобразуватели /непоказани/. Изгодно е честотата да бъде постоянна, подаваната мощност да се променя в съответствие с енергията, необходима за нагряването, в зависимост както от температурата на лентата в началото на пещта, така и от дебелината й, с помощта на по-фино регулиране на температурата на изхода на пещта. В противоположния край на бобината, срещу захранващия проводник 6, може да се поставят колектори за подвеждане и отвеждане на охлаждащата вода, обозначени общо със 7 на фиг. 2 и свързани с индуктора.

Съгласно изобретението към всеки индуктор се монтират два магнитопровода 4, съставени от пакети стоманена ламарина, за насочване на магнитния поток така, че той да се концентрира в посока, успоредна на движението напред на лентата 1. В зоната на лентата 1, където концентрираният поток се затваря, се създава поток с по-висок интензитет и оттук се получава по-силно нагряване. Магнитопроводите са представени под формата на две двойки-една горна и една долна. Магнитопроводите 4, принадлежащи към горната двойка, съответстват на магнитопроводите 4' на долната двойка, като магнитопроводите са свързани два по два от всяка страна на лентата 1 и са съосни на оста, минаваща през лентата и бобината. Магнитопроводите 4 и 4' нормално се разполагат в близост до краищата на лентата 1, точно там, където се изисква по-голяма енергия за нагряване.

Както е показано на фиг. 2, магнитопроводите могат да бъдат премествани първо в напречна посока, за да следват промените в размерите на лентата по ширина, или в повътрешни зони с по-ниска температура /студени петна/. Възможно е също те да бъдат измествани в перпендикулярна посока спрямо равнината на лентата 1, за да се осигури позициониране в посока на височината, което е в зависимост не само от дебелината на лентата, но също и от енергията, която може да се концентрира.

На фиг. 2 двете двойки магнитопроводи 4, 4' са монтирани, като всеки елемент е срещуположен на присъединения елемент от дру гата двойка, към вътрешна резбова втулка /муфа/, навита върху винтове 9, задвижвани отвън с помощта на съответни управляеми ръчни колела 5,5'. Винтовете 9, 9' имат на половината от дължината си резба с дадена посока, а на другата им половина резбата е в противоположна посока така, че движението на двата магнитопровода от всяка двойка да бъде симетрично и самоцентриращо се при всяко манипулиране с принадлежащото ръчно колело. Освен това винтовете 9 и 9' могат, за предпочитане, да бъдат свързани в централния им участък с повдигащо и спускащо приспособление, което също може да се управлява с външни ръчни колела 5а, 5а’. Последните могат да бъдат фиксирани съответно към винтовете 11, 11', които са перпендикулярни на винтовете 9, 9’ и всеки от тях преминава през отвор под прав ъгъл спрямо надлъжната ос на винтовете 9, 9'.

Може да се осигури пълен автоматичен контрол на позициониране на магнитопроводите 4, 4' както в напречна посока, така и по височина. Вместо да се действа с ръчни колела, може да се използват стъпкови електродвигатели, които са съединени с управляващ блок, пригоден да обработва направо в реално време сигналите за температурата, скоростта и дебе10 лината на лентата, които се получават на входа на пещта. По този начин във всеки момент може да се получи оптимално нагласява не на магнитопроводите за по-ефективна работа на 5 индукционната пещ.

Пример.

Монтира се индукционно-пещна инсталация съгласно изобретението с бобини с подходящ размер по дължина, например не поголеми от 500 мм, съоръжена с двойка магнитопроводи, свързани с всеки индуктор. Основните данни за инсталирана мощност, броя на индукторите, честотата и размера на канала на бобината по височина, както и получените данни за енергийния разход в съответствие с напречното сечение на лентата и скоростта й на подаване, ефективността на индукторите и т.н., са представени в следващата таблица, на която са показани също съответствуващите данни за известна индукционна пещ за нагряване на плоски заготовки, при която само размерът на бобините в посока на движение на лентата е намален, без обаче да се поставят магнитопроводи. Енергийният разход се установява за най-високата скорост на лентата при повишаване на температурата /Δ Т/ от около 150°С и за най-ниската скорост при ΔΤ от около 300°С.

Таблица

	С магнитопроводи съгласно изобретението	Без магнитопроводи
Инсталирана мощност /МВт/	16	21
Честота /кХц/	6	10
Брой на индукторите	20	26
Канал на индуктора /височина в мм/	65	55
/Отвор/
Енергиен разход
/кВт ч/т - ΔΤ = 150°С - 300°С/
15 х 1050 мм V» 0,19 м/сек	127	168
15 х 1050 мм V - 0,237 м/сек	79	127
25 х 1330 мм V - 0,086 м/сек	100	169
25 х 1330 мм V - 0,143 м/сек	42	96
20 х 1330 мм V - 0,11 м/сек	110	177
20 х 1330 мм V - 0,178 м/сек	50	106
Ефективност на индукторите
25 х 1330	80%	79%
15 х 1330	79%	67%

Както се вижда от данните, дадени за пещната инсталация съгласно изобретението, може да се предвиди не само намаление на инсталираната мощност, но също се постигат по-нисък енергиен разход при едни и същи напречно сечение и скорост на лентата, както и по-добра ефективност на индукторите.

Възможни са добавки или изменения в описаното по-горе конструктивно решение на индукционната пещ съгласно изобретението, без да се излиза от обхвата му. От друга страна, няма ограничение за броя на бобините или нагряващите елементи, подредени един след друг и изграждащи пещта.

Claims (7)

1. Индукционната пещ за нагряване и хомогенизиране на температурата при горещо валцуване на тънки стоманени ленти, състояща се от поредица от бобини, всяка от които е поставена в огнеупорен материал на индуктор, захранван отделно от един или повече честотни преобразуватели, като през поредицата последователно се движи лентата, която се носи и задвижва от двойки ролки, разположени между всяка бобина и следващата я, характеризираща се с това, че бобините (2) са разположени една до друга и челните им повърхнини са успоредни помежду си и перпендикулярни на равнината на лентата (1)и посоката на движението й, като лентата (1) е разположена надлъжно във вътрешността на всяка бобина (2) така, че създаденият от бобините (2) магнитен поток при пресичане на лентата (1) има посока, успоредна на равнината на лентата (1) и на посоката на движението й, при което размерът на всяка бобина (2) в посока на движението на лентата (1) е по-малък от 500 мм и към всеки индуктор (3) са монтирани магнитопроводи (4,4), разделени по двойки поне от горната или от долната страна на равнината, определена от лентата (1).

2. Пещ съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че всеки магнитопровод (4,4) е монтиран съосно на съответния магнитопровод от другата двойка в противоположната страна на лентата (1), като магнитопроводите (4,4) са изпълнени от пакети магнитна стоманена ламарина.

3. Пещ съгласно претенции 1 и 2, характеризираща се с това, че всички магнитопроводи (4, 4) са разположени неподвижно в близост до страничните краища на лентата (1).

4. Пещ съгласно претенции 1 и 2, характеризираща се с това, че магнитопроводите (4, 4) са монтирани неподвижно в напречна посока на лентата (1).

5. Пещ съгласно претенции 1, 2 и 4, характеризираща се с това, че магнитопроводите (4, 4) са подвижни в посока, перпендикулярна или успоредна на равнината на лентата (1).

6. Пещ, съгласно претенции 1, 2, 4 или 5, характеризираща се с това, че включва винтови приспособления (9, 9', 11, 11) за регулиране положението на магнитопроводите (4, 4) чрез външни управляеми ръчни колела (5, 5\ 5а, 5а’).

7. Пещ съгласно претенции 1, 2, 4 и 5, характеризираща се с това, че включва управляващи устройства за автоматично придвижване на магнитопроводите (4,4), съединени със средства за обработване на данни за скоростта, температурата и дебелината на лентата, които се подават от датчици в началото на пещта, както и за температурата на изхода й.