CS269647B1

CS269647B1 - A method of heating wires and rods and apparatus for performing the method

Info

Publication number: CS269647B1
Application number: CS89188A
Authority: CS
Inventors: Josef Prof Ing Drsc Rada; Oskar Kovarik; Ladislav Ing Krivacek; Jan Jakes
Original assignee: Rada Josef; Oskar Kovarik; Krivacek Ladislav; Jan Jakes
Priority date: 1989-01-11
Filing date: 1989-01-11
Publication date: 1990-04-11
Also published as: CS18889A1

Abstract

problém energeticky ekonomického ohřevu drátů a tyčí řeší způsob, při kterém se ohřívaný materiál, procházející ohřívací zónou, spojí nakrátko, čímž se vytvoří sekundární závit, do něhož se napětí indukuje střídavým magnetickým polem buzeným v primárním vinutí induktoru. Zařízení pro tento způsob je uspořádáno tak, že sestává z primárního vinutí induktoru a jádra induktoru, přičemž v dutině ládra induktoru je uložena tepelně izolační vložka induktoru, tvořená žáruvzdornou trubkou s tepelnou izolací a vnějSím kovovým pláštěm.The problem of energy-efficient heating of wires and rods is solved by a method in which the heated material passing through the heating zone is short-circuited, thereby creating a secondary winding into which voltage is induced by an alternating magnetic field excited in the primary winding of the inductor. The device for this method is arranged so that it consists of a primary winding of the inductor and an inductor core, wherein a heat-insulating insert of the inductor is placed in the cavity of the inductor core, formed by a refractory tube with thermal insulation and an outer metal sheath.

Description

Vynález se týká způsobu ohřevu drátů a tyčí v indukční ohřívací zóně a zařízení k provádění způsobu.The invention relates to a method of heating wires and rods in an induction heating zone and to an apparatus for carrying out the method.

Při dosavadním způsobu ohřevu drátů a tyčí se materiál vkládá do cívky induktoru, kde se elektromagnetická energie mění v ohřívaném materiálu v teplo. Nevýhodou tohoto způsobu jsou velké ztráty vznikající přeměnou elektrické energie na tepelnou.In the current method of heating wires and rods, the material is inserted into the inductor coil, where the electromagnetic energy is converted into heat in the heated material. The disadvantage of this method is the large losses caused by the conversion of electrical energy into heat.

Zařízení pro tento způsob ohřevu je tvořeno paralelním LC obvodem, a to kapacítou kondenzátoru a indukčnostní cívky induktoru, napájené měničem kmitočtu, příslušné měniče kmitočtu mají nízkou energetickou účinnost a omezený výkon.The device for this method of heating consists of a parallel LC circuit, namely the capacitance of the capacitor and the inductor inductor, powered by a frequency converter, the respective frequency converters have low energy efficiency and limited power.

' ·'·

Další známý způsob ohřevu materiálu je konduktivní ohřev, kde se ohřívaný materiál připojí na zdroj elektrického proudu, který se přímo v materiálu mění v teplo. Nevýhoda tohoto způsobu spočívá v problematice zavádění velkých proudů.Another known method of heating the material is conductive heating, where the heated material is connected to a source of electric current, which is directly converted into heat in the material. The disadvantage of this method lies in the problem of introducing large currents.

Zařízení k provádění způsobu jeou náročná na provedení rotujících přívodních ' elektrod s ohledem na velké napájecí proudy.Apparatus for carrying out the method is demanding on the design of the rotating supply electrodes in view of the large supply currents.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob ohřevu drátů a tyčí v indukční ohřívací zóně podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom; že ohřívaný materiál procházející ohřívací zónou se spojí nakrátko, čímž se vytvoří sekundární závit, do něhož se indukuje napětí střídavým magnetickým polem, buzeným v primárním vinutí induktoru.The above-mentioned disadvantages are eliminated by the method of heating wires and rods in the induction heating zone according to the invention, the essence of which consists in this; that the heated material passing through the heating zone is short-circuited to form a secondary thread into which a voltage is induced by an alternating magnetic field excited in the primary winding of the inductor.

Podstata zařízení k provádění způsobu spočívá v tom, že se skládá z primárního vinutí induktoru a jádra induktoru, přičemž v dutině jádra induktoru je uložena tepelně izolační vložka induktoru, tvořená žáruvzdornou trubkou a tepelnou izolací a vnějším kovovým pláštěm. Jádro induktoru je rozděleno na dvě poloviny, které jsou meandrovitě prostřídány. Vnější kovový plášt je opatřen přídavným ochlazením.The essence of the device for carrying out the method consists in that it consists of a primary winding of an inductor and an inductor core, wherein a thermally insulating inductor insert is placed in the cavity of the inductor core, formed by a refractory tube and thermal insulation and an outer metal shell. The core of the inductor is divided into two halves, which are meanderingly interspersed. The outer metal shell is provided with additional cooling.

Výhody docílené navrhovaným řešením spočívají zejména v tom, že lze tímto způsobem provádět ohřev drátů a tyčí libovolného průřezu pro celou řadu tepelně technologického zpracováni materiálu při vysoké energetické účinnosti, zařízení pro tento způsob ohřevu jsqu napájena přímo ze sítě o kmitočtu 50 Hz bez měniče kmitočtu, vzhledem k nízké účinnosti stávajících měničů kmitočtu přináší toto řešení výrazné úspory elektrické energie a odstraňuje nevýhody kontaktního přívodu rotujících elektrod.The advantages achieved by the proposed solution are in particular that in this way it is possible to heat wires and rods of any cross-section for a wide range of thermal processing material with high energy efficiency. Due to the low efficiency of existing frequency converters, this solution brings significant energy savings and eliminates the disadvantages of the contact supply of rotating electrodes.

příklad provedení vynálezu je znázorněn na výkresech, kde na obr. 1, 2 a 3 je znázorněno zařízení pro ohřev dvou materiálů, kdy je žádána malá vzdálenost os ohřívaných materiálů. Na obr. 1 je řez A-A zařízením podle obr. 2, na obr. 3 je znázorněn pohled 'S’. Na obr. 4, 5 a 6 je příklad provedení vynálezu s větší vzdáleností os dvou ohřívaných materiálů. Na obr. 4 je řez A-A zařízením podle obr. 5 a na obr. 6 je pohled ’S.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawings, in which FIGS. 1, 2 and 3 show a device for heating two materials, where a small distance between the axes of the heated materials is required. Fig. 1 is a section A-A of the device according to Fig. 2, Fig. 3 is a view 'S'. Figures 4, 5 and 6 show an example of an embodiment of the invention with a greater distance between the axes of the two heated materials. Fig. 4 is a section A-A of the device according to Fig. 5 and Fig. 6 is a view 'S.

Indukční ohřívací zóna je tvořena primárním vinutím 2 induktoru, jádrem 3 induktoru a sekundárním závitem. Sekundární závit je vytvořen ze dvou ohřívaných materiálů 1, které jsou spojeny nakrátko válci 8. Spojení nakrátko lze provést i jiným vhodným způsobem, např. elektricky vodivými kontakty, kladkami apod., ale i lázní tekutého kovu.The induction heating zone consists of a primary winding 2 of the inductor, a core 3 of the inductor and a secondary thread. The secondary thread is made of two heated materials 1, which are short-circuited by a cylinder 8. The short-circuit can also be made in another suitable way, e.g. by electrically conductive contacts, pulleys, etc., but also by a bath of liquid metal.

Ohřívaný materiál 1 je veden v tepelně izolační vložce induktoru, tvořené žáruvzdornou trubkou 4 s tepelnou izolací 5 a vnějším kovovým pláštěm 6. Jádro 3 induktoru je z transformátorových plechů, s výhodou navinutých z pásů, a je rozděleno na dvě poloviny, které jsou meandrovitě prostřídány tak, že jedna polovina jde od osy vlevo, druhá vpravo. Vnější kovový plášB 6 je s výhodou opatřen trubkou pro chlazení, event, chladicími Žebry. Tepelně izolační vložka je od jádra 3 oddělena vnější tepelnou izolací 7. Ohřívací zóny jsou s výhodou řazeny za sebou a výkon je rozdělen mezi jednotlivé fáze trojfázové sítě.The heated material 1 is guided in a thermal insulation insert of the inductor, formed by a refractory tube 4 with thermal insulation 5 and an outer metal shell 6. The core 3 of the inductor is made of transformer sheets, preferably wound from strips, and is divided into two halves which are meandering so that one half goes from the axis to the left, the other to the right. The outer metal shell B6 is preferably provided with a tube for cooling, possibly, cooling fins. The thermal insulation insert is separated from the core 3 by an external thermal insulation 7. The heating zones are preferably arranged one behind the other and the power is divided between the individual phases of the three-phase network.

Zařízení lze využít i pro ohřev jen jednoho materiálu χ. V tomto případě je jeden z ohřívaných materiálů χ nahrazen elektricky vodivou tyčí, která je s ohřívaným materiálem χ spojena nakrátko.The device can also be used to heat only one material χ. In this case, one of the heated materials χ is replaced by an electrically conductive rod, which is short-circuited to the heated material χ.

CS 269647 BlCS 269647 Bl

Zařízení pracuje tak, že dva ohřívané materiály 1^ jsou na vstupu a výstupu ohřívací zóny spojeny nakrátko pomocí válců 8, čímž se vytvoří sekundární závit, do něhož se napětí indukuje střídavým magnetickým polem buzeným v primárním vinutí 2 induktoru. vznikne tak závit nakrátko, kde procházející proud přímo ohřívá materiál 1. Za účelem snížení ztrát sáláním tepla, tj. zahřívání primárního vinutí 2 induktoru a jádra 3 induktoru,je ohřívaný materiál veden tepelně izolační vložkou induktoru.The device operates in such a way that the two heated materials 1 are short-circuited at the inlet and outlet of the heating zone by means of rollers 8, thus forming a secondary thread into which voltage is induced by an alternating magnetic field excited in the primary winding 2 of the inductor. This creates a short-circuit thread, where the passing current directly heats the material 1. In order to reduce heat radiation losses, i.e. heating the primary winding 2 of the inductor and the core 3 of the inductor, the heated material is guided by a thermal insulating insert of the inductor.

Vynález lze déle využít při žíhání, kalení, v řízených atmosférách, kalení do teplé lázně (patentování), pokovení, tepelných úpravách povrchu a při vytváření vrstev.The invention can be further used in annealing, hardening, in controlled atmospheres, hot bath hardening (patenting), plating, heat treatment of surfaces and in the formation of layers.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

A method of heating wires and rods in an induction heating zone, characterized in that the heated material passing through the heating zone is short-circuited to form a secondary thread into which voltage is induced by an alternating magnetic field excited in the primary winding of the inductor.

2. An apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized in that it consists of a primary winding (2) of an inductor and an inductor core (3), a thermal insulating inductor insert consisting of a refractory tube ( 4) with thermal insulation (5) and outer metal shell (6).

3. Device according to claim 2, characterized in that the inductor core (3) is divided into two halves, which are interspersed in a meandering manner.

4. Device according to items 2 to 3, characterized in that the outer metal shell (6) is provided with additional cooling. '