EOW May 2007

русский

проводника из углеродистой стали возрастает в 1,3 раза при увеличении температуры с 20 ºС (68 °F) до 550 ºС (1022 °F) и в 1,5 раза при увеличении температуры с 20 ºС (68 °F) до 900 ºС (1652 °F). определения количества тепла, необходимого для нагрева заготовки из углеродистой стали до температуры 550 ºС (1022 °F) и 900 ºС (1652 °F), можно (в качестве грубо-эмпирического метода) использовать значения удельной теплоемкости, равные 0,58 и 0,63, соответственно. При использовании этого метода теплосодержание проволоки, нагретой до 550 ºС (1022 °F), составляет 1,05 x кг/мин (2,31 x фунт/ мин), а проволоки, нагретой до 900 ºС (1652 °F) – 1,94 x кг/мин (4,27 x фунт/мин) (результат выражается в киловаттах). Когда значение теплосодержания изделия определено, следующий шаг заключается в том, чтобы определить величину выходной мощности блока питания путем установления зависимости теплопроизводительности индукционной установки от мощности блока питания. установка состоит из блока питания, системы нагревательного индуктора и устройств «согласования» нагревательного индуктора (и, соответственно, обрабатываемой проволоки) с блоком питания. Блок питания называют также преобразователем, инвертором или генератором. Он служит для преобразования трехфазного переменного тока частотой 50 или 60 Гц в однофазный переменный ток номинальной частотой от 250 Гц до 800 кГц. Блоки питания установок индукционного нагрева собираются на тиристорах или транзисторах и имеют мощность от 1 кВт до 4 МВт в широком диапазоне соотношения мощность- частота. Существуют также установки, в которых используются блоки питания, генерирующие токи двух различных частот. В используемых на практике установках, предназначенных для индукционного нагрева изделий из проволоки, система нагревательного индуктора состоит из свитой в спираль медной трубки. Трубка может иметь круглое, квадратное или прямоугольное сечение и зачастую снабжается дополнительной медной полосой, напаянной твердым припоем по внутреннему диаметру спирали. Длина индуктора и его внутренний диаметр, а также число витков и процент меди до свободного пространства вдоль внутреннего диаметра спирали – все это Таким образом, при Теплопроизводительность Типовая индукционная

имеет значение с точки зрения к.п.д. установки. Все блоки питания работают в о п р е д е л е н н о м диапазоне частот (например, 7- 11 кГц, 20-25 кГц или 40-50 кГц при н о м и н а л ь н о й рабочей частоте в 10 кГц, 25 кГц и 50 кГц, соответс твенно). Для того чтобы о б е с п е ч и т ь работу блока в этом частотном д и а п а з о н е , и н д у к т и в н о с т ь

Технологическая линия закалки и отпуска проволоки ▲

D²/25 секундам (где D = диаметр проволоки, мм). Поэтому минимальная длина индуктора получается равной D²M/25 (где М = скорость подачи проволоки, м/с). при термообработке изделий из проволоки малого диаметра, использование индуктора минимальной длины привело бы к излишне высокой плотности мощности (из-за слишком малой длины индуктора) и, как следствие, к снижению к.п.д. установки. Поэтому с целью повышения к.п.д. установок длину индукторов увеличивают. При этом сначала выбирается длина индуктора (определенного диаметра с учетом размеров проволоки), после чего рассчитываются значения других его параметров (напряжение на индукторе, число витков, процент меди до свободного пространства и др.) для оптимизации к.п.д. установки. В ходе расчетов первоначально выбранная длина индуктора может быть скорректирована для получения максимально возможного к.п.д. Термическая обработка проволочных изделий Внастоящее времяметодиндукционного нагрева применяется в самых различных технологических процессах производства изделий из проволоки (при обработке как отдельных нитей проволоки, нескольких параллельных нитей, так и свитых в канат нитей проволоки). В качестве примеров практического применения метода индукционного нагрева можно назвать нагрев перед волочением, нагрев перед заключением в оболочку (например, при производстве электрических кабелей с ПВХ изоляцией), термообработку проволоки (обычно – закалку, иногда с последующим отпуском), отжиг На практике, особенно

индуктора и его рабочее напряжение, а также величина емкости (в киловольт- амперах резистивных) колебательного контура блока подбираются соответственно диаметру и материалу подвергаемого обработке проводника, скорости его подачи и требуемой температуре нагрева. Говоря о к.п.д. установки индукционного нагрева, мы должны, прежде всего, обратить внимание на систему индуктора. Наиболее важным фактором, определяющим эффективность этой системы, является внутренний диаметр её медной спирали. Диаметр же медной спирали, в свою очередь, преимущественно подчинен механическим параметрам, связанным с используемым способом подачи, а также величиной вибрации проволоки и изменением ее химического состава (помимо диаметра проволоки и способа, используемого для соединения одной бухты проволоки с другой). В общем случае, чем ближе расположен индуктор к нагреваемому изделию, тем выше к.п.д. установки. На практике нередки ситуации, когда через один и тот же индуктор требуется пропускать проволоку различного диаметра. Производительность обработки проволоки меньшего диаметра ниже, однако такой компромисс может быть оправдан благодаря снижению капитальных затрат за счет использования меньшего количества типоразмеров индукторов и сокращения времени простоя оборудования при замене индукторов под заготовки различных диаметров. характеристикой конструкции индуктора является его длина. Теоретически для того, чтобы равномерно нагреть проволоку определенного диаметра до заданной температуры, требуется время, равное Другой важной

139

EuroWire – май 2007 г.