книги из ГПНТБ / Алферьевская О.Л. Контактный нагрев

Недостатком схемы является то, что после окончания цикла нагрева имеются три болванки, которые не могут одновременно быть пущены в дальнейшую обработку. Для устранения этого

для достижения конечной температуры, установка отключается на короткое время, одна нагретая заготовка удаляется, а на ее место подается холодная. Такую схему рационально применять, если необходимо нагревать большое количество болванок оди­ накового размера и качества.

Основной проблемой электрического контактного нагрева является создание трансформатора и обеспечение токоподвода к нагреваемым изделиям.

При токе до 50 ка следует обеспечить низкое активное и ре­ активное сопротивления токоподвода. Выполнить это требова­ ние тем труднее, чем больше отличаются размеры болванок, так как приходится применять гибкие кабели значительной длины. Рекомендуется в интересах оптимального к. п. д. при обеспече­ нии наибольшей надежности подбирать для данного агрегата болванки одинаковой длины.

Другой трудностью при разработке установок контактного нагрева является подвод тока от электрических контактов к на­ греваемому телу.

Конструкция контактных устройств оказывает значительное влияние на к. п. д. установки. Оптимальная форма контактов, правильный выбор силы сжатия и количества контактных за­ жимов обеспечивают однородное распределение тепла на кон­ цах болванки.

Как видно из рис. 6, удельный расход электроэнергии колеб­ лется от 240 до 400 квт-ч/т или от 206000 до 345000 ккал/т;

к. п.д. составляет 60—95% при ширине сторон болванок от 25

до 130 мм и длине 600, 1000 и 10000 мм.

С начала применения контактного нагрева были предложе­ ны и испытаны многочисленные контактные устройства. Из них практическое применение нашли два типа: с лобовыми контак­ тами и с лобовыми и боковыми устройствами (рис. 7). В устрой­ ствах первого типа контакты осуществляются толстыми медны­ ми пластинами, срок службы которых настолько велик, что их износ можно не учитывать. Механическая часть нагреватель­ ного устройства имеет простую конструкцию.

Недостатком контактного устройства такого типа является непригодность его в простом исполнении для обработки тонких и длинных заготовок без особых поддерживающих устройств, применение которых усложняет установку. Большие мощности вызывают под контактами сильные перегревы.

Контактные устройства второго типа дополнительно к лобо­ вым контактам имеют по четыре боковых с каждой стороны.

10

Рис. 6. Удельный расход энергии в квт/ч при контактном и индукционном нагреве

а

Рис. 7. Устройство для контактного нагрева

а — с лобовыми контактами; б — с лобовыми и боковы­ ми контактами

11

Такое устройство гарантирует более равномерное распреде­ ление тока на концах болванки, благодаря чему исключается их перегрев и повышается к. п. д. установки. Боковые контакты частично компенсируют аксиальную нагрузку от торцевых кон­ тактов, что позволяет производить нагрев тонкого длинного ма­ териала без дополнительных вспомогательных устройств.

Трансформатор остается включенным на полную мощность на протяжении всего цикла нагрева. Дроссельные катушки для такого устройства не нужны.

В последующих главах приведено описание установок для контактного нагрева, разработанных различными фирмами.

УСТАНОВКИ ДЛЯ КОНТАКТНОГО НАГРЕВА БОЛВАНОК

Первая в Европе установка для контактного нагрева болва­ нок длиной 1,5 ж и размером сторон 70 мм была установлена в начале второй мировой войны на заводах фон Моос в Лю­

церне.

На рис. 8 и 9 показана установка, разработанная несколько лет тому назад Бохумским Сталелитейным Союзом и находя­ щаяся в эксплуатации более двух лет. Она состоит из двух на­ гревательных агрегатов с трансформаторами мощностью по 1500 ква и предназначена для обработки болванок со стороной от 50 до 70 мм, длиной до 2 м. Установка имеет только лобовые контакты. Заготовки передвигаются и прижимаются к контак­ там при помощи пневматического устройства. В начале заго­ товка попадает на ролики трех стоящих друг за другом направ­ ляющих вилок, которые перемещаются в вертикальном направ­ лении. Направляющие вилки поднимают заготовку к контактам и после того, как она будет зажата, опускаются в исходное по­ ложение. Затем нагретая заготовка падает на косые скаты, на­ ходящиеся между направляющими вилками, и попадает на раз­ грузочный рольганг. Ток от трансформатора, расположенного под установкой, к первому контакту подается трубчатыми токоподводами, а ко второму — ленточными.

г

Рис. 8. Установка для контактного нагрева болванок

/ — ход контакта; 2 — подвижная зажимная головка; 3 — при­ соединение сжатого воздуха к контактной муфте; 4 — болванка;

..................... 5 — неподвижный, зажим.......................

12 ~

Первичная обмотка трансформаторов имеет воздушное охлаж­ дение, вторичная — водяное. С первичной стороны трансформа­ тор может переключаться ступенями по 250 в в пределах 3— 5 кв, что позволяет нагревательным устройствам работать при напряжениях от 22 до 40 в при токе до 40000 а. Каждая нагре­ вательная установка имеет ограничительный дроссель (300 а, 5000 в), который включается в момент включения агрегата и

тогда, когда концы заготовок нагреваются больше чем их сере­ дина. Мощность установки понижается при этом на 80%, а ко­ эффициент мощности с 0,72 до 0,30.

На рис. И дана схема размещения агрегатов установки для нагрева заготовок квадратного сечения со сторонами от 40 до 100 мм, находящаяся в эксплуатации на одном из прокатных заводов.

Установка состоит из двух агрегатов; в дальнейшем преду­ смотрен третий.

Подлежащие нагреву болванки на складе предварительно сортируются и взвешиваются. От весов они транспортируются

13

с помощью подвижного колосника, который составляет одно из

устройство, с помощью которого болванки автоматически рас­ пределяются по обоим агрегатам. Попадание в агрегат слиш­ ком длинных или слишком коротких болванок предотвращает­

Загрузочный механизм работает следующим образом: нахо­ дящаяся на подающем рольганге болванка вводится в горизон­ тальном положении в нагревательное устройство. Несколько пневматических упоров, приводимых в действие системой рыча-

14

Как видно из таблицы, к.п.д. при размерах заготовки 60 X 60 X 3000 мм достигает 84% • Эта величина очень высока, так как установка допускает большой диапазон изменений дли­ ны болванки до 1: 5 и стороны квадрата до 1 : 2,5.

Рис. 13. Установка для контактного нагрева болванок. Толщина. заготовок квадратного сечения 40-н75 мм

Установка фирмы ВВС (рис. 13) для обработки болванок длиной 1.2—2,5 м при нагреве заготовок максимальной длины имеет к.п.д. 90% вследствие ограниченного предела изменений длины заготовок, что позволяет осуществить токоподвод с ма­ лым индуктивным сопротивление. К контактным зажимам ток подводится, гибким водоохлаждаемым кабелем. Трансформатор помещен в середине установки.

Рис. 14. Установка для контактного нагрева бол­ ванок

Установка для нагрева квадратных заготовок 70Х70Х Х6000 мм (рис. 14) рассчитана на производительность 30 т/ч. Состоит она из 6 агрегатов мощностью по 2500 ква. Так как нагреваются болванки одинакового размера, то загрузка произ­ водится со средины агрегатов. Для этой цели предусмотрено

16

устройство для отклонения лобовых контактов. Такой вид обслу­ живания обеспечивает наименьшие простои. Болванки по отдельным агрегатам распределяются автоматически с помощью поперечного транспортера. Неизменная и сравнительно большая длина болванок из быстрорежущей стали, имеющей сравнитель­ но высокое электрическое сопротивление, создает благоприятные условия для передачи энергии. Поэтому установка имеет высо­ кий электрический к. п. д.

Проведенный для этого случая экономический расчет пока­ зал, что такая установка вполне может конкурировать с газо­ выми печами. Поверхностный слой на нагреваемых болванках не обезуглероживается. Это преимущество не может быть эко­ номично достигнуто при любом другом методе нагрева.

На рис. 15 приведена принципиальная схема автоматиче­ ской электрической установки для нагрева болванок размером

50 X 50 X 2500 мм.

Установка состоит из четырех нагревательных агрегатов 6а—Ы. Болванки подаются на загрузочный стол /, где для проверки их длины установлено оптическое или механическое контрольное устройство 2. Годные по длине болванки подаются поперечным таскателем 3 на рольганги 5а—5d, откуда они по­ ступают в один из нагревательных агрегатов. После нагрева болванки при помощи гидравлического устройства 5е, располо­ женного в середине рольганга, подаются на прокатку. Перед установкой размещены аппаратура высокого напряжения 4, 9, щит управления автоматикой 7 и 8 — пульт управления уста­ новкой.

УСТАНОВКИ ДЛЯ КОНТАКТНОГО НАГРЕВА ПРОВОЛОКИ

Фирма Metals and Controls line (США) провела исследова­ ния с целью определения наиболее экономичного способа отжи­ га проволоки. В результате было установлено, что рекристаллизационный отжиг биметаллической стальной проволоки с медным покрытием в камерной печи не обеспечивает удовлет­ ворительного качества проволоки, которая под действием соб­ ственного веса деформируется в местах соприкосновения вит­ ков.

Отжиг путем непрерывного пропускания проволоки через печь не экономичен из-за малой скорости и значительных габа­ ритов оборудования.

Наиболее экономичным способом нагрева был признан кон­

' _____ .

компенсирует изменение поперечного сечения и частичное изменение удельной теплоемкости. При параллельном включе­ нии нагреваемой проволоки (рис. 16) образуются две ветви: подогревающая и отжигающая. Поскольку напряжения на их концах равны, расчет ведется в следующем порядке. Сначала путем подстановки различных значений длины зоны подогрева (/i) определяют величину тока (Л) и напряжение (U) для по­ лучения требуемой температуры подогрева. Затем, используя

(U) расчитывают величину тока (/2) и длину зоны отжига (/2 ), необходимые для достижения температуры (t2).

Схема параллельного включения

Распределение температуры по длине проволоки при после­ довательном соединении показано на рис. 17 и 18. Кривая в соответствует нагреву до температуры 673° С при длине прово­ локи 1,52‘ж. По этой кривой можно найти точку, где материал

достигает температуры рекристаллизации, и длину, на которой он имеет более высокую температуру. При отжиге представля­ ют интерес только те кривые, которые достигают и превышают температуру рекристаллизации, т. е. лежащие ниже кривой с.