Строительные материалы

Индукционный нагрев стальных заготовок часто используют и для термообработки, например закалки. Закалка проводится с целью повышения твердости поверхностных слоев с сохранением мягкой сердцевины, что достигается при нагреве поверхностных слоев и быстром охлаждении в воздушной, масляной или водяной среде. Характеристики нагрева приведены в табл. 11.2.
Для сокращения расхода электроэнергии можно рекомендовать предварительный подогрев массивных изделий в газовых печах, что будет сопровождаться также увеличением глубины закаленного слоя.
11.8. ЭЛЕКТРОКОНТАКТИ ы й НАГРЕВ МЕТАЛЛОВ
Помимо индукционного, в кузнечно-прессовых цехах получил распростра нение электроконтактный метод нагрева металлов, имеющий ряд преимуществ перед другими методами, его стоимость на ЗО % ниже стоимости индукционного нагрева вследствие меньшего расхода электроэнергии, составляющего 300—350 кВтч/т. Стоимость оборудования в 1,5 ниже стоимости оборудования для индукционного нагрева.
Этот вид нагрева осуществляется непосредственной передачей тока от питающей сети к заготовке через рабочие контакты нагревательных установок. Практически этот способ нагрева заготовок постоянного, а иногда и переменного сечения может быть использован для всех операций обработки металлов давлением, а также и многих видов термообработки. Существуют установки, в которых нагрев цилиндрических и прямоугольных прутков и полос совме- щается с операциями пластичной деформации: гибкой, осадкой, плющением, отгяжкой, рубкой, навивкой спиральных ПруЖИН. Электроконтактный способ нагрева наиболее целесообразно про-
водить в массовом производстве. К недостаткам этого нагрева относят трудность в достижении равномерного нагрева концов заготовок, зажатых в медные или медно-графитовые контакты, и ограничение размеров заготовок, которое определяется отношением длины заготовки 1 к диаметру ‘1. При 141’ ‚ 1 КПД уменьшается до 50 %. Расход электроэнергии при нагреве коротких заготовок меньше (до 500—600 кВтч/т).
В качестве источников питания могут быть использованы источники постоянного и переменного тока промышленной и повышенной частоты. При нагреве постоянным током улучшается равномерность нагрева, так как ток равномерно распределяется по сечению проводника. Однако его применение ограничено возможностью получения постоянного тока большой силы, что усложняет и удорожает установку. При использовании повышенной или высокой частоты в заготовке индуцируются (наводятся) вихревые токи (токи Фуко), что позволяет осуществить комбинацию электроконтактного нагрева с индукционным. Однако использование токов высокой частоты усложняет и удорожает установку. Поэтому для питания установок чаще всего используют токи промышленной частоты.
190
Схема установки (пО Г. С. Ковреву)
приведена на рис. 11.9.
Заготовка З зажата в контактах
2 и 4, к которым подведено напряжение
от понижающего трансформатора.
Оптический пирометр 1
или другой какой-либо датчик
температуры включен в цепь усилятеля
5 таким образом, что при
увеличении температуры заготовки
напряжение на выходе усилителя
уменьшается. Это сопровождается
уменьшением напряжения на управляющем
электроде тиристора,
который закрывается, разрыва я первичную цепь тра нсформатора. При остывании заготовки усилитель увеличивает напряжение на управляющем электроде, и тиристор открывается. В цепи имеется два тиристора, по одному на каждый полупериод переменного напряжения.
Тиристоры используют и для автоматического регулирования
с изменением величины подводимого к заготовке напряжения.
Однако использование тиристоров в схемах питания электроконтактных установок снижает коэффициент мощности псследних,
а следовательно, и общий КПд.
Предельно допустимые продолжительности натрева т, исключающие перегрев или оплавление, в зависимости от диаметра заготовок :
Для нагрева в установке холодной заготовки массой М до температуры 12 необходимо подвести к ней количество теплоты, Дж
=
здесь с —средняя тегiлоемкость, Дж/(кг.°С); т —термический КПд установки. В соответствии с законом Джоуля—Ленца
= 121?т,
где / —сила тока в цепи, А; 1? —сопротивление материала заготовки, Ом; т —продолжительность нагрева, с.
Приравняв последние две формулы, получим, что
i = ‚7 Мс12/Г?тт1.
Выразим М и Г’ через линейные размеры заготовки:
м = руiiооо = р1/1000;
=
здесь 1 и б — длина и площадь поперечного сечения заготовки, см и сы2 Рп плотность нагреваемого материала, кг/сы’; р — среднее удельное электросопротивлен ие заготовки, Ом. см.
Рис. 11.9. Схема электроконтактной установки с тиристорным управлением