Исследование нагрева стальной цилиндрической заготовки с дискретным проталкиванием

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИИ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)
Кафедра электротехнологической и преобразовательной техники
ОТЧЕТ ПО ПРАКТИЧЕСКОМУ ЗАДАНИЮ №3
по дисциплине «Моделирование индукционных технологий»
Тема: исследование нагрева стальной цилиндрической заготовки c
дискретным переталкиванием.
ВАРИАНТ №5
Выполнилл: студент гр. 5401
Демирчев П.П.
Проверил: преподаватель
Чмиленко Ф.В.
Санкт-Петербург
2020
Цель работы:
Изучение изменения электрических параметров индуктора в процессе нагрева
заготовки с дискретным переталкиванием; сравнение статического и дискретного режимов
нагрева.
Теоретические сведения:
В нагревателе методического действия размещаются друг за другом несколько
относительно коротких заготовок. По мере нагрева они выталкиваются одна за другой и
заменяются «холодными». В процессе нагрева каждая заготовка перемещается через
определенные заданные промежутки времени на длину одной заготовки и таким образом
проходит через весь индуктор.
Недостатками такой конструкции являются: невозможность нагрева одиночных
заготовок, сравнительно быстрое истирание направляющих, увеличение длины установки.
Однако нагреватели методического действия по сравнению с нагревателями
периодического действия могут позволить увеличить производительность и/или
уменьшить конечный теплоперепад по сечению нагреваемых деталей.
Исходные данные: (взяты из практического занятия 2).
Материал нагреваемой заготовки: «steel» (соответствует стали 45). Температура
нагрева 1200 ºС, максимальный допустимый теплоперепад 100 ºС. Номинальное
напряжение источника питания 800 В
Таблица 1
Вариант
Длина
LД , мм
Внешний диаметр
загрузки D2 , мм
Производительность S,
кг/ч (не менее)
5
400
70
160
Dинд  D2  2  hфут  2  hзазор  70  2 10  2  5  100 , мм;
Dфут  D2  2  hзазор  70  2  5  80 , мм;
Длина индуктора в дискретном режиме определяется по следующей формуле:
Lинд  Lд  N  2    400  5  2  35  2070 , мм;
  0,5  D2  0,5  70  35 , мм;
N  5 , количество заготовок в индукторе
Требуемая производительность будет равна:
S  N 160  5 160  800
2
Нагрев в режиме постоянной мощности:
Рисунок 1. Распределение температуры заготовок в динамическом режиме
Исходные данные и результаты в режиме постоянной мощности представлены ниже:
3
Рисунок 2. Распределение температуры по длине заготовки в конце нагрев в режиме
постоянной мощности
Рисунок 3. Температурное поле в заготовке в конце нагрева в режиме постоянной
мощности
4
Нагрев в режиме задания напряжения:
Исходные данные и результаты в режиме задания напряжения представлены ниже:
Рисунок 5. Распределение температуры по длине заготовки в конце нагрев в режиме
задания напряжения
5
Рисунок 4. Температурное поле в заготовке в конце нагрева в режиме задания
напряжения
Параметры, с помощью которых проводилась оптимизация:
Для требуемой производительности и нагрева детали до 1200 ºС, обеспечения
теплоперепада до 100 º были выбраны следующие данные:
Мощность – 190, кВт;
Время задержки – 54, с;
Количество сдвижек – 6;
Изменение заглубления с 35 до 70 мм;
Lинд  Lд  N  2    400  5  2  70  2140 , мм;
Увеличение толщины футеровки до 20 мм;
Dинд  D2  2  hфут  2  hзазор  70  2  20  2  5  120 ;
Количество витков индуктора – 123.
6
Вывод:
В ходе выполнения практической работы я изучил изменения электрических
параметров индуктора в процессе нагрева заготовки с дискретным переталкиванием.
В динамическом режиме из зависимости длины заготовки от температуры видно,
что центр прогревается сильнее, чем края. Лучше применять динамический режим, так как
его производительность выше и отсутствует торцевой эффект.
7