ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 123
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Форма поперечного сечения окна спирали индуктора выполняется в зависимости от формы поперечного сечения заготовки.
Мощность индуктора отрегулирована таким образом, чтобы при нагреве заготовок любого размера из любого высоколегированного сплава перепад температуры по поперечному сечению слитка не превышал 40оС.
Контроль и автоматизация технологического процесса
Так как для обработки давлением весьма важным является строгое соблюдение температуры нагрева металла, то необходим ее контроль. В производственных условиях контроль температуры осуществляется путем измерения ее соответствующими приборами, названными пирометрами. Пирометры кроме непосредственного измерения температуры могут выполнять функции регуляторов теплового режима работы нагревательных устройств. Пирометры измеряют температуру в разных частях нагреваемой заготовки, и информация с них поступает на компьютер.
Пирометры, которые применяются, подразделяются на:
· термоэлектрические;
· оптические;
· радиационные;
· фотоэлектрические.
Наибольшее применение получили термоэлектрические пирометры, состоящие из термопары и милливольтметра или потенциометра. Они достаточно удобны вследствие возможности фиксации и автоматической записи температуры на большом расстоянии от измеряемого объекта и обеспечивают большую точность измерения (до ± 5°). Для измерения температур до 1100°С применимы хромель-алюмелевые термопары, а для температур до 1500°С - платинородиевые.
В производственных условиях для периодического быстрого контроля температуры разогретого тела применяется оптический пирометр с исчезающей нитью.
О том, что началась процедура загрузки (выгрузки) заготовок промышленный компьютер (ПК) получает информацию с оптических датчиков (оптопар). Заготовка, проходя между элементами оптической пары: приемником и излучателем, прерывает сигнал и дает информацию о ходе технологического процесса.
С помощью оптических пар можно не только контролировать процедуру загрузки - выгрузки, но и корректировать положение заготовки во время загрузки, а также передавать информацию на ПК о перемещении заготовки внутри установки.
Промышленный компьютер используют в качестве управляющей машины, получающей сигналы с пирометров о текущей температуры и с датчиков о процессе загрузки-выгрузки. ПК, помимо восприятия текущих температур, сопоставляет показания трех пирометров с целью избежания отклонений в нагреве в ту или иную сторону. Температурой нагрева будет температура, являющаяся средним арифметическим значением показаний трех пирометров.
Работу питания и управления нагрузки индуктора осуществляется тиристорным преобразователем частоты (ТПЧ).
Техника безопасности и охрана окружающей среды
Так как в индукторе находится высокое напряжение, которое в мощных установках может достигать сотен вольт, индуктор представляет опасность для персонала. Действие электрического тока на живую ткань носит разносторонний и своеобразный характер. Проходя через организм человека, электроток производит термическое, электрическое, механическое и биологическое действие.
Термическое действие тока проявляется ожогами отдельных участков тела, нагревом до высокой температуры органов, расположенных на пути тока, вызывая в них значительные функциональные расстройства. Электрическое действие тока выражается в разложении органической жидкости, в том числе крови, в нарушении ее физико-химического состава.
Механическое действие тока приводит к расслоению, разрыву тканей организма в резултьтате электродинамического эффекта, а также многовенного взрывоподобного образования пара из тканевой жидкости и крови.
Биологическое действие тока проявляется раздражением и возбуждением живых тканей организма, а также нарушением внутренних биологических процессов.
Для защиты от поражения электрическим током всё оборудование должно быть заземлено, все работы должны проводиться только в специальной одежде и рукавицах, возле электрических печей должны быть постелены резиновые коврики.
Возникающие при использовании токов высокой частоты электромагнитные поля представляют определенную профессиональную вредность - изменения нервной, сердечно-сосудистой, эндокринной и других систем организма человека. Наблюдаются повышенная утомляемость, вялость, снижение точности рабочих движений, изменение кровяного давления и пульса, возникновение болей в сердце (обычно сопровождается аритмией), головные боли. Поэтому необходимо принимать меры защиты от их воздействия на организм.
Основные меры защиты от воздействия электромагнитных излучений: уменьшение излучения непосредственно у источника (достигается увеличением расстояния между источником направленного действия и рабочим местом, уменьшением мощности излучения генератора); рациональное размещение СВЧ и УВЧ установок (действующие установки мощностью более 10 Вт следует размещать в помещениях с капитальными стенами и перекрытиями, покрытыми радиопоглощающими материалами - кирпичом, шлакобетоном, а также материалами, обладающими отражающей способностью - масляными красками и др.); дистанционный контроль и управление передатчиками в экранированном помещении (для визуального наблюдения за передатчиками оборудуются смотровые окна, защищенные металлической сеткой), экранирование источников излучения и рабочих мест (применение отражающих заземленных экранов в виде листа или сетки из металла, обладающего высокой электропроводностью - алюминия, меди, латуни, стали); организационные меры (проведение дозиметрического контроля интенсивности электромагнитных излучений - не реже одного раза в 6 месяцев; медосмотр - не реже одного раза в год; дополнительный отпуск, сокращенный рабочий день, допуск лиц не моложе 18 лет и не имеющих заболеваний центральной нервной системы, сердца, глаз); применение средств индивидуальной защиты (спецодежда, защитные очки и др.). Пребывание персонала в зоне воздействия электромагнитных полей ограничивается минимально необходимым для проведения операций временем. Генераторы токов высокой частоты устанавливают в отдельных огнестойких помещениях, машинные генераторы - в звуконепроницаемых кабинах.
Стенки защитной камеры изготавливают из стекла, цемента, пластмасс, дерева - эти материалы очень слабо поглощают электромагнитное излучение и остаются холодными при работе установки.
К средствам индивидуальной защиты от электромагнитных излучений относят переносные зонты, комбинезоны и халаты из металлизированной ткани, осуществляющие защиту организма человека по принципу заземленного сетчатого экрана.
Выбор частоты
При выборе частоты необходимо соблюдение следующих условий:
электрический КПД индуктора не должен сильно отличаться от предельного (это условие определяет нижний предел частоты);
время нагрева должно быть минимальным (это условие определяет верхний предел частоты).
Расчет выполняется для последней «горячей» стадии сквозного нагрева, длительность которой составляет примерно 70% общего нагрева. В этой стадии для стали всех марок можно принять µ=1 (потеря магнитных свойств) и удельное сопротивление ρз=10-6 Ом·м.
Нижний предел частоты определяется по формуле:
где D2 - диаметр заготовки, м; F - коэффициент, определяемый по прил. 1 [1].
При D2/а2 = 0,75/2,1 = 0,357 F = 7,72 (нашли интерполяцией двух ближайших значений F). Здесь а2 = а·n = 0,35·6 =2,1.
(2.1)Выбираем ближайшую стандартную частоту 50 Гц (прил.2 [1]).
Определение времени нагрева
Время сквозного нагрева заготовки зависит от допустимого (заданного) перепада температуры Δt между ее поверхностью и сердцевиной сечения. Это время зависит от частоты тока, размеров и формы сечения, свойств материала, абсолютного значения температуры на поверхности, а также от особенностей режима нагрева.
При сквозном нагреве обычно критерий фурье F0>0,2, тогда время нагрева может быть рассчитано по формуле
, (2.2)Где К - поправочный коэффициент (для стали К=2); t0 - температура поверхности заготовки, 0С; Δt - перепад температуры в заготовке, 0С; a - коэффициент температуропроводности (для стали а=6,4·10-6 м
2/с); S(α,β,F0) - коэффициент учитывающий распределение температуры по сечению заготовки; α = 1 - ε/R2 - относительная глубина активного слоя:
для цилиндрических заготовок ε = Δк, если Δк≤0,2·D2, ε = 0,2 · D2, если Δк > 0,2 ·D2,
где Δк - «горячая» глубина проникновения тока в материал заготовки, м,
, (2.3)ρ - удельное электросопративление, Ом·м (для стали p=10-6 Ом·м), тогда
β - относительное значение текущей координаты (для поверхности β=1, для центра β=0).Рассчитаем время нагрева:
а=6,4·10-2 м2/с; К=2;
. Сравним Δк с 0,2·D2 (0,07˂0,2·0,75), тогда ε = Δк = 0,07. При этих значениях α=1- ε/R2 = =1- 0,07/0,375 = 0,813.
По прил.3 [1] при F0>0,2, α = 0,813, β=1 имеем S(α,1)=0,083, при β=0 S(α,0)= -0,119.
Тогда
Проверяем значение F0 при полученном τ:
Это действительно > 0,2 пересчета не требуется.
Выражение (2.2) применительно к нагреву стали до 1200 0С значительно упрощается:
(2.4)где К - коэффициент (выбирают по прил. 4[1]), D2I = D2 - ε - расчетный диаметр, м; D2 - истинный диаметр заготовки, м; ε - глубина активного слоя, м.
Определим время нагрева заготовки вторым способом, т.е. по формуле (2.4).