Разработка методики расчета индукционных установок периодического действия для градиентного нагрева мерных цилиндрических заготовок

• Автор: Некрасова, Наталья Сергеевна
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 114 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Обзор литературы по теме диссертации

1.1. Применение индукционных нагревателей в кузнечно-прессовом производстве

1.2. Особенности технологии градиентного нагрева мерных цилиндрических заготовок

1.3. Способы реализации индукционного градиентного нагрева

1.4. Анализ существующих методов расчета электротепловых полей

1.5. Применение математического моделирования для установок

индукционного нагрева мерных заготовок

1.6. Цель и задачи, решаемые в диссертационной работе

Глава 2. Разработка математической модели процесса
индукционного градиентного нагрева
2.1. Постановка задачи
2.2. Методика проведения электротеплового расчета в пакете ЕЬСиТ
2.3. Исследование свойств математической модели
2.4. Создание автоматизированной процедуры расчета индукционного градиентного нагрева
2.5. Работа автоматизированной процедуры расчета установки
индукционного градиентного нагрева
2.6. Результаты компьютерного моделирования и проверка адекватности разработанной математической модели
2.7. Выводы по главе
Глава 3. Исследование характеристик установок индукционного градиентного нагрева
^ 3.1. Постановка задачи
3.2. Расчет энергетических параметров установки
3.3. Влияние размера заглубления заготовки в индуктор на энергетические характеристики установки
3.4. Влияние исполнения индуктора на энергетические характеристики установки
3.5. Сравнение вариантов установок индукционного градиентного нагрева заготовок по энергетическим показателям
3.6. Влияние геометрических размеров заготовки на энергетические характеристики установки
3.7. Влияние электрофизических характеристик материала заготовки на энергетические характеристики установки
3.8. Выводы по главе
Глава 4. Разработка инженерной методики расчета установки индукционного градиентного нагрева промышленной частоты
4.1. Постановка задачи
4.2. Разработка программы GRADIENT на базе автоматизированной процедуры расчета
4.3. Работа программы GRADIENT
4.4. Техническое предложение для ООО «Завод Москабель»
4.5. Выводы по главе
Выводы по работе
Список литературы

Введение
Нагрев металла является одним из важнейших звеньев производственного процесса в металлургии, влияющий на производительность, энерго- и материалоемкость производства, себестоимость и качество продукции. Выбор метода нагрева существенным образом отражается на технико-экономических показателях продукции. Здесь необходимо учитывать технологичность и мобильность производства, его объемы, стоимость сырья и энергоносителей, качественные показатели продукции и другие факторы.
На сегодняшний день для сохранения имеющегося рынка сбыта требуются постоянное увеличения качества выпускаемой продукции и уменьшение издержек производства. В связи с этим происходит модернизация производственного комплекса с применением энергосберегающих технологий и приобретением нового наукоемкого оборудования.
Во многих случаях для модернизации производства целесообразно использование в процессах нагрева индукционного оборудования. Это объясняется рядом преимуществ, таких как: хорошие энергетические показатели, высокая скорость нагрева, отсутствие контакта между индуктором и металлом, простота управления процессом, возможность полной автоматизации, небольшие габариты установок, легкость механизации и обслуживания.
Эффективно применение индукционных нагревательных установок для нагрева заготовок в процессе механической обработки металлов, в частности, при нагреве заготовок под пластическую деформацию. По сравнению с иными методами нагрева, метод индукционного нагрева заготовок позволяет существенно сократить затраты энергоносителей, производственного времени и, в конечном итоге, снизить себестоимость продукции [1-2].
В промышленных условиях необходимо подвергать механической обработке заготовки различных геометрических размеров и физических свойств, что вызывает определенные трудности при проектировании нагревательных установок для данных изделий, и требования, предъявляемые при этом к качеству нагрева заготовок, обуславливают задачу построения таких систем.

ских заготовок под обработку давлением, позволяющей улучшить энергетические характеристики и повысить производительность оборудования.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
1. Проведение анализа существующих установок индукционного градиентного нагрева металлов под обработку давлением и существующих методов расчета и средств математического моделирования индукционных нагревателей.
2. Разработка математических моделей для исследования электромагнитных и тепловых характеристик двух вариантов систем индукционного градиентного нагрева: с несимметричным расположением заготовки в односекционном индукторе и с симметричным расположением заготовки в двухсекционном индукторе.
3. Проведение с помощью разработанных математических моделей исследований параметров систем индукционного градиентного нагрева мерных заготовок для получения требуемого распределения температуры в заготовке и определения их электрических и теплотехнических характеристик.
4. Разработка методики расчета процесса индукционного градиентного нагрева мерных цилиндрических заготовок различных материалов и геометрических размеров, реализованной в виде программного пакета.
5. Разработка рекомендаций по замене существующих установок трехстадийного градиентного нагрева алюминиевых заготовок на одностадийный нагрев, что обеспечивает повышение производительности и снижение расхода электроэнергии (на примере установки ООО «Завод Москабель»),