Исследование и разработка энергосберегающих технологий индукционного нагрева для метизной промышленности

• Автор: Баранкова, Инна Ильинична
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 256 с. : ил.

Содержание
Введение
1 ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА В МЕТИЗНОЙ ОТРАСЛИ
1.1 Анализ существующего нагревательного оборудования в метизной отрасли. Преимущества применения энергосберегающей технологии индукционного нагрева в метизной промышленности
1.2 Определение областей эффективного применения индукционных установок в метизной промышленности
1.2.1 Установки для термической обработки проволоки
1.2.2 Индукционные нагревательные установки для термообработки листового проката
1.2.3 Индукционные нагревательные установки для термообработки калиброванного проката в прутках и крепежных изделий
1.2.4 Применение технологии индукционного нагрева при производстве изделий из порошков
1.3 Задачи и концепции комплексного исследования эффективности применения энергосберегающей технологии индукционного нагрева в метизной промышленности
2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ИНДУКЦИОННОГО СПОСОБА НАГРЕВА НА КАЧЕСТВО ТЕРМООБРАБОТКИ КАЛИБРОВАННОЙ СТАЛИ В БУНТАХ В УСТАНОВКАХ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
2.1 Влияние индукционного способа нагрева на формирование структуры металла после термообработки
2.2 Исследование влияния вибрации витков проволоки в электромагнитном поле на ускорение и повышение равномерности нагрева
2.2.1 Определение амплитуды колебаний витков
2.2.2 Определение коэффициента теплоотдачи в колеблющихся потоках воздуха
2.2.3 Интенсификация теплообмена при термообработке бунтов проволоки в индукционных печах
2.3 Основные результаты
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ И ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ БУНТОВ ПРОВОЛОКИ
3.1 Влияние на скорость и равномерность нагрева в индукционных установках электрофизических и теплофизических свойств мотков проволоки
3.2 Определение коэффициента эффективной теплопроводности бунтов калиброванной стали
3.2.1 Экспериментальные методы определения коэффициента теплопроводности пористых тел
3.2.2 Определение коэффициента эффективной теплопроводности бунтов калиброванной стали на основе решения обратной задачи теплопроводности
3.2.3 Использование регуляризнрующнх операторов при решении задачи по определению теплопроводности бунта проволоки
3.3 Определение эффективного электрического сопротивления бунтов проволоки методами имитационного моделирования
3.4 Исследование магнитной проницаемости бунтов проволоки
3.5 Основные результаты
4 ПРОМЫШЛЕННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ОСОБЕННОСТЕЙ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА БУНТОВ ПРОВОЛОКИ

4.1 Влияние плотности намотки на скорость нагрева
4.2 Влияние на скорость нагрева бунта его места в стопе
4.3 Основные результаты
5 МОДЕЛИРОВАНИЕ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА МОТКОВ ПРОВОЛОКИ И БУНТОВ КАЛИБРОВАННОЙ СТАЛИ В ИНДУКЦИОННЫХ УСТАНОВКАХ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
5.1 Анализ методов расчета электромагнитных параметров индукционных систем
5.1.1 Аналитические методы расчета
5.1.2 Численные методы расчета
5.2 Обобщенная модель индукционного нагрева бунтов проволоки и калиброванной стали
5.3 Особенности расчета электромагнитных полей в системах индукционного нагрева бунтов калиброванной стали
5.3.1 Использование аналитических методов
5.3.2 Применение метода квадратурных формул для моделирования электромагнитных полей при индукционном нагреве бунтов калиброванной стали
5.3.3 Распределение внутренних источников теплоты в стопе бунтов проволоки..
5.3.4 Оценка тепловых эффектов фазового и магнитного превращений
5.3.5 Электротепловая модель индукционного нагрева бунтов калиброванной стали
5.4 Основные результаты
6 ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ ИНДУКЦИОННЫХ ПЕЧЕЙ ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ БУНТОВ ПРОВОЛОКИ И КАЛИБРОВАННОЙ СТАЛИ И РАЗРАБОТКИ
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ
6.1 Конструкция печи для реализации технологии индукционного нагрева крупногабаритных бунтов калиброванной стали
6.2 Исследование влияния электромагнитных параметров индукционной шахтной печи и стопы бунтов проволоки на равномерность нагрева
6.3 Новые энергоэффективные технологические режимы термообработки бунтов проволоки и калиброванной стали в индукционных шахтных печах периодического действия
6.4 Основные результаты
7 ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ПРОВОЛОКИ В УСТАНОВКАХ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
7.1 Конструктивные решения для индукционных нагревателен проволоки
7.2 Особенности индукционного нагрева пучков проволоки
7.3 Моделирование электромагнитных процессов в системе индуктор - пучок
проволоки
7.6 Выбор эффективной частоты тока при нагреве пучка проволоки
7.6.1 Термическая обработка ниже температуры магнитных превращений
7.4.2 Термическая обработка выше температуры магнитных превращений
7.4 Основные результаты
Заключение
Список литературы

Введение
Актуальность темы. В современных условиях задачами отечественной экономики являются внедрение: инновационных технологий, использование которых приводит к повышению качества готовой продукции; снижения энергоемкости;- металлоемкости, повышении, производительности' труда; уменьшению отрицательного влияния производства на окружающую среду. Метизное производство является, в основном, завершающим переделом черной и цветной металлургии. Отставание от передовых технологий не даст возможности, производителям переходить на; современные виды крепежа и; будет способствовать увеличению- импорта- не только высокотехнологичных крепежных изделий, но и высококачественного крепежа традиционного ассортимента. Результат —- невысокая финансовая эффективность инвестиций выданный сектор производства, высокая вероятность товарной, интервенции.
Применение индукционного способа нагрева для-. термообработки продукции1, метизной отрасли позволит повысить качество получаемой; продукции, сформировать требуемую структуру металла при одновременном сокращений расхода электроэнергии;
Постоянно расширяющееся многообразие технологий; в которых применяется индукционный нагрев, определяет многообразие форм и видов индукторов, функциональный, мощностной и частотный- диапазон индукционного оборудования.
В связи с большим разнообразием продукции в метизном производстве в технологических цепочках существуют различные схемы термообработки, поэтому номенклатура используемого нагревательного оборудования достаточно обширна.
футеровочных болтов, путевых шурупов нагрев прутков ведут в тоннельных газовых печах. Замена газовых печей на индукционные установки позволит увеличить скорость нагрева прутков и повысить общую производительность изготовления крепежных изделий.
На ММК-МЕТИЗ на последней стадии изготовления путевых шурупов нагрев при накатке под резьбу осуществляется в щелевых индукторах.
На Дружковском метизном заводе (Украина) при изготовлении закладных и клеммных болтов, путевых шурупов используются установки индукционного нагрева токами высокой частоты, входящие в состав линии Кизерлинг (Германии). На линии используется бунтовой металл, индукционному нагреву подвергаются предварительно порезанные заготовки мерной длины.
На Минском автомобильном заводе установки ТВЧ используют для • закалки изделий сложной формы, разработан метод термообработки мелкой литой дроби, стружки с применением индукционного нагрева в транспортирующей гладкостенной трубе со сплошным потоком частиц [61].
1.2.4 Применение технологии индукционного нагрева при производстве изделий из порошков
Применение индукционного способа нагрева при производстве некоторых изделий из порошков значительно сокращает время спекания. Также может быть сокращен, а иногда исключен, предварительный отжиг порошка в восстановительной атмосфере. Ускорение спекания связано с интенсификацией процессов межкристаллической и объемной диффузии за счет образования больших температурных градиентов в местах контакта между частицами, а также воздействия переменного магнитного поля [89].
В связи с тем, что при свободной засыпке порошок не электропроводен, широкое распространение получил капсульный нагрев порошковых