Исследование и проектирование энергоэффективных установок индукционного нагрева алюминиевых сплавов под деформацию

• Автор: Егиазарян, Александра Сергеевна
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 132 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.
1. Обоснование проектных решений
1.1 Комплексный подход к проектированию индукционных установок.
1.2. Анализ требований технологий горячей деформации к температурному полю заготовок из алюминия и его сплавов.
1.3 Обоснование способа индукционного нагрева
2. Проектирование индукционных нагревателей в технологиях горячего прессования.
2.1. Параметры прессования
2.2. Электротепловая задача
2.3. Методики проектирования индукторов в технологиях
прессования.
2.3.1. Общие положения
2.3.2. Параметрический синтез индукторов для нагрева цилиндрических заготовок
2.3.3. Исследование картины распределения напряжённости магнитного поля по длине индуктора
2.3.4. Магнитное поле катушки индуктора
2.3.5. Трехфазный индуктор
2.3.6. Магнитное поле трехфазного индуктора
2.3.7. Эффективность передачи электромагнитной мощности в
заготовку.
3. Проектирование индукционных нагревателей в технологиях
горячей прокатки.
3.1 Параметры прокатки.
3.2. Электротепловая задача.
3.3. Электромагнитная задача

3.4. Напряженность электромагнитного поля прямоугольных индукторов.
3.5. Проектирование прямоугольных индукторов.
4. Электромагнитная совместимость систем индукционного
нагрева с системой электроснабжения
Список литературы
Приложения

Введение Актуальность темы исследования.
Известно, что нагрев различными методами с давних пор составляет неотъемлемую часть производственного процесса во многих отраслях промышленности. В этой связи актуальное значение приобретает задача создания энергоэффективных индукционных нагревательных установок (ИНУ), применение которых дает возможность существенно сократить или исключить вовсе применение угля, нефти, газа в технологических процессах термообработки, обеспечить высокую скорость обработки металлов за счет концентрации выделяемой энергии в сравнительно малых объемах. В то же время анализ существующих ИНУ дает основание утверждать, что по-прежнему недостаточно уделяется внимания проблеме их энергоэффективности. В данном исследовании понятие энергоэффективности определяется единым системным подходом к проектированию, эксплуатации, управлению и электроснабжению ИНУ.
В настоящее время наблюдается тенденция роста парка индукционных установок для нагрева заготовок из различных металлов токами промышленной и повышенных частот в кузнечном, прокатном и прессовом производствах. На долю индукционного нагрева приходится около 70% всей мощности, идущей на нагрев перед операциями пластической деформации в машиностроении. В условиях дефицита электроэнергии, ее высокой стоимости при одновременном росте удельных мощностей нагрева большое значение приобретает проблема достижения экстремальных значений техникоэкономических показателей технологических комплексов «индукционный нагрев - обработка металла давлением (ОМД)». Существенная специфика индукционного нагрева приводит к постановке и решению задач, значительно отличающихся от известных и требующих разработки конструкций, алгоритмов и систем, обеспечивающих заданное качество технологического процесса при минимальных энергозатратах на нагрев и деформацию. В настоящей работе акцент делается конкретно на алюминиевые сплавы, широко представленные в металлургическом и машиностроительном производствах

первом приближении такой нагрев можно представить чисто поверхностным. В то же время такие сплавы в тепловом отношении являются «теплотехниче-

ски тонкими» (В[ = —Я< 0,25), скорость нагрева которых от внешнего источ-

ника тепла ограничена условиями теплопередачи внешней среды. Все тепло, поступающее в слиток, проходит через его поверхность (поверхностный нагрев) и путём теплопроводности передаётся к центру, создавая при этом внутренний радиальный перепад температуры Д1ВН. Температурное поле внутри цилиндрического тела при поверхностном нагреве в радиальном направлении описывается классическим уравнением в цилиндрических координатах /32/:
где: gc- плотность теплового потока; Я- радиус слитка; г- текущая координа-
Последний член уравнения (2.14) характеризует нестационарный режим и при квазистационарном режиме нагрева превращается в нуль.
Тогда уравнение температурного поля поверхностного квазистационар-ного режима нагрева примет следующий вид:
где Р0> 0,125;
для поверхности при г = Я
(2.14)
(2.16)
для центра при г =

(2.17)