Journals →  Черные металлы →  2019 →  #4 →  Back

Нагрев и термообработка
ArticleName Расчет и разработка экспериментальной индукционной установки для симметричной закалки мелющих металлических шаров
ArticleAuthor В. Н. Мещеряков, О. В. Федоров, С. С. Титов, Д. В. Безденежных
ArticleAuthorData

ФГБОУ ВО «Липецкий государственный технический университет», Липецк, Россия:
В. Н. Мещеряков, докт. техн. наук, профессор, зав. кафедрой электропривода, эл. почта: algebra934@yandex.ru
Д. В. Безденежных, канд. техн наук, доцент кафедры электропривода

 

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева», Нижний Новгород, Россия:
О. В. Федоров, докт. техн. наук, профессор кафедры управления инновационной деятельностью

 

ООО «НПП Система48», Липецк, Россия:
С. С. Титов, канд. техн. наук, генеральный директор

Abstract

Создание энергоэффективного оборудования непрерывного действия, обеспечивающего симметричный на заданную глубину нагрев под термообработку изделий шарообразной формы без окисления и обезуглероживания, является актуальным для ряда отраслей промышленности, в частности в массовых производствах мелющих тел для горно-обогатительных фабрик (черные и цветные металлы) и цементных заводов, шариков подшипников качения и клапанов в гидравлических системах, в том числе высокоизносостойких шариков в обратных клапанах глубинных насосов для нефтедобычи и др. В наибольшей мере этой востребованной промышленностью совокупности качеств нагрева отвечает индукционный способ с прямым и высокоскоростным (секунды – доли секунды) превращением электрической энергии в тепловую. Данный способ отличается простотой регулирования температуры и глубины прогрева, что позволяет получать после закалки и отпуска оптимальное сочетание высокой поверхностной твердости изделий (контактная выносливость) с относительно пластичной сердцевиной (противораскалываемость). Применимость его в отношении обеспечения требуемой симметричности нагрева в настоящее время ограничена в мировой практике преимущественно изделиями непрерывного сечения или близкого к нему. Следовательно, актуальной задачей является расчет и разработка экспериментальной установки для симметричной индукционной закалки металлических шаров с последующим проведением исследований по определению оптимальной частоты и величины тока индуктора, а также времени нагрева шара. Рассчитана и разработана одна секция индуктора, выбрана оптимальная частота и величина тока индуктора, оценено время нагрева шара. Полученные результаты позволяют разработать концепцию для построения установки с пространственно-спиральным желобом и индуктором, состоящим из множества секций.

Исследование выполнено по программе «Старт-1» Фонда содействия инновациям (договор № 1195ГС1/21661 от 05.05.2016).

keywords Индуктор, индукционный нагрев, индукционная закалка, резонансный инвертор, заготовка, подшипник качения, мелющие шары
References

1. Обзор рынка стальных помольных (мелющих) шаров и оборудования для их производства в СНГ. 6-е изд. — М. : ООО «ИГ «Инфомайн», 2016. — 256 с.
2. Пат. №148725 РФ, МПК H05B6/36. Индуктор непрерывного действия для равномерного осесимметричного индукционного нагрева изделий шарообразной формы «Комбиспираль» / С. С. Титов ; заявл. 16.12.2013 ; опубл. 10.12.2014, Бюл. № 34.
3. Meshcheryakov V. N., Titov S. S. Induction Heating Plant for Heat Treatment of Spherical Metal Products // Russian Metallurgy (Metally). 2015. Vol. 2015, Iss. 12. P. 985–992.
4. Мещеряков В. Н., Титов С. С., Безденежных Д. В. Разработка и исследование системы управления индуктором для электротехнических комплексов по симметричному индукционному нагреву металлоизделий шарообразной формы // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2017. № 2. С. 43–50.
5. Fedorov O. V. Assessment of influence parameters of electric equipment at a size of losses the electric power in intra factory networks of low voltage // 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). – Chelyabinsk. 2016. P. 836–840.
6. Слухоцкий А. И., Немков В. С., Павлов Н. А., Бамунэр А. В. Установки индукционного нагрева. — Л. : Энергоиздат, 1981. — 328 с.
7. Luo F. L., Ye H., Rashid M. Digital power electronics and applications. — San Diego, USA : Elsevier, 2005. — 408 p.
8. Bose B. K. Modern power electronics and AC drives. — New Jersey, USA : Prentice Hall PTR, 2002. — 711 p.
9. Бабат Г. И. Индукционный нагрев металлов и его промышленное применение. 2-е изд. — М.—Л. : Энергия, 1965. — 552 с.
10. ГОСТ 3722–2014. Подшипники качения. Шарики стальные. Технические условия. — Введ. 01.01.2016.
11. Алиев И. И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию. — М. : Высшая школа, 2016. — 255 с.
12. Mohan N., Undeland T. M., Robbins W. P. Power Electronics. Converters, application and design. Second edition. — New Jersey, USA : A John Wiley and Sons, Inc, 2006. — 802 p.
13. Владимиров С. Н., Земан С. К., Рубан В. В. Аналитические соотношения, аппроксимирующие температурно-полевую зависимость магнитной проницаемости конструктивных сталей // Известия Томского политехнического университета. 2009. № 4. С. 100–104.
14. Байда Е. И. Расчет электромагнитных и тепловых полей с помощью программы FEMM. — Харьков : НТУ «ХПИ», 2015. — 147 с.
15. Пат. 172183 РФ, МПК H05B6/06. Устройство для управления индуктором / С. С. Титов, В. Н. Мещеряков, Д. В. Безденежных ; заявл. 25.10.2016 ; опубл. 30.06.2017, Бюл. № 19.
16. TMS320F2837xS. Delfino™ Microcontrollers (Rev. C). Production Data. Literature Number: SPRS881C. Texas Instruments, 2016. — 218 p.
17. LAUNCHXL-F28377S. Overview. User’s Guide. Literature Number: SPRUI25. Texas Instruments, 2015. — 25 p.
18. Калабеков Б. А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы. — М. : Телеком, 2007. — 336 с.
19. Гук И. Краткий обзор цифровых сигнальных процессоров DaVinci компании Texas Instrument // Компоненты и технологии. 2007. № 3. С. 1–6.
20. Обзор DSP-процессоров // Электронные компоненты. 2008. № 3. С. 125–128.
21. Honeywell Current Sensors. SENSING AND CONTROL. Product Range Guide. — Honeywell International Inc, 2010. — 12 p.
22. SN54HC14, SN74HC14. Hex Schmitt-trigger Inverters. Literature Number: SCLS085E. — Texas Instruments, 2004. — 15 p.
23. Demidovich V. B., Rudnev V. I., Komrakova G. D. Space Change of Eddy Current Power by Induction Heating of Steel Cylinders Second. — Nottingham : University of Nottingham, 1994. — 189 p.
24. Технические условия ОЖ 0.461.112 ТУ. K78-2 Фольговые и металлизированные высокочастотные полипропиленовые конденсаторы.
25. Leushin I. O., Subbotin A. Yu., Geyko M. A. Recycling of galvanized steel scrap for use in cast iron melting in induction melting facilities // CIS Iron and Steel Review. 2015. Vol. 10. P. 19–22.
26. Баранкова И. И., Михайлова У. В., Мугалимов Р. Г., Никифоров Г. В. Развитие технологий индукционного нагрева для термообработки // Черные металлы. 2017. № 8. С. 54–58.

Language of full-text russian
Full content Buy
Back