[发明专利]工频感应梯度温度加热炉

说明书

技术领域

本发明涉及工频感应温度加热，尤其涉及一种大直径工件的工频感应梯度加热炉。

背景技术

众所周知，沿工件长度方向将工件加热为梯度温度，具有一定的技术意义。例如，送进挤压模挤压的圆柱形铝工件或坯料，通常对坯料先进入挤压机中的挤压模的一端要求有高一些的温度。这样在挤压过程中坯料本身受挤压，产生能量转换发热，使坯料后端逐步增高温度，实现等温挤压，如果坯料沿其纵轴是均匀加热，坯料后端将会受挤压热影响，产生过热，导致挤压模易损、生产率降低和挤压出的产品质量下降。

一种实现工频感应梯度加热坯料的方法，沿铝合金坯料纵轴方向，用多组感应线圈组合。各组线圈供电电源频率为50或60赫兹。当感应线圈通过交流电时，感应线圈产生交变磁场，处于这个磁场中的铝坯料则引起交变感应电势，由其产生的电流，因克服导体本身电阻，转换为热能而加热坯料。为了实现沿坯料纵轴方向梯度加热，固定梯度加热是从坯料的一端到另一端，采用不同的功率密度，形成梯度加热，可调梯度加热是采用线圈分段，并能单独调整功率大小，而实现梯度加热和调整生产率。

使用工频供电有利于简化电源，适用直径大于80mm的加热坯料。坯料的径向温度要求是“均热”，而交流电流通过导体时，沿导体截面上的电流密度不是均匀分布，最大电流密度出现在导体的表面层转化为热能，在依靠坯料本身的热传导能力使热能由温度高处向温度低处传导，因此，电流透入深度越深越有利于径向温度的均匀。例如，半径4英寸的铝坯料用60赫兹的电流时最佳穿透深度是0.8英寸，采用中频500赫兹时，穿透深度只有0.3英寸，对于直径大于80mm以上的适宜采用工频。

专利200610083289.3公开了以多个线圈梯度感应加热或熔化工件的方法及设备，多个感应线圈中的每一个连接到具有跨接在逆变器输入端的调谐电容器的电源。每一逆变器具有脉宽调制交流输出，其通过所有电源之间的控制线与其它电源的脉宽调制交流输出同步控制。设备投资较高，生产率低，能耗大，自动化程度低。

因此设计开发一种具有轴向工频感应梯度加热、功率可调、芯表温差小、无烧损、能耗小、生产率高的全自动化加热炉，将是一项重大的技术课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种工频感应梯度温度加热炉，能够实现轴向温度梯度加热，径向温度均匀，芯表温差小，分段单独可调，按温度梯度曲线加热较好地满足等温挤压工艺要求。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

工频感应梯度温度加热炉，包括储料提升机构、推料机构、转送料机构、感应体和电气系统，用铜管绕成的感应线圈排布在炉衬的外部，进水管和出水管连接在铜管上，其特征在于：所述感应线圈由多段不同节距不同截面的铜管有序构成，每一段分别连接电源，分粗调温度区和细调温度区，靠近进料端为粗调温度区，靠近出料端为细调温度区。

进一步地，上述的工频感应梯度温度加热炉，所述粗调温度区分为I、II、III三段，I～III段铜管节距以1.1比例递减，每段温度均独立可调；细调温度区为单段单独可调，铜管节距以1.2比例递减。

更进一步地，上述的工频感应梯度温度加热炉，所述粗调温度区的三段线圈铜管，其中，I段和II段铜管厚度为15mm，平均节距为1.86mm，III段铜管厚度为15mm，平均节距为1.70mm。所述细调温度区线圈铜管的厚度为12mm，平均节距为1.35mm。

再进一步地，上述的工频感应梯度温度加热炉，线圈铜管的内径为160～600mm。

再进一步地，上述的工频感应梯度温度加热炉，所述感应线圈相互间采用绝缘包扎或树脂浇注。

本发明技术方案的突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

本发明工频感应梯度加热炉，感应器线圈采用不同节距和不同截面铜管构成，各线圈功率实现单独可调，满足温度梯度曲线加热，达到固定温度梯度曲线为40℃/m的加热能力，可调功率感应器分两区多段，关键梯度加热区分为三段同时可调，梯度温度可达60～120℃/m，较好地满足了等温挤压工艺要求。设备成本低、自动化程度高，能耗少、芯表温差小、无烧损现象，还能更好地适用于大尺寸工件的加热。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：本发明感应器的结构示意图；

图2：图1的D-D剖视图；

图3：图1的局部放大示意图。