透热炉线圈等匝距及变匝距感应器的设计与计算举例

1 ． 已知条件

坯料名称：雷诺曲轴

材质：C 3 8 +N 2( 非调质钢)

坯料规格：~ 1 7 0 mm×9 3 5 m m

质量：1 6 6 ． 5 9 8 k g

始锻温度：1 2 0 0 ℃±3 0 ℃，

加热节拍：1 1 5 s

心表温差：≤3 0 ℃

2 ． 透热炉频率、功率、加热时间的确定

( 1 )频率 由式 ( 4 )可知，频率范围为 1 0 4— 2 0 8 H z ，我们可选2 0 0 H z 。

( 2 )功率 由式 ( 1 4 )可知，功率 P= [ 0 ． 7× ( 1 2 0 0 —2 0 )×1 6 6 ． 5 9 8 ]／( 0 ． 6×11 5 )k W=1 9 9 4 k W， 实取2 0 0 0 k W。

( 3 )透热炉加热时间的计算 ( 变匝距) 热态电流透入深

度△k=0 ． 5 6 ／ =0 ． 5 6 ／ m：0 ． 0 3 9 6 m。 由式 ( 1 4 )可知，当心表温差为5 0 ~ C，变匝距设计 的最短加热时问 t k =5 ． 2 ×1 0 4( D 2 一△k ) =8 8 4 s 。 非调质钢加热工艺对心表温差有较高要求，因此按 △T=5 0 ~ C 计算 t k 。一般碳钢和低合金结构钢等按△ = 1 0 0 ~ C 计算 t k 即可。

3 ． 透热炉感应器尺寸的确定

如果采用实心导轨，取 D 3=0 ． 2 0 5 m ( 约 1 ． 2倍 D2 )即可。因有水冷导轨，考虑坯料上下温差，选择 0． 2 35m。 D1=D3+2 =( 0． 2 3 5+2×0． 01 7 5 ) m=0． 2 7m(

为打结炉衬的壁厚，取 0 ． 0 1 7 5 m) 。 ／ ) 1 ／O2=0． 2 7 ／0． 1 7 = 1． 5 9

D E =D E—AK=( 0 ． 1 7 0—0 ． 0 3 9 6 ) m=0 ． 1 3 m( D 2 为坯料的平均计算直径) 。

只有在频率较高，D 2远远大于 △k 时，D2 =D 2 。

在透热炉感应器参数计算中用 D2 代替 D 2 ，可以提高电阻 r 2 、 电抗 X 2 m 的计算精度。 为保证加热时间，感应器内坯料的件数 n=t K ／ t = 8 8 4 ／ 1 1 5= 7 ． 7只，口 2 =n a 2 " =7 ． 7×0 ． 9 3 5 m=7 ． 2 m。 拟采用连续加热，则 o 1 =o 2 =7 ． 2 m。

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