[发明专利]一种用于生产流水线的带电机系统的超导感应加热装置

说明书

本发明提供一种用于生产流水线的带电机系统的超导感应加热装置，电机系统包括旋转电机系统，机械传送系统，无磁液压支撑系统，PLC控制系统和无磁卡盘。超导磁体系统在加热气隙空间产生强静磁场，工件通过PLC控制系统在机械传送系统中传送，当加热工件传送到指定区域后，PLC控制系统控制无磁液压支撑系统将加热工件传送到加热区域，旋转电机通过无磁卡盘将加热工件夹持固定，在加热气隙中旋转并切割超导磁体产生的磁感线，金属工件中产生涡流损耗，进而生成焦耳热，从而加热金属工件。旋转电机可采用大功率直驱电机、带减速机的双电机、带飞轮储能的驱动方式和主辅双电机启动系统。系统可根据不同的转矩大小与配电要求来选择适合的电机系统。

技术领域

本发明涉及一种用于生产流水线的带电机系统的超导感应加热装置，属于金属热处理领域，用于炼钢、铝处理和各种有色/黑色金属的热压延加工等。

背景技术

我国是金属冶炼与深加工大国，能源消耗约占全国的30％以上，在全国80％的铝工业工厂中使用燃气加热的方法，燃气加热的方法很难控制工件的温度分布，温度在工件中多以从外由内的热传递方式进行加热，加热温度均匀性较差，内外温度差较大，燃气加热适用于小于30MN的中小挤压机生产线中，在大于30MN的挤压生产线中，多采用感应加热的方式，传统感应加热装置采用以金属铜绕制的磁体线圈中通入交变电流，金属工件在磁体线圈内部，交变的磁场在金属工件中感应出涡流，进而生成焦耳热从而加热金属工件，但是较高频率的交变电流会导致金属工件较小的透热深度，导致金属工件依然产生较大的芯表温差。

超导感应加热技术因为优越的加热质量，适用于各种金属材料，包括低碳钢、合金钢、电工钢、铝合金、镁合金和镍铬铁合金等有色/黑色金属，而传统感应加热技术由于加热质量低，透热效果小，主要适用于对铝合金的加热。

旋转电机系统拖动负载工件在加热气隙中旋转并切割磁感线，可以调节电机的转速使工件加热过程中产生不同的加热频率，从而在工件中可以产生不同的透热深度，超导感应加热技术可以通过调整磁感应强度，来增大涡流效应，使工件在加热过程中产生更均匀的轴向温度分布。

由于负载工件处于静磁场中，电机在启动和正常运转过程中需要克服大于1倍的额定转矩，金属工件所在环境中磁感应强度的不同，产生的负载转矩也不同。所需电机既要克服大转矩，也要满足低速运转的稳定工况。

发明内容

本发明的目的是在超导感应加热装置中采用外部电机系统对金属工件进行传送、旋转与加热。在生产工作中，金属工件的进料，加热与出料过程都是无人化操作流程，因此各部位需要PLC控制系统来对旋转电机、传送系统和无磁液压支撑系统进行调配，传送系统和无磁液压支撑系统使用伺服电机进行控制，加热系统中的旋转电机可采用大功率直驱电机、带减速机的双电机、带飞轮储能的驱动方式和主辅双电机启动系统。系统可根据不同的转矩大小与配电要求来选择适合的电机系统。

本发明采用如下技术方案：

一种用于生产流水线的带电机系统的超导感应加热装置，其包括：超导磁体系统、制冷机、端部铁轭系统、可调空间气隙铁轭系统、金属工件、旋转电机系统、机械传送系统、无磁液压支撑系统、加热气隙空间、无磁卡盘夹具、无磁辊道系统和远程操作平台；

所述端部铁轭系统包括设置在所述超导磁体系统的室温孔中的铁芯结构，两端的铁轭放置于所述超导磁体系统的顶、底两端，在超导磁体系统顶端放置的铁轭与单边侧放置的可调空间气隙铁轭系统构成加热气隙空间；制冷机安放于超导磁体系统上，用来给超导磁体系统提供所需运行的低温环境；

金属工件被机械传送系统传送至加热区域后，金属工件被无磁卡盘夹具进行固定，无磁卡盘夹具与旋转电机系统相连；无磁液压支撑系统位于加热气隙空间的下侧，其包括无磁辊道系统；

机械传送系统位于无磁液压支撑系统的前后两端，并与无磁液压支撑系统相连，金属工件在加热前和加热后在机械传送系统和无磁液压支撑系统中进行传送；