1955年，美國首先將感應加熱技術引入鋼擠壓坯料的加熱工藝中并獲得成功，接著浙江不銹(xiu)鋼管廠(chang)家也于1957年開始采用感應加熱來實現鋼擠壓坯料的無氧化加熱工藝。此后，鋼擠壓坯料的感應加熱工藝得到快速推廣和迅速發展。至1964年，應用于鋼擠壓坯料加熱的感應加熱爐已經達到128臺。感應加熱爐的最大小時產量達到了28t/h,坯料的加熱時間為150s,均熱時間為30s,可加熱坯料直徑為220~345mm、長度為200~700mm,感應爐的功率為605kW,頻率為50Hz.近年來在應用低頻感應電爐來加熱擠壓坯料方面又取得了巨大進展。由于感應加熱時，熱量是在鋼坯內部一定的深度產生的，可以很快地改變加熱的條件，適應各種產品生產的需要，因此，對于經常變換產品規格的生產來說，感應加熱似乎是一種最好的方法。
各種金屬材料具有的比較高的電阻系數，決定了能夠應用低頻率感應加熱裝置時，經濟合理地加熱到擠壓溫度的坯料直徑的下限。然而實際生產表明，這種限制并不重要，因為當采用更大的擠壓機時，將會使用直徑更大的坯料。在用50r/s的電流加熱不銹鋼坯料時，線圈效率和電能消耗同鋼坯直徑的關系如圖8-3所示，可以看出，直徑大于150mm的坯料，采用低頻感應加熱是經濟的。
不過，根據生(sheng)產(chan)的(de)(de)需要還可(ke)以把低頻(pin)(pin)感應加熱(re)(re)進一(yi)步擴大應用到(dao)100mm直徑的(de)(de)坯料上。因(yin)為在(zai)許多情況下，所擁有的(de)(de)效益要比所增加的(de)(de)加熱(re)(re)費用大得多。實(shi)際生(sheng)產(chan)中有一(yi)系列的(de)(de)低頻(pin)(pin)感應加熱(re)(re)爐(lu)就是(shi)在(zai)這種條件下進行生(sheng)產(chan)的(de)(de)。
近年來，確實有(you)一些(xie)重要(yao)的因素促進了感(gan)應加熱(re)技術的發展，這些(xie)因素是(shi)：
1. 感(gan)應(ying)加(jia)熱的每(mei)一支坯料(liao)都能(neng)準確(que)地(di)控(kong)(kong)制(zhi)加(jia)熱溫(wen)度(du)，所有的坯料(liao)都能(neng)被(bei)加(jia)熱到相同的工藝溫(wen)度(du)，從而(er)控(kong)(kong)制(zhi)了擠壓產品的質量。
2. 低頻感應(ying)加熱爐具有最好(hao)的條件(jian)來實現坯(pi)料的自(zi)動運(yun)送和擠壓機的半自(zi)動化或全盤(pan)自(zi)動化操(cao)作。
3. 使(shi)用感應加熱爐時(shi)，鋼(gang)坯可以在幾分鐘內加熱完畢(bi)，并且當車間停工或者檢(jian)查、更換工具時(shi)，不需開(kai)爐或保溫，大(da)大(da)降低(di)了能量(liang)(liang)和(he)勞動力的消耗(hao)，電能消耗(hao)的多(duo)少僅取決(jue)于加熱坯料的數量(liang)(liang)。
4. 比一般形式加熱爐(lu)的維(wei)護(hu)費用少，更換線圈、耐火襯套和耐熱鋼襯套的時間少。
5. 操作人員少，占(zhan)地面(mian)積小。
6. 工作強度低，勞動條件好。
7. 安(an)排生(sheng)產時具有最(zui)大的靈活性，既適合于(yu)大批(pi)量生(sheng)產，也(ye)適合于(yu)小(xiao)批(pi)量生(sheng)產，更換(huan)品種僅需(xu)幾秒鐘時間，一個(ge)班更換(huan)10多個(ge)品種沒有困(kun)難。
8. 特殊材料(liao)加熱時，可以(yi)通保護氣體，進行無氧(yang)化(hua)加熱。
低頻率感應(ying)加(jia)(jia)熱(re)爐也(ye)可(ke)(ke)以帶(dai)保護(hu)氣體工作，不(bu)過由于爐內(nei)(nei)空間(jian)間(jian)隙很小，并(bing)且按照在感應(ying)線圈內(nei)(nei)的(de)(de)加(jia)(jia)熱(re)條件可(ke)(ke)以肯定在如此(ci)短的(de)(de)加(jia)(jia)熱(re)時間(jian)內(nei)(nei)，實(shi)際上不(bu)銹鋼(gang)等坯料并(bing)不(bu)會產生氧化鐵皮；準確(que)的(de)(de)溫度測(ce)量(liang)可(ke)(ke)以減少廢(fei)次品(pin)；可(ke)(ke)以說復雜斷面型材的(de)(de)生產，也(ye)首先是采用了感應(ying)加(jia)(jia)熱(re)之后(hou)才能夠進(jin)行連續生產的(de)(de)。
一、 坯料感應(ying)加熱的基礎(chu)
坯(pi)料進入感應(ying)加熱(re)(re)(re)爐進行加熱(re)(re)(re)時，首先向感應(ying)線(xian)圈通入交變電(dian)(dian)(dian)流(liu)，線(xian)圈即產生交變磁場(chang)，處于(yu)交變磁場(chang)中的(de)坯(pi)料則產生感應(ying)電(dian)(dian)(dian)流(liu)（渦電(dian)(dian)(dian)流(liu)），根(gen)據感應(ying)加熱(re)(re)(re)時的(de)電(dian)(dian)(dian)熱(re)(re)(re)轉換定(ding)律（焦耳一楞茨定(ding)律），坯(pi)料中的(de)電(dian)(dian)(dian)能按下列公式轉變為熱(re)(re)(re)能，從而加熱(re)(re)(re)坯(pi)料。
Q=12R(J) （8-1)
采用感(gan)應加熱(re)爐加熱(re)坯料時的電熱(re)轉換(huan)效率(lv)一般有以下情(qing)況：
1. 隨著(zhu)坯(pi)(pi)料直(zhi)徑(jing)的增大，電(dian)(dian)(dian)熱轉換(huan)效率提(ti)高(gao)，每一度(du)電(dian)(dian)(dian)加(jia)熱的坯(pi)(pi)料產(chan)量(liang)增加(jia)。相反，隨著(zhu)坯(pi)(pi)料直(zhi)徑(jing)的減(jian)小，電(dian)(dian)(dian)熱轉換(huan)效率降(jiang)低，每一度(du)電(dian)(dian)(dian)加(jia)熱的坯(pi)(pi)料產(chan)量(liang)降(jiang)低。
2. 當坯料的直徑不變時，頻率增加，熱(re)效(xiao)率提高。
3. 從坯料(liao)感應加熱的(de)(de)熱效(xiao)率考量，有資(zi)料(liao)推薦不同(tong)直徑的(de)(de)坯料(liao)的(de)(de)最佳頻率可按表8-12選擇。
在權衡了熱效率和變頻(pin)設(she)備兩個因素之后認為(wei)，坯(pi)料直(zhi)徑中＞150mm時，采(cai)用工頻(pin)較為(wei)有(you)(you)利。但有(you)(you)的(de)(de)(de)不銹(xiu)鋼管廠家(jia)，如英國的(de)(de)(de)勞(lao)·莫爾公司，甚至對于直(zhi)徑為(wei)100mm的(de)(de)(de)坯(pi)料也采(cai)用工頻(pin)加熱。根(gen)據尼科(ke)波爾南方不銹(xiu)鋼管廠的(de)(de)(de)經驗認為(wei)，如果產(chan)品大(da)綱中有(you)(you)70%~100%的(de)(de)(de)坯(pi)料直(zhi)徑Φ>125mm,則必須采(cai)用工頻(pin)感應加熱爐。
二(er)、坯料感應(ying)加熱爐(lu)的結構
坯料感應(ying)加熱爐的結(jie)構包(bao)括：
1. 線(xian)圈組(zu)由特殊斷面的(de)(de)紫銅管(guan)線(xian)（矩形(xing)、橢圓(yuan)形(xing)、偏(pian)心）繞成，并固定在磁(ci)性硅鋼(gang)片共軛(e)結構的(de)(de)基(ji)礎(chu)上，線(xian)圈通(tong)電后形(xing)成閉路磁(ci)場，可避免在鋼(gang)基(ji)礎(chu)上形(xing)成大的(de)(de)渦(wo)流(liu)。
2. 為(wei)了(le)使(shi)沿(yan)坯料長度方(fang)向上磁場具有均一性，在線(xian)圈的端部(bu)設有附(fu)加繞組，作為(wei)線(xian)圈兩端部(bu)的補償線(xian)圈。
3. 感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)是帶有高溫(wen)絕緣(yuan)的單層(ceng)多匝線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)，在(zai)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)內層(ceng)有一(yi)個(ge)(ge)用耐(nai)熱合金(jin)制(zhi)成的帶有防止冷熱變(bian)形的耐(nai)熱鋼(gang)制(zhi)襯(chen)(chen)套(tao)(tao)(tao)；而在(zai)耐(nai)熱鋼(gang)襯(chen)(chen)套(tao)(tao)(tao)和感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)之間還有一(yi)個(ge)(ge)耐(nai)火(huo)高溫(wen)陶瓷襯(chen)(chen)套(tao)(tao)(tao)，以防止熱量(liang)散失、線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)吸熱以及感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)的絕緣(yuan)被損(sun)壞。
4. 感應線圈的(de)(de)頂部(bu)是密封的(de)(de)，以減少氧氣的(de)(de)進入，或便于輸送惰性氣體，進行特(te)殊材料的(de)(de)無(wu)氧化加熱(re)。
5. 感應線圈通電工(gong)作時，必須通水(shui)冷卻(que)，水(shui)壓(ya)為304~507kPa(約3~5個(ge)大(da)氣壓(ya)）。進口水(shui)溫度(du)不應高于25℃,出口水(shui)溫度(du)應在60℃以(yi)(yi)下，應是清潔(jie)無雜質的水(shui)或軟化(hua)水(shui)，以(yi)(yi)防(fang)線圈冷卻(que)孔堵塞(sai)。
6. 在感(gan)應線(xian)圈的(de)(de)線(xian)匝間留有(you)坯(pi)料(liao)(liao)的(de)(de)測(ce)量孔(kong)和(he)觀察孔(kong)，并設有(you)輻射高溫(wen)(wen)(wen)計(ji)（或光電高溫(wen)(wen)(wen)計(ji)、紅外線(xian)測(ce)溫(wen)(wen)(wen)儀）和(he)時間調整器，以(yi)便(bian)測(ce)量坯(pi)料(liao)(liao)溫(wen)(wen)(wen)度和(he)調整坯(pi)料(liao)(liao)的(de)(de)加熱制度。為了測(ce)量溫(wen)(wen)(wen)度的(de)(de)準確性，坯(pi)料(liao)(liao)上的(de)(de)測(ce)溫(wen)(wen)(wen)點處(chu)通氮氣保(bao)護，且在坯(pi)料(liao)(liao)進爐前(qian)，測(ce)溫(wen)(wen)(wen)點不應有(you)氧化(hua)鐵皮及(ji)黏附物。
7. 感應(ying)線圈沿(yan)長度方向上設有抽頭，以便按照坯料的(de)(de)長短(duan)調(diao)節(jie)感應(ying)線圈的(de)(de)有效長度。
8. 感(gan)應加(jia)熱爐內還(huan)設有滑塊裝置，用(yong)于爐內坯料放置中(zhong)心(xin)線的調整。
9. 每一個感應加熱線(xian)圈由降壓(ya)變壓(ya)器和按鈕選擇開關(guan)提供所需(xu)的功率(lv)。
10. 為(wei)了提高功(gong)率(lv)因(yin)數和調(diao)節(jie)頻率(lv)，還(huan)設有電容器組。
11. 也可以用(yong)感應(ying)線圈(quan)端部(bu)的補償(chang)電(dian)容(rong)，或線圈(quan)組(zu)電(dian)壓的分段控制來進行(xing)端部(bu)補償(chang)，減(jian)小坯料的軸向(xiang)溫差。
圖8-4所示為帶有端部(bu)補償電(dian)容的(de)立式(shi)工頻感(gan)應加熱(re)爐的(de)電(dian)氣原理圖。
近年來，由(you)于電(dian)氣(qi)技(ji)術裝備(bei)的進(jin)步和(he)電(dian)子控制技(ji)術的發展，感應加熱(re)(re)技(ji)術也有(you)(you)了(le)很大的提高(gao)。工頻感應加熱(re)(re)爐(lu)(lu)(lu)上也引進(jin)了(le)許多新的技(ji)術和(he)裝備(bei)，使擠壓不銹鋼(gang)坯料的感應加熱(re)(re)爐(lu)(lu)(lu)和(he)再加熱(re)(re)爐(lu)(lu)(lu)具有(you)(you)更高(gao)的現代化技(ji)術水平(ping)和(he)裝備(bei)水平(ping)。
