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，接著浙江不銹鋼(gang)管(guan)廠家(jia)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(guo)，根據生(sheng)產(chan)的(de)需(xu)要還(huan)可以(yi)把(ba)低頻感應加熱進一(yi)步擴大應用(yong)到100mm直徑(jing)的(de)坯料上。因為在許多情況(kuang)下，所(suo)擁有的(de)效(xiao)益要比所(suo)增加的(de)加熱費用(yong)大得多。實際(ji)生(sheng)產(chan)中有一(yi)系列(lie)的(de)低頻感應加熱爐(lu)就是(shi)在這種條(tiao)件(jian)下進行生(sheng)產(chan)的(de)。
近年(nian)來，確實有一(yi)些重要的因(yin)素促進了感應加熱技術的發(fa)展，這些因(yin)素是：
1. 感應加(jia)熱的(de)每一(yi)支坯料都能準(zhun)確地控制加(jia)熱溫(wen)度，所有的(de)坯料都能被(bei)加(jia)熱到(dao)相同的(de)工(gong)藝(yi)溫(wen)度，從而控制了擠壓產品(pin)的(de)質量。
2. 低頻感應加(jia)熱(re)爐具有(you)最(zui)好的條件來實現坯料的自(zi)(zi)動(dong)運送和(he)擠壓機(ji)的半(ban)自(zi)(zi)動(dong)化或全(quan)盤自(zi)(zi)動(dong)化操(cao)作(zuo)。
3. 使用感應加(jia)熱爐時(shi)，鋼坯可以在幾(ji)分鐘內加(jia)熱完畢，并且當車間停(ting)工或者檢查(cha)、更換工具時(shi)，不需開爐或保(bao)溫，大(da)大(da)降低(di)了能量和勞動力(li)的(de)消(xiao)(xiao)耗(hao)，電(dian)能消(xiao)(xiao)耗(hao)的(de)多少僅(jin)取決(jue)于加(jia)熱坯料的(de)數量。
4. 比一般形(xing)式加(jia)熱爐的維護費(fei)用少，更換(huan)線(xian)圈、耐火(huo)襯(chen)套和耐熱鋼襯(chen)套的時間少。
5. 操作人員少，占(zhan)地(di)面(mian)積小。
6. 工作強度低，勞動條件好。
7. 安排生(sheng)產時具有最大的靈活性，既適(shi)合于大批量(liang)生(sheng)產，也適(shi)合于小批量(liang)生(sheng)產，更換品種(zhong)僅需幾(ji)秒鐘時間，一個班更換10多個品種(zhong)沒有困難(nan)。
8. 特(te)殊(shu)材料加熱(re)時，可以通保護(hu)氣體，進行(xing)無氧(yang)化加熱(re)。
低頻率感應加(jia)熱爐也可以帶保護(hu)氣(qi)體工(gong)作，不過由于爐內空(kong)間間隙很小(xiao)，并且(qie)按(an)照在感應線圈內的加(jia)熱條件可以肯定在如此短的加(jia)熱時間內，實(shi)際上(shang)不銹鋼(gang)等坯(pi)料并不會產生氧化鐵皮；準確的溫度(du)測(ce)量可以減少廢次(ci)品；可以說復雜斷(duan)面型(xing)材(cai)的生產，也首(shou)先是采(cai)用了感應加(jia)熱之(zhi)后(hou)才能夠(gou)進行連續生產的。
一、 坯料感應加熱的基礎
坯(pi)(pi)(pi)料(liao)進(jin)入感(gan)(gan)應加熱(re)(re)(re)爐進(jin)行(xing)加熱(re)(re)(re)時，首(shou)先向感(gan)(gan)應線(xian)圈通(tong)入交(jiao)變電流，線(xian)圈即(ji)產生交(jiao)變磁場，處于交(jiao)變磁場中的(de)坯(pi)(pi)(pi)料(liao)則產生感(gan)(gan)應電流（渦電流），根據感(gan)(gan)應加熱(re)(re)(re)時的(de)電熱(re)(re)(re)轉換定(ding)律（焦耳一楞(leng)茨定(ding)律），坯(pi)(pi)(pi)料(liao)中的(de)電能按下列公式(shi)轉變為熱(re)(re)(re)能，從而加熱(re)(re)(re)坯(pi)(pi)(pi)料(liao)。
Q=12R(J) （8-1)
采用(yong)感應加熱爐加熱坯料(liao)時的電熱轉換(huan)效(xiao)率(lv)一般有以下情況：
1. 隨著坯(pi)(pi)料(liao)直徑的增(zeng)大，電(dian)熱轉(zhuan)換效(xiao)率提高(gao)，每(mei)一度電(dian)加(jia)熱的坯(pi)(pi)料(liao)產(chan)量增(zeng)加(jia)。相反，隨著坯(pi)(pi)料(liao)直徑的減小，電(dian)熱轉(zhuan)換效(xiao)率降(jiang)低(di)，每(mei)一度電(dian)加(jia)熱的坯(pi)(pi)料(liao)產(chan)量降(jiang)低(di)。
2. 當坯料的直徑不變時，頻率增加，熱效率提高。
3. 從坯(pi)料(liao)感應加熱的(de)熱效(xiao)率考量，有資料(liao)推薦不同直徑的(de)坯(pi)料(liao)的(de)最(zui)佳頻率可按表8-12選擇。
在權(quan)衡(heng)了熱效率和變頻設備兩個因(yin)素之后認(ren)為，坯(pi)料直(zhi)徑中(zhong)＞150mm時，采(cai)用工(gong)(gong)頻較(jiao)為有利。但有的(de)不銹鋼管(guan)廠家，如英國的(de)勞·莫爾公司，甚至對于直(zhi)徑為100mm的(de)坯(pi)料也采(cai)用工(gong)(gong)頻加(jia)熱。根據(ju)尼科波爾南(nan)方不銹鋼管(guan)廠的(de)經驗認(ren)為，如果產品大綱中(zhong)有70%~100%的(de)坯(pi)料直(zhi)徑Φ>125mm,則(ze)必(bi)須采(cai)用工(gong)(gong)頻感應(ying)加(jia)熱爐。
二(er)、坯料感應(ying)加熱爐的結(jie)構
坯料感(gan)應加熱爐的結(jie)構(gou)包(bao)括：
1. 線(xian)圈(quan)組由(you)特殊(shu)斷(duan)面的(de)紫銅(tong)管線(xian)（矩形(xing)(xing)、橢圓形(xing)(xing)、偏心）繞(rao)成(cheng)，并固定(ding)在磁(ci)性硅鋼片共軛結構的(de)基礎(chu)上，線(xian)圈(quan)通電后形(xing)(xing)成(cheng)閉路磁(ci)場，可避免(mian)在鋼基礎(chu)上形(xing)(xing)成(cheng)大的(de)渦流。
2. 為了使(shi)沿坯料長(chang)度方向上(shang)磁場具有(you)均一性，在線圈的端部設有(you)附加繞組，作為線圈兩端部的補償(chang)線圈。
3. 感應線(xian)圈(quan)是帶(dai)有高(gao)溫(wen)絕緣的(de)單(dan)層(ceng)(ceng)多匝(za)線(xian)圈(quan)，在線(xian)圈(quan)內層(ceng)(ceng)有一個(ge)用耐(nai)熱(re)(re)合金制(zhi)成(cheng)的(de)帶(dai)有防(fang)止(zhi)冷熱(re)(re)變(bian)形的(de)耐(nai)熱(re)(re)鋼(gang)制(zhi)襯套(tao)；而(er)在耐(nai)熱(re)(re)鋼(gang)襯套(tao)和感應線(xian)圈(quan)之間還有一個(ge)耐(nai)火(huo)高(gao)溫(wen)陶瓷襯套(tao)，以防(fang)止(zhi)熱(re)(re)量散失、線(xian)圈(quan)吸(xi)熱(re)(re)以及(ji)感應線(xian)圈(quan)的(de)絕緣被損(sun)壞。
4. 感應線圈的頂(ding)部(bu)是密封的，以減少氧(yang)氣的進(jin)入，或(huo)便于輸送惰性(xing)氣體，進(jin)行(xing)特(te)殊(shu)材料的無氧(yang)化加(jia)熱。
5. 感應線(xian)圈(quan)通(tong)電工作時，必須通(tong)水冷(leng)(leng)卻，水壓為304~507kPa(約(yue)3~5個大氣壓）。進口水溫(wen)度不應高于25℃,出口水溫(wen)度應在60℃以下，應是清潔無(wu)雜質的水或軟化水，以防線(xian)圈(quan)冷(leng)(leng)卻孔堵塞(sai)。
6. 在(zai)感應(ying)線(xian)圈(quan)的(de)線(xian)匝間(jian)留(liu)有(you)坯(pi)料(liao)的(de)測量(liang)孔和(he)觀察孔，并(bing)設有(you)輻射高溫計（或光電高溫計、紅外線(xian)測溫儀）和(he)時間(jian)調整器，以便(bian)測量(liang)坯(pi)料(liao)溫度和(he)調整坯(pi)料(liao)的(de)加熱制度。為了(le)測量(liang)溫度的(de)準確性，坯(pi)料(liao)上的(de)測溫點(dian)處通(tong)氮(dan)氣保(bao)護，且在(zai)坯(pi)料(liao)進(jin)爐前，測溫點(dian)不應(ying)有(you)氧(yang)化鐵皮及黏附物。
7. 感應線(xian)圈(quan)沿長(chang)度方向上設有抽頭，以便按照(zhao)坯(pi)料的(de)長(chang)短調節感應線(xian)圈(quan)的(de)有效(xiao)長(chang)度。
8. 感應加熱爐(lu)內還(huan)設有滑塊裝置，用于爐(lu)內坯料放(fang)置中心線的(de)調整。
9. 每一個(ge)感(gan)應加熱(re)線圈由(you)降壓變壓器和按鈕選擇開關提供所(suo)需的功(gong)率(lv)。
10. 為了提高功率因(yin)數(shu)和調(diao)節頻(pin)率，還(huan)設有電容器組。
11. 也可以用感應(ying)線圈(quan)端部的(de)補償電(dian)容(rong)，或線圈(quan)組(zu)電(dian)壓的(de)分段控制來進行(xing)端部補償，減小坯料的(de)軸向溫差。
圖8-4所示為帶有端(duan)部(bu)補償電容(rong)的(de)立式工(gong)頻感應加熱爐(lu)的(de)電氣原理圖。
近年來，由于電氣(qi)技術(shu)(shu)裝備(bei)的進步和(he)電子控制技術(shu)(shu)的發展，感應(ying)加(jia)熱(re)技術(shu)(shu)也(ye)有了很大的提高(gao)。工(gong)頻感應(ying)加(jia)熱(re)爐上(shang)也(ye)引進了許(xu)多新的技術(shu)(shu)和(he)裝備(bei)，使擠壓不(bu)銹鋼坯(pi)料的感應(ying)加(jia)熱(re)爐和(he)再加(jia)熱(re)爐具有更高(gao)的現代化技術(shu)(shu)水(shui)平和(he)裝備(bei)水(shui)平。
