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，接著浙江不銹鋼管(guan)廠家也于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(bu)過，根據生產的(de)(de)(de)需要(yao)還可以把低頻感(gan)應加熱(re)進(jin)一(yi)步擴大(da)應用到100mm直(zhi)徑的(de)(de)(de)坯料上(shang)。因為(wei)在許多情況下，所(suo)擁有(you)的(de)(de)(de)效(xiao)益要(yao)比所(suo)增加的(de)(de)(de)加熱(re)費用大(da)得(de)多。實際生產中有(you)一(yi)系列(lie)的(de)(de)(de)低頻感(gan)應加熱(re)爐就是(shi)在這種條件下進(jin)行生產的(de)(de)(de)。
近(jin)年來，確實有一些重要(yao)的(de)因素(su)促進了感應加熱技(ji)術的(de)發(fa)展，這些因素(su)是：
1. 感應加熱的(de)每一支坯(pi)料都能準(zhun)確(que)地(di)控制加熱溫度，所有(you)的(de)坯(pi)料都能被加熱到相同的(de)工藝溫度，從而控制了擠壓產(chan)品(pin)的(de)質量。
2. 低頻感應加熱爐具(ju)有最好的(de)條件來實(shi)現坯料的(de)自(zi)動(dong)運送(song)和(he)擠(ji)壓機的(de)半自(zi)動(dong)化(hua)或全(quan)盤自(zi)動(dong)化(hua)操(cao)作。
3. 使用感應加熱爐時，鋼坯可以(yi)在幾分鐘內加熱完(wan)畢，并且(qie)當(dang)車間(jian)停工或(huo)者檢查、更換工具時，不需(xu)開爐或(huo)保溫(wen)，大大降低了(le)能(neng)量和(he)勞(lao)動力的(de)消(xiao)(xiao)耗，電(dian)能(neng)消(xiao)(xiao)耗的(de)多少(shao)僅取決于加熱坯料的(de)數量。
4. 比一(yi)般形式加熱爐的維護費用少，更換線圈、耐(nai)火襯(chen)套和耐(nai)熱鋼襯(chen)套的時(shi)間少。
5. 操作人(ren)員(yuan)少，占地面積(ji)小。
6. 工作強度低，勞動條(tiao)件好。
7. 安排生(sheng)產(chan)時(shi)具有最大的靈活性，既適合于大批量生(sheng)產(chan)，也適合于小批量生(sheng)產(chan)，更(geng)換品種僅需幾秒(miao)鐘時(shi)間，一個班更(geng)換10多個品種沒有困難。
8. 特殊(shu)材(cai)料加(jia)熱時，可以(yi)通保護氣體，進行無氧化加(jia)熱。
低頻率感應加(jia)(jia)熱爐也(ye)可以(yi)(yi)帶保護(hu)氣體(ti)工作，不過(guo)由(you)于爐內空間(jian)(jian)(jian)間(jian)(jian)(jian)隙(xi)很小(xiao)，并(bing)且按照在(zai)感應線圈(quan)內的(de)(de)(de)加(jia)(jia)熱條件可以(yi)(yi)肯定在(zai)如此短的(de)(de)(de)加(jia)(jia)熱時(shi)間(jian)(jian)(jian)內，實際上不銹(xiu)鋼等坯料(liao)并(bing)不會產生(sheng)(sheng)氧化(hua)鐵皮；準確的(de)(de)(de)溫度測(ce)量可以(yi)(yi)減少廢次品；可以(yi)(yi)說復(fu)雜斷面型材的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產，也(ye)首先是采用了(le)感應加(jia)(jia)熱之(zhi)后(hou)才能(neng)夠進行(xing)連(lian)續生(sheng)(sheng)產的(de)(de)(de)。
一、 坯料感應加熱的(de)基礎
坯(pi)料(liao)進入(ru)感應(ying)(ying)(ying)加熱爐進行加熱時，首先向(xiang)感應(ying)(ying)(ying)線圈通入(ru)交(jiao)變(bian)電流(liu)，線圈即產(chan)生交(jiao)變(bian)磁(ci)場，處(chu)于交(jiao)變(bian)磁(ci)場中(zhong)的(de)坯(pi)料(liao)則(ze)產(chan)生感應(ying)(ying)(ying)電流(liu)（渦電流(liu)），根據感應(ying)(ying)(ying)加熱時的(de)電熱轉(zhuan)換(huan)定律(lv)（焦耳一楞茨定律(lv)），坯(pi)料(liao)中(zhong)的(de)電能按(an)下列公式轉(zhuan)變(bian)為(wei)熱能，從(cong)而加熱坯(pi)料(liao)。
Q=12R(J) （8-1)
采(cai)用感應(ying)加熱(re)(re)爐加熱(re)(re)坯(pi)料時的電熱(re)(re)轉換效(xiao)率一般(ban)有以下情況：
1. 隨(sui)著坯(pi)料直徑的增(zeng)大，電熱(re)轉換效率(lv)提高，每一度電加熱(re)的坯(pi)料產量增(zeng)加。相反(fan)，隨(sui)著坯(pi)料直徑的減小，電熱(re)轉換效率(lv)降低，每一度電加熱(re)的坯(pi)料產量降低。
2. 當坯料的直徑不變時，頻率(lv)增加，熱(re)效率(lv)提高。
3. 從坯料感應(ying)加熱的熱效率考量，有資料推薦(jian)不同(tong)直徑的坯料的最佳頻率可按表8-12選擇。
在權衡了熱效率和(he)變頻(pin)(pin)設備兩個因(yin)素之后認為，坯(pi)料直徑(jing)中(zhong)＞150mm時，采用(yong)工(gong)(gong)頻(pin)(pin)較(jiao)為有(you)利。但有(you)的(de)不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)廠(chang)家，如英國的(de)勞·莫爾公(gong)司，甚至對于直徑(jing)為100mm的(de)坯(pi)料也(ye)采用(yong)工(gong)(gong)頻(pin)(pin)加熱。根據尼科波(bo)爾南方不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)廠(chang)的(de)經驗認為，如果產品大綱(gang)中(zhong)有(you)70%~100%的(de)坯(pi)料直徑(jing)Φ>125mm,則必(bi)須采用(yong)工(gong)(gong)頻(pin)(pin)感應加熱爐。
二、坯料感應加熱爐的結(jie)構(gou)
坯料(liao)感應加熱爐的(de)結構包括：
1. 線(xian)圈組由(you)特殊斷面的紫銅(tong)管線(xian)（矩(ju)形、橢圓形、偏(pian)心）繞成，并固定在磁性硅鋼(gang)(gang)片共軛結構(gou)的基礎(chu)上，線(xian)圈通電(dian)后(hou)形成閉路磁場(chang)，可避免在鋼(gang)(gang)基礎(chu)上形成大(da)的渦流。
2. 為了使沿(yan)坯(pi)料長度方向上(shang)磁場具有均一性(xing)，在線圈的(de)端部(bu)設有附加繞組，作(zuo)為線圈兩端部(bu)的(de)補償線圈。
3. 感(gan)應線(xian)(xian)圈是帶有高(gao)溫絕(jue)(jue)緣的單層(ceng)多匝線(xian)(xian)圈，在線(xian)(xian)圈內(nei)層(ceng)有一(yi)個用(yong)耐(nai)(nai)熱合金制成(cheng)的帶有防止冷熱變(bian)形的耐(nai)(nai)熱鋼(gang)制襯套(tao)；而(er)在耐(nai)(nai)熱鋼(gang)襯套(tao)和感(gan)應線(xian)(xian)圈之間還有一(yi)個耐(nai)(nai)火高(gao)溫陶(tao)瓷襯套(tao)，以防止熱量散失、線(xian)(xian)圈吸熱以及感(gan)應線(xian)(xian)圈的絕(jue)(jue)緣被損(sun)壞。
4. 感應線圈的(de)頂部是(shi)密封的(de)，以減(jian)少(shao)氧(yang)氣(qi)的(de)進入，或(huo)便于(yu)輸送(song)惰性氣(qi)體(ti)，進行特殊材料的(de)無氧(yang)化加熱。
5. 感應(ying)線圈通電工作時，必須通水冷(leng)(leng)卻，水壓(ya)為304~507kPa(約3~5個大氣(qi)壓(ya)）。進口水溫(wen)度不應(ying)高于25℃,出口水溫(wen)度應(ying)在60℃以(yi)下，應(ying)是清潔無雜(za)質的水或軟(ruan)化水，以(yi)防線圈冷(leng)(leng)卻孔堵(du)塞。
6. 在感(gan)應線(xian)圈的(de)線(xian)匝間(jian)(jian)留(liu)有(you)坯(pi)料(liao)(liao)的(de)測(ce)(ce)量(liang)孔(kong)和(he)觀察孔(kong)，并設有(you)輻(fu)射高溫(wen)(wen)(wen)(wen)計(ji)（或(huo)光電高溫(wen)(wen)(wen)(wen)計(ji)、紅外線(xian)測(ce)(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)儀）和(he)時間(jian)(jian)調整(zheng)器，以便(bian)測(ce)(ce)量(liang)坯(pi)料(liao)(liao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度和(he)調整(zheng)坯(pi)料(liao)(liao)的(de)加(jia)熱制(zhi)度。為了測(ce)(ce)量(liang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度的(de)準(zhun)確性，坯(pi)料(liao)(liao)上的(de)測(ce)(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)點處通氮(dan)氣保(bao)護，且在坯(pi)料(liao)(liao)進爐(lu)前，測(ce)(ce)溫(wen)(wen)(wen)(wen)點不應有(you)氧化鐵(tie)皮及(ji)黏附物。
7. 感應線圈(quan)沿長度方向上設(she)有抽頭，以便(bian)按照坯料的長短(duan)調節感應線圈(quan)的有效長度。
8. 感應(ying)加熱爐內(nei)還設有(you)滑塊裝置，用于(yu)爐內(nei)坯料放置中心線的(de)調整。
9. 每一個(ge)感(gan)應(ying)加熱(re)線圈由降壓變壓器(qi)和按鈕選擇開關提(ti)供所(suo)需的(de)功(gong)率。
10. 為了提高(gao)功率因數(shu)和調節頻率，還設有電容器組。
11. 也(ye)可以用感應線(xian)圈端部(bu)的補(bu)償(chang)電容(rong)，或線(xian)圈組電壓的分段控制(zhi)來進行端部(bu)補(bu)償(chang)，減小坯料的軸向溫差。
圖8-4所(suo)示(shi)為帶有(you)端部補償電容的立式工頻(pin)感(gan)應加熱爐的電氣原理圖。
近年來，由于電氣技術(shu)裝備(bei)的(de)(de)進(jin)步和電子控(kong)制技術(shu)的(de)(de)發展，感應(ying)(ying)加(jia)(jia)熱技術(shu)也(ye)有(you)了很大(da)的(de)(de)提高。工頻(pin)感應(ying)(ying)加(jia)(jia)熱爐上也(ye)引(yin)進(jin)了許多(duo)新的(de)(de)技術(shu)和裝備(bei)，使擠壓不銹鋼坯料的(de)(de)感應(ying)(ying)加(jia)(jia)熱爐和再加(jia)(jia)熱爐具有(you)更高的(de)(de)現代(dai)化技術(shu)水平和裝備(bei)水平。
