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。
不過，根據生(sheng)產(chan)的(de)需要還可(ke)以把低(di)頻感應加(jia)熱(re)進一步擴大應用到100mm直徑的(de)坯料上。因為(wei)在(zai)許多情(qing)況(kuang)下，所(suo)擁有的(de)效益要比所(suo)增加(jia)的(de)加(jia)熱(re)費用大得多。實際(ji)生(sheng)產(chan)中有一系列(lie)的(de)低(di)頻感應加(jia)熱(re)爐就(jiu)是(shi)在(zai)這(zhe)種條件下進行生(sheng)產(chan)的(de)。
近年(nian)來(lai)，確實有一(yi)些重要的(de)因(yin)素促進了感應加熱技術的(de)發(fa)展，這些因(yin)素是：
1. 感(gan)應加熱(re)(re)的(de)每(mei)一(yi)支坯料(liao)都(dou)(dou)能準確地控(kong)制(zhi)加熱(re)(re)溫度，所有的(de)坯料(liao)都(dou)(dou)能被(bei)加熱(re)(re)到相同的(de)工藝溫度，從而控(kong)制(zhi)了(le)擠壓產品的(de)質量。
2. 低頻(pin)感應加熱爐具有最(zui)好的條件(jian)來實現坯(pi)料的自動(dong)(dong)運送(song)和擠壓機的半自動(dong)(dong)化(hua)或(huo)全盤自動(dong)(dong)化(hua)操作。
3. 使用感應加熱爐(lu)時，鋼坯可以在幾分鐘內加熱完畢，并且當車(che)間(jian)停工或者(zhe)檢查、更換工具時，不(bu)需(xu)開(kai)爐(lu)或保溫，大大降(jiang)低了能量和勞動力的消(xiao)(xiao)耗，電能消(xiao)(xiao)耗的多少(shao)僅取決于加熱坯料的數(shu)量。
4. 比一般形式(shi)加(jia)熱爐的維護費用少(shao)，更換線(xian)圈、耐火襯套和耐熱鋼襯套的時間少(shao)。
5. 操作人員(yuan)少，占地面(mian)積小。
6. 工作強(qiang)度低，勞動(dong)條(tiao)件好(hao)。
7. 安排生產時(shi)具有最大的(de)靈活性(xing)，既適(shi)合于(yu)大批量生產，也適(shi)合于(yu)小批量生產，更換品(pin)種僅需幾秒鐘時(shi)間(jian)，一(yi)個班更換10多個品(pin)種沒有困(kun)難。
8. 特殊材料加熱時，可以通保護氣體，進行無(wu)氧(yang)化(hua)加熱。
低頻率感(gan)(gan)應加熱(re)爐(lu)也可(ke)(ke)以(yi)帶保護氣(qi)體(ti)工(gong)作，不過由于爐(lu)內(nei)空(kong)間(jian)間(jian)隙(xi)很小，并且按照在感(gan)(gan)應線圈內(nei)的(de)(de)加熱(re)條(tiao)件可(ke)(ke)以(yi)肯定(ding)在如此短的(de)(de)加熱(re)時間(jian)內(nei)，實(shi)際上不銹鋼等坯料并不會產生(sheng)氧化鐵皮；準確的(de)(de)溫度測(ce)量可(ke)(ke)以(yi)減少廢次品；可(ke)(ke)以(yi)說(shuo)復雜(za)斷面型材的(de)(de)生(sheng)產，也首先是(shi)采(cai)用了感(gan)(gan)應加熱(re)之后才能(neng)夠進行連續(xu)生(sheng)產的(de)(de)。
一、 坯料感應(ying)加熱(re)的基礎
坯(pi)料進入(ru)感(gan)(gan)應(ying)加熱(re)爐進行加熱(re)時(shi)，首先向感(gan)(gan)應(ying)線圈通入(ru)交(jiao)變(bian)(bian)(bian)電(dian)(dian)流，線圈即產生(sheng)交(jiao)變(bian)(bian)(bian)磁場，處于交(jiao)變(bian)(bian)(bian)磁場中的坯(pi)料則產生(sheng)感(gan)(gan)應(ying)電(dian)(dian)流（渦電(dian)(dian)流），根據感(gan)(gan)應(ying)加熱(re)時(shi)的電(dian)(dian)熱(re)轉換定(ding)律（焦耳一楞茨定(ding)律），坯(pi)料中的電(dian)(dian)能按下列公式轉變(bian)(bian)(bian)為熱(re)能，從而加熱(re)坯(pi)料。
Q=12R(J) （8-1)
采用(yong)感應加(jia)熱爐加(jia)熱坯(pi)料時的電熱轉換效率一般有以下情(qing)況(kuang)：
1. 隨(sui)著坯(pi)(pi)料直(zhi)徑的(de)(de)增(zeng)大(da)，電(dian)(dian)熱轉換效率(lv)提高，每一度(du)電(dian)(dian)加(jia)熱的(de)(de)坯(pi)(pi)料產(chan)量(liang)增(zeng)加(jia)。相反，隨(sui)著坯(pi)(pi)料直(zhi)徑的(de)(de)減小，電(dian)(dian)熱轉換效率(lv)降低(di)，每一度(du)電(dian)(dian)加(jia)熱的(de)(de)坯(pi)(pi)料產(chan)量(liang)降低(di)。
2. 當坯料(liao)的(de)直徑(jing)不變時，頻率(lv)增加，熱(re)效率(lv)提(ti)高。
3. 從(cong)坯料感(gan)應加(jia)熱的(de)熱效率考量(liang)，有(you)資料推薦不同直(zhi)徑的(de)坯料的(de)最佳頻率可按表8-12選擇(ze)。
在權衡了(le)熱(re)效(xiao)率和變(bian)頻設備兩(liang)個(ge)因(yin)素之后認為(wei)，坯料(liao)(liao)直(zhi)徑中(zhong)＞150mm時，采用工頻較為(wei)有利。但有的不銹鋼(gang)管(guan)廠(chang)家，如英(ying)國(guo)的勞·莫(mo)爾公(gong)司(si)，甚至對于直(zhi)徑為(wei)100mm的坯料(liao)(liao)也采用工頻加(jia)熱(re)。根據尼科波爾南方(fang)不銹鋼(gang)管(guan)廠(chang)的經驗認為(wei)，如果產(chan)品大綱中(zhong)有70%~100%的坯料(liao)(liao)直(zhi)徑Φ>125mm,則(ze)必須采用工頻感應加(jia)熱(re)爐(lu)。
二、坯料感應加熱爐的結(jie)構
坯料感應加熱爐的(de)結構包(bao)括：
1. 線圈組由特殊(shu)斷面(mian)的紫銅(tong)管線（矩形(xing)、橢圓(yuan)形(xing)、偏心）繞(rao)成，并固定(ding)在磁性硅鋼(gang)片共(gong)軛結(jie)構的基(ji)礎(chu)上，線圈通(tong)電后形(xing)成閉路磁場，可避免在鋼(gang)基(ji)礎(chu)上形(xing)成大的渦流(liu)。
2. 為(wei)了(le)使(shi)沿坯料(liao)長(chang)度方向上磁(ci)場具(ju)有均一(yi)性(xing)，在線圈的端部設有附加(jia)繞組，作為(wei)線圈兩端部的補(bu)償線圈。
3. 感應線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)是(shi)帶有(you)高溫絕(jue)緣(yuan)的單層多匝(za)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)，在(zai)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)內層有(you)一(yi)個用耐熱(re)合金制(zhi)(zhi)成的帶有(you)防止冷(leng)熱(re)變形(xing)的耐熱(re)鋼制(zhi)(zhi)襯套(tao)；而在(zai)耐熱(re)鋼襯套(tao)和感應線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)之間(jian)還有(you)一(yi)個耐火高溫陶瓷(ci)襯套(tao)，以(yi)防止熱(re)量(liang)散失、線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)吸熱(re)以(yi)及(ji)感應線(xian)(xian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)的絕(jue)緣(yuan)被損(sun)壞。
4. 感應線圈的(de)頂部(bu)是密封(feng)的(de)，以(yi)減(jian)少氧氣的(de)進入，或便于(yu)輸(shu)送惰性氣體，進行特殊材料的(de)無氧化加熱。
5. 感應(ying)線圈(quan)通電工作時，必(bi)須通水冷(leng)卻，水壓為(wei)304~507kPa(約3~5個大(da)氣壓）。進口(kou)水溫(wen)(wen)度不應(ying)高于25℃,出口(kou)水溫(wen)(wen)度應(ying)在60℃以下，應(ying)是清潔無雜質的水或軟化水，以防線圈(quan)冷(leng)卻孔堵塞(sai)。
6. 在感應(ying)線圈的(de)(de)(de)線匝間留有坯(pi)料的(de)(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)孔和觀察(cha)孔，并(bing)設有輻(fu)射高溫(wen)計（或(huo)光電(dian)高溫(wen)計、紅外線測(ce)(ce)溫(wen)儀）和時間調(diao)整(zheng)器，以便測(ce)(ce)量(liang)坯(pi)料溫(wen)度和調(diao)整(zheng)坯(pi)料的(de)(de)(de)加熱制度。為了測(ce)(ce)量(liang)溫(wen)度的(de)(de)(de)準確性(xing)，坯(pi)料上(shang)的(de)(de)(de)測(ce)(ce)溫(wen)點(dian)處通氮氣保護，且在坯(pi)料進爐前(qian)，測(ce)(ce)溫(wen)點(dian)不應(ying)有氧(yang)化鐵皮及黏(nian)附(fu)物。
7. 感(gan)應(ying)線圈(quan)(quan)沿(yan)長度(du)方向上設(she)有抽頭，以便按照坯料的(de)長短調節感(gan)應(ying)線圈(quan)(quan)的(de)有效長度(du)。
8. 感應加熱爐(lu)內還設有滑塊裝置，用于爐(lu)內坯料放置中心線(xian)的調整(zheng)。
9. 每一個感應加熱線(xian)圈由降壓變壓器和按(an)鈕選(xuan)擇開關提供(gong)所(suo)需的功率。
10. 為了提高功率(lv)因數和調(diao)節頻率(lv)，還設有電容器組。
11. 也可以用感(gan)應線圈端部的補償電(dian)容(rong)，或線圈組(zu)電(dian)壓的分(fen)段控制來進行端部補償，減小(xiao)坯(pi)料的軸(zhou)向溫差。
圖(tu)(tu)8-4所示為帶(dai)有端部補償(chang)電容(rong)的(de)立式工頻(pin)感(gan)應加(jia)熱爐(lu)的(de)電氣原(yuan)理圖(tu)(tu)。
近年來，由(you)于(yu)電氣(qi)技(ji)術裝備(bei)的(de)進(jin)步(bu)和電子控制技(ji)術的(de)發展(zhan)，感應加(jia)熱(re)技(ji)術也有(you)了很(hen)大的(de)提高。工頻感應加(jia)熱(re)爐上也引進(jin)了許多(duo)新的(de)技(ji)術和裝備(bei)，使擠壓(ya)不銹鋼坯料(liao)的(de)感應加(jia)熱(re)爐和再加(jia)熱(re)爐具有(you)更高的(de)現(xian)代(dai)化技(ji)術水平(ping)(ping)和裝備(bei)水平(ping)(ping)。
