浙江至德(de)鋼(gang)業有限公司在實際擠壓(ya)在線亞洲日產一區二區:不銹鋼管生產過程中(zhong)，采(cai)用電能來加熱鋼管坯料的方法有以下四種：
1. 電阻爐(lu)加(jia)熱 電流通過加熱元件發出熱量，靠爐膛的輻射和對流來加熱金屬。
2. 電(dian)接觸加熱 電(dian)(dian)流由電(dian)(dian)源通過(guo)觸頭直接流過(guo)金屬(shu)，金屬(shu)坯料內的電(dian)(dian)阻使其(qi)得到加熱。
3. 鹽浴爐加熱(re) 將直流電源的一極通入電解液，另一極接入加熱的金屬，通電后，電解出來的氣體附在金屬表面形成一層氣膜，把金屬和電解液隔開，于是在金屬和電解液間產生電弧，發出熱量，使金屬加熱。
4. 電感應(ying)加熱 利(li)用電磁(ci)感應(ying)，在金屬內激(ji)勵出電流，使金屬得到(dao)加熱。
在電(dian)阻爐(lu)內(nei)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)時(shi)，熱(re)(re)(re)(re)(re)量的(de)(de)(de)傳遞(di)基本上與在火焰爐(lu)內(nei)一(yi)樣，因此(ci)，金(jin)屬的(de)(de)(de)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)時(shi)間(jian)很(hen)長(chang)電(dian)接觸加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)是較為先進(jin)而又(you)經濟的(de)(de)(de)方法(fa)，但是由(you)(you)于(yu)其(qi)要求(qiu)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)的(de)(de)(de)坯(pi)(pi)料的(de)(de)(de)斷面(mian)和(he)長(chang)度(du)的(de)(de)(de)尺寸有一(yi)定的(de)(de)(de)比例，而限制(zhi)了其(qi)應(ying)用(yong)范圍；此(ci)外(wai)，不(bu)能(neng)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)變斷面(mian)的(de)(de)(de)坯(pi)(pi)料、很(hen)難使(shi)觸頭下的(de)(de)(de)金(jin)屬加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)均勻、平穩(wen)調節加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)速(su)(su)度(du)有困難等，迫使(shi)其(qi)要與其(qi)他加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)方式(shi)(shi)配合使(shi)用(yong)。鹽浴爐(lu)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)時(shi)，由(you)(you)于(yu)熱(re)(re)(re)(re)(re)量是在金(jin)屬表面(mian)附(fu)近的(de)(de)(de)一(yi)薄層電(dian)解(jie)液中生(sheng)成(cheng)，而坯(pi)(pi)料本體(ti)是按熱(re)(re)(re)(re)(re)傳導加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)的(de)(de)(de)，因此(ci)，加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)速(su)(su)度(du)較慢，且電(dian)能(neng)消耗較大。感(gan)(gan)應(ying)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)的(de)(de)(de)形(xing)式(shi)(shi)有兩種(zhong)：工頻（50Hz）感(gan)(gan)應(ying)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)和(he)增高頻率的(de)(de)(de)感(gan)(gan)應(ying)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)。工頻感(gan)(gan)應(ying)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)一(yi)般坯(pi)(pi)料的(de)(de)(de)直徑大于(yu)150mm。同時(shi)，需解(jie)決一(yi)些(xie)技術(shu)問題，諸(zhu)如(ru)如(ru)何(he)使(shi)坯(pi)(pi)料在三相感(gan)(gan)應(ying)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)中溫(wen)度(du)均勻，如(ru)何(he)平穩(wen)地改(gai)變感(gan)(gan)應(ying)器(qi)的(de)(de)(de)輸入功率，如(ru)何(he)調整金(jin)屬的(de)(de)(de)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)速(su)(su)度(du)等。用(yong)增高頻率進(jin)行坯(pi)(pi)料的(de)(de)(de)感(gan)(gan)應(ying)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)(re)時(shi)，其(qi)規格范圍廣泛得多(duo)。
坯料感(gan)應(ying)加(jia)熱的工藝特(te)點與感(gan)應(ying)加(jia)熱時，電流通過感(gan)應(ying)線圈(quan)的特(te)性有(you)著密切的關系，主(zhu)要有(you)以下幾(ji)點：
a. 集(ji)膚效(xiao)應
當直流(liu)電流(liu)通(tong)過(guo)等(deng)截(jie)面(mian)的(de)導(dao)體(ti)時，導(dao)體(ti)截(jie)面(mian)中的(de)電流(liu)密(mi)(mi)度(du)(du)（單(dan)位為A/mm2）是相等(deng)的(de)。但當交變電流(liu)通(tong)過(guo)導(dao)體(ti)時，導(dao)體(ti)截(jie)面(mian)上的(de)電流(liu)密(mi)(mi)度(du)(du)不是均勻(yun)分布的(de)，最大(da)電流(liu)密(mi)(mi)度(du)(du)出現(xian)在導(dao)體(ti)的(de)表面(mian)層，這樣導(dao)體(ti)的(de)截(jie)面(mian)就沒有得到完(wan)全的(de)利用，這種電流(liu)集(ji)聚的(de)現(xian)象叫做集(ji)膚效(xiao)應(ying)。集(ji)膚效(xiao)應(ying)使(shi)電流(liu)密(mi)(mi)度(du)(du)從導(dao)體(ti)中心(xin)向其表面(mian)逐漸增大(da)，也即電流(liu)密(mi)(mi)度(du)(du)從表面(mian)向中心(xin)衰減(jian)，而且電流(liu)密(mi)(mi)度(du)(du)與深(shen)度(du)(du)的(de)關系服從指(zhi)數定律(圖2-90)。
由集膚效應可以看出，采用(yong)交變(bian)電(dian)流(liu)(liu)時(shi)，電(dian)流(liu)(liu)只流(liu)(liu)過(guo)導體(ti)的表(biao)面(mian)(mian)層。電(dian)流(liu)(liu)頻率越(yue)(yue)高(gao)，電(dian)流(liu)(liu)通過(guo)的表(biao)面(mian)(mian)層越(yue)(yue)薄。為了簡化整個感應加熱的計算，引入(ru)電(dian)流(liu)(liu)穿(chuan)透深(shen)度(du)(du)的概(gai)念，即導體(ti)某一(yi)深(shen)度(du)(du)處的電(dian)流(liu)(liu)密度(du)(du)為其表(biao)面(mian)(mian)電(dian)流(liu)(liu)密度(du)(du)的 1/e = 1/2.718 = 0.368 時(shi)，這一(yi)深(shen)度(du)(du) △ 即為電(dian)流(liu)(liu)穿(chuan)透深(shen)度(du)(du)（圖 2-9），可用(yong)下式確定：
圖 2-10 所示為電流(liu)頻率與電流(liu)穿透(tou)深(shen)度(du)的關系。
由此可知(zhi)，感應加熱時的(de)電流(liu)穿(chuan)透深度與采用的(de)電流(liu)頻率有關，頻率越(yue)(yue)高，穿(chuan)透越(yue)(yue)淺(qian)；而頻率越(yue)(yue)低，則(ze)穿(chuan)透深度越(yue)(yue)深（圖2-10).在坯(pi)料(liao)表面穿(chuan)透深度外的(de)中心(xin)部位(wei)的(de)加熱主要還是依靠來自被加熱的(de)穿(chuan)透深度層的(de)熱傳(chuan)導進行(xing)加熱。
表2-9為(wei)在不同的電流(liu)頻率和溫度(du)下，部分材(cai)料的電流(liu)穿透(tou)深(shen)度(du)。
由上(shang)可(ke)知，由于(yu)電流(liu)傳(chuan)導(dao)時(shi)的(de)(de)(de)表面(mian)集膚效應引起(qi)被加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)坯(pi)料(liao)(liao)(liao)(liao)表里溫(wen)差，導(dao)致坯(pi)料(liao)(liao)(liao)(liao)徑向加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)溫(wen)度不(bu)均(jun)。這(zhe)對于(yu)高(gao)合(he)金鋼坯(pi)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)是(shi)很不(bu)利(li)的(de)(de)(de)。不(bu)過(guo)在(zai)坯(pi)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)感應加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)過(guo)程中(zhong)隨著溫(wen)度的(de)(de)(de)升高(gao)，電阻系數(shu)增加(jia)(jia)(jia)，使電流(liu)穿(chuan)透(tou)深度提高(gao)。同時(shi)采用(yong)感應加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)時(shi)，坯(pi)料(liao)(liao)(liao)(liao)中(zhong)的(de)(de)(de)電流(liu)穿(chuan)透(tou)深度值畢竟還有(you)相(xiang)當(dang)的(de)(de)(de)寬度，而且坯(pi)料(liao)(liao)(liao)(liao)中(zhong)部(bu)仍有(you)渦電流(liu)產(chan)生，其(qi)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)速度還是(shi)很快(kuai)的(de)(de)(de)。不(bu)會像在(zai)火焰爐內靠輻射和傳(chuan)導(dao)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)時(shi)那么(me)慢。并(bing)且坯(pi)料(liao)(liao)(liao)(liao)在(zai)環形爐中(zhong)經(jing)過(guo)預熱(re)(re)(re)(re)到800~900℃的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)，這(zhe)些因素都(dou)為坯(pi)料(liao)(liao)(liao)(liao)在(zai)感應加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)時(shi)的(de)(de)(de)表里溫(wen)差提供了補償(chang)。此時(shi)，坯(pi)料(liao)(liao)(liao)(liao)可(ke)以(yi)采用(yong)大功率進行快(kuai)速加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)(re)。
b. 邊緣效應
感(gan)(gan)應(ying)加(jia)(jia)(jia)熱時，在(zai)(zai)感(gan)(gan)應(ying)器(qi)內(nei)磁場(chang)的(de)分(fen)(fen)布是不均勻的(de)，感(gan)(gan)應(ying)器(qi)中(zhong)部磁場(chang)強度最大，而(er)兩(liang)端(duan)(duan)部磁場(chang)強度則降(jiang)低(di)(di)，此稱為(wei)感(gan)(gan)應(ying)器(qi)的(de)邊緣效(xiao)應(ying)。也(ye)正(zheng)由于此，坯料的(de)軸向加(jia)(jia)(jia)熱不均勻。為(wei)了消除此現象，可將感(gan)(gan)應(ying)器(qi)制作得比坯料略(lve)長(chang)；或在(zai)(zai)感(gan)(gan)應(ying)器(qi)的(de)兩(liang)端(duan)(duan)各加(jia)(jia)(jia)上一個鋼墊，將坯料兩(liang)端(duan)(duan)溫度偏(pian)低(di)(di)的(de)部分(fen)(fen)移到(dao)(dao)(dao)兩(liang)端(duan)(duan)的(de)鋼墊上。這兩(liang)種方法都使感(gan)(gan)應(ying)加(jia)(jia)(jia)熱的(de)經濟性和可操作性降(jiang)低(di)(di)到(dao)(dao)(dao)無法接受。目(mu)前，普遍采(cai)用的(de)方法是在(zai)(zai)感(gan)(gan)應(ying)器(qi)兩(liang)端(duan)(duan)加(jia)(jia)(jia)設補(bu)償(chang)線圈，以產生(sheng)補(bu)償(chang)磁場(chang)，來降(jiang)低(di)(di)感(gan)(gan)應(ying)加(jia)(jia)(jia)熱后坯料的(de)軸向溫差。另外(wai)，對(dui)于坯料的(de)加(jia)(jia)(jia)熱有(you)冷和熱兩(liang)種規定，其(qi)定義為(wei)：從(cong)室溫到(dao)(dao)(dao)磁性轉變(bian)溫度，稱為(wei)冷加(jia)(jia)(jia)熱規范。從(cong)磁性轉變(bian)溫度到(dao)(dao)(dao)加(jia)(jia)(jia)工溫度，稱為(wei)熱加(jia)(jia)(jia)熱規范。并且電流(liu)穿透深度也(ye)有(you)冷和熱之分(fen)(fen)。
c. 鄰(lin)近效(xiao)應(ying)
在坯(pi)(pi)料(liao)進行感(gan)應(ying)(ying)加熱時(shi)，往往必須將導(dao)體（感(gan)應(ying)(ying)線圈）和空心(xin)坯(pi)(pi)料(liao)置于同心(xin)，由于鄰近效應(ying)(ying)，負載電(dian)流都分(fen)布在內管（空心(xin)坯(pi)(pi)料(liao)）的(de)(de)外(wai)表面和外(wai)管（感(gan)應(ying)(ying)線圈）的(de)(de)內表面，任何內管位置的(de)(de)偏移(yi)都會使(shi)電(dian)流分(fen)布更不均勻，如圖2-11所示。
