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(bu)銹鋼(gang)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，根據生產的(de)需要還可以把(ba)低頻感應加(jia)(jia)熱進一(yi)步擴(kuo)大應用到100mm直(zhi)徑的(de)坯料(liao)上。因為在許多情(qing)況下，所(suo)擁有的(de)效(xiao)益(yi)要比所(suo)增加(jia)(jia)的(de)加(jia)(jia)熱費用大得多。實(shi)際生產中有一(yi)系列的(de)低頻感應加(jia)(jia)熱爐就是在這種條件下進行生產的(de)。
近(jin)年來，確實有一些重(zhong)要的(de)因素(su)促進(jin)了(le)感應(ying)加(jia)熱技術的(de)發展，這些因素(su)是：
1. 感應加(jia)熱(re)的每一支坯料都能準確地控制(zhi)加(jia)熱(re)溫度，所有(you)的坯料都能被加(jia)熱(re)到(dao)相同的工(gong)藝溫度，從(cong)而控制(zhi)了擠壓產(chan)品(pin)的質量。
2. 低頻感應加熱爐(lu)具(ju)有最好(hao)的條件來實(shi)現坯料的自(zi)動(dong)(dong)運送和擠壓機的半自(zi)動(dong)(dong)化或全盤(pan)自(zi)動(dong)(dong)化操作。
3. 使(shi)用(yong)感應加熱(re)(re)爐時，鋼坯(pi)可以在幾分(fen)鐘內加熱(re)(re)完畢，并(bing)且(qie)當(dang)車間停工或者檢查、更換工具(ju)時，不需(xu)開爐或保溫，大(da)大(da)降低了能量和勞動(dong)力的消(xiao)耗(hao)，電能消(xiao)耗(hao)的多少僅取決于加熱(re)(re)坯(pi)料的數量。
4. 比一般形式(shi)加(jia)熱爐的維護費用少，更換線(xian)圈、耐火襯套和耐熱鋼襯套的時間(jian)少。
5. 操作人員少，占地面積小(xiao)。
6. 工作強度低，勞動(dong)條(tiao)件(jian)好(hao)。
7. 安排(pai)生(sheng)(sheng)產(chan)時(shi)具有最大的靈活性，既適合(he)于大批量生(sheng)(sheng)產(chan)，也(ye)適合(he)于小批量生(sheng)(sheng)產(chan)，更(geng)換(huan)品(pin)種(zhong)僅需幾秒鐘時(shi)間(jian)，一個班更(geng)換(huan)10多個品(pin)種(zhong)沒有困難。
8. 特殊(shu)材料加熱時，可以(yi)通(tong)保(bao)護(hu)氣體(ti)，進(jin)行無氧化加熱。
低(di)頻率感(gan)(gan)應加熱(re)(re)爐也可(ke)(ke)以帶保(bao)護氣(qi)體工(gong)作(zuo)，不過由于爐內空(kong)間(jian)間(jian)隙很小(xiao)，并(bing)且按照(zhao)在感(gan)(gan)應線圈內的加熱(re)(re)條(tiao)件可(ke)(ke)以肯定在如此短的加熱(re)(re)時(shi)間(jian)內，實際上不銹鋼(gang)等坯料并(bing)不會產(chan)生(sheng)氧化鐵皮；準確的溫(wen)度測量可(ke)(ke)以減少廢次品；可(ke)(ke)以說(shuo)復雜(za)斷面型材的生(sheng)產(chan)，也首先是(shi)采用(yong)了感(gan)(gan)應加熱(re)(re)之后才(cai)能夠進行連續生(sheng)產(chan)的。
一、 坯料感應加熱的基(ji)礎
坯(pi)料(liao)進入(ru)感應(ying)(ying)加(jia)(jia)熱(re)爐進行(xing)加(jia)(jia)熱(re)時(shi)，首先向感應(ying)(ying)線(xian)圈通(tong)入(ru)交(jiao)(jiao)變電(dian)流(liu)，線(xian)圈即(ji)產(chan)生交(jiao)(jiao)變磁場(chang)，處于交(jiao)(jiao)變磁場(chang)中(zhong)的坯(pi)料(liao)則(ze)產(chan)生感應(ying)(ying)電(dian)流(liu)（渦(wo)電(dian)流(liu)），根(gen)據(ju)感應(ying)(ying)加(jia)(jia)熱(re)時(shi)的電(dian)熱(re)轉(zhuan)(zhuan)換定律（焦耳一楞茨定律），坯(pi)料(liao)中(zhong)的電(dian)能(neng)按下列(lie)公(gong)式(shi)轉(zhuan)(zhuan)變為熱(re)能(neng)，從(cong)而加(jia)(jia)熱(re)坯(pi)料(liao)。
Q=12R(J) （8-1)
采用(yong)感應加熱(re)爐加熱(re)坯料時的(de)電熱(re)轉換效率一般有(you)以(yi)下情況(kuang)：
1. 隨(sui)著坯料直徑的(de)增大(da)，電(dian)熱(re)(re)轉換效率提高，每一(yi)度(du)電(dian)加(jia)(jia)熱(re)(re)的(de)坯料產量增加(jia)(jia)。相反，隨(sui)著坯料直徑的(de)減(jian)小(xiao)，電(dian)熱(re)(re)轉換效率降低，每一(yi)度(du)電(dian)加(jia)(jia)熱(re)(re)的(de)坯料產量降低。
2. 當坯料(liao)的直(zhi)徑不變時(shi)，頻率(lv)(lv)增(zeng)加(jia)，熱(re)效率(lv)(lv)提高。
3. 從坯(pi)料感應(ying)加(jia)熱(re)的熱(re)效率(lv)考量，有資料推薦不同(tong)直徑的坯(pi)料的最佳頻率(lv)可(ke)按(an)表8-12選擇。
在權(quan)衡了熱效(xiao)率和(he)變頻(pin)設(she)備兩個(ge)因素之(zhi)后認為(wei)，坯料(liao)直(zhi)(zhi)徑(jing)中(zhong)＞150mm時，采(cai)用工(gong)頻(pin)較(jiao)為(wei)有(you)利。但有(you)的(de)不銹鋼(gang)管廠(chang)家，如英(ying)國(guo)的(de)勞·莫(mo)爾公(gong)司，甚至對于直(zhi)(zhi)徑(jing)為(wei)100mm的(de)坯料(liao)也采(cai)用工(gong)頻(pin)加熱。根據(ju)尼(ni)科波(bo)爾南(nan)方不銹鋼(gang)管廠(chang)的(de)經驗認為(wei)，如果產品大綱中(zhong)有(you)70%~100%的(de)坯料(liao)直(zhi)(zhi)徑(jing)Φ>125mm,則(ze)必須采(cai)用工(gong)頻(pin)感應加熱爐(lu)。
二、坯(pi)料(liao)感應加熱爐的結構
坯料(liao)感應加熱爐(lu)的結構包括：
1. 線圈組由特殊(shu)斷面的紫銅管線（矩(ju)形(xing)、橢(tuo)圓形(xing)、偏心(xin)）繞(rao)成(cheng)，并固定在磁性硅鋼片共軛結構的基礎上，線圈通(tong)電后形(xing)成(cheng)閉路磁場，可(ke)避免在鋼基礎上形(xing)成(cheng)大的渦(wo)流。
2. 為了使沿坯料長度方向上磁(ci)場具有均一性，在(zai)線圈的(de)端部設有附加(jia)繞組，作為線圈兩端部的(de)補償線圈。
3. 感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)是帶有(you)(you)高溫(wen)絕(jue)緣(yuan)的(de)單(dan)層多(duo)匝(za)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)，在線(xian)圈(quan)(quan)(quan)內層有(you)(you)一(yi)(yi)個用(yong)耐熱合金制成的(de)帶有(you)(you)防止冷(leng)熱變(bian)形的(de)耐熱鋼制襯(chen)(chen)套；而在耐熱鋼襯(chen)(chen)套和感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)之間還(huan)有(you)(you)一(yi)(yi)個耐火(huo)高溫(wen)陶瓷襯(chen)(chen)套，以防止熱量散(san)失(shi)、線(xian)圈(quan)(quan)(quan)吸熱以及感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)的(de)絕(jue)緣(yuan)被損壞。
4. 感應線(xian)圈的頂部(bu)是(shi)密封的，以減少氧氣的進(jin)入，或便于輸送惰(duo)性(xing)氣體(ti)，進(jin)行特殊材料的無氧化加熱。
5. 感應線圈(quan)通(tong)(tong)電工作時(shi)，必須(xu)通(tong)(tong)水(shui)冷(leng)卻(que)，水(shui)壓(ya)為(wei)304~507kPa(約3~5個大氣(qi)壓(ya)）。進口(kou)水(shui)溫度不應高于25℃,出口(kou)水(shui)溫度應在60℃以下，應是(shi)清(qing)潔無(wu)雜質的水(shui)或(huo)軟化水(shui)，以防線圈(quan)冷(leng)卻(que)孔堵(du)塞(sai)。
6. 在感(gan)應線(xian)圈的(de)(de)線(xian)匝(za)間留有(you)坯(pi)(pi)(pi)料的(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)孔和觀(guan)察(cha)孔，并(bing)設有(you)輻射高溫(wen)(wen)計(ji)（或光電高溫(wen)(wen)計(ji)、紅外(wai)線(xian)測(ce)(ce)溫(wen)(wen)儀(yi)）和時間調整器，以便測(ce)(ce)量(liang)坯(pi)(pi)(pi)料溫(wen)(wen)度(du)和調整坯(pi)(pi)(pi)料的(de)(de)加(jia)熱(re)制(zhi)度(du)。為(wei)了測(ce)(ce)量(liang)溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)準確性，坯(pi)(pi)(pi)料上的(de)(de)測(ce)(ce)溫(wen)(wen)點處通氮氣保護，且在坯(pi)(pi)(pi)料進爐前，測(ce)(ce)溫(wen)(wen)點不(bu)應有(you)氧(yang)化鐵皮及黏(nian)附物(wu)。
7. 感應(ying)線圈沿長度方向上設有抽頭，以(yi)便(bian)按照坯料的(de)長短(duan)調(diao)節感應(ying)線圈的(de)有效(xiao)長度。
8. 感(gan)應加熱爐內(nei)還設有滑塊裝置(zhi)，用于爐內(nei)坯(pi)料放置(zhi)中心線的調(diao)整。
9. 每(mei)一(yi)個感應加熱線圈由降壓變壓器和(he)按鈕選擇開關提(ti)供(gong)所需的功(gong)率。
10. 為了(le)提高功(gong)率因數和(he)調節(jie)頻率，還(huan)設有(you)電容器組。
11. 也可以用感應線(xian)圈(quan)(quan)端部的補(bu)償(chang)電(dian)容，或線(xian)圈(quan)(quan)組電(dian)壓(ya)的分(fen)段控制來進(jin)行(xing)端部補(bu)償(chang)，減小坯(pi)料的軸(zhou)向溫差。
圖8-4所示為(wei)帶有端部補(bu)償電容的立式工頻感應加熱爐的電氣原理圖。
近年來(lai)，由(you)于電(dian)氣(qi)技(ji)術裝備(bei)的進步和(he)(he)電(dian)子控制技(ji)術的發展，感應(ying)加(jia)熱技(ji)術也有了(le)很大的提高(gao)。工頻感應(ying)加(jia)熱爐(lu)上(shang)也引進了(le)許多新的技(ji)術和(he)(he)裝備(bei)，使擠壓不(bu)銹鋼坯料的感應(ying)加(jia)熱爐(lu)和(he)(he)再加(jia)熱爐(lu)具有更(geng)高(gao)的現代化技(ji)術水平(ping)和(he)(he)裝備(bei)水平(ping)。
