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(xiu)鋼管廠家(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，根據(ju)生(sheng)產(chan)的(de)需要還可以(yi)把低頻(pin)感應加熱進(jin)一步擴(kuo)大(da)應用到100mm直徑的(de)坯料(liao)上。因為在(zai)許多(duo)情況下(xia)，所(suo)擁有(you)的(de)效益(yi)要比(bi)所(suo)增加的(de)加熱費用大(da)得(de)多(duo)。實際生(sheng)產(chan)中有(you)一系(xi)列的(de)低頻(pin)感應加熱爐(lu)就是在(zai)這種(zhong)條件下(xia)進(jin)行生(sheng)產(chan)的(de)。
近年來(lai)，確實有一些(xie)重要的因(yin)素促進了感應加熱技術的發(fa)展，這些(xie)因(yin)素是：
1. 感應加(jia)(jia)熱的(de)(de)每一(yi)支坯料都能準確地控制(zhi)(zhi)加(jia)(jia)熱溫度，所有的(de)(de)坯料都能被(bei)加(jia)(jia)熱到相(xiang)同(tong)的(de)(de)工藝(yi)溫度，從而控制(zhi)(zhi)了擠(ji)壓(ya)產品的(de)(de)質(zhi)量。
2. 低頻感應加熱爐具有(you)最(zui)好的(de)條件(jian)來實現坯料的(de)自(zi)動(dong)運送和擠壓(ya)機的(de)半自(zi)動(dong)化(hua)或全盤自(zi)動(dong)化(hua)操作(zuo)。
3. 使用感應加(jia)熱爐時，鋼坯可以在幾分(fen)鐘內加(jia)熱完畢(bi)，并且(qie)當(dang)車(che)間停工或(huo)者檢查、更(geng)換(huan)工具時，不需(xu)開爐或(huo)保溫，大大降(jiang)低了能(neng)量(liang)和勞動力(li)的消(xiao)耗，電能(neng)消(xiao)耗的多(duo)少(shao)僅(jin)取決于(yu)加(jia)熱坯料的數量(liang)。
4. 比一般形(xing)式(shi)加(jia)熱爐的維護費用(yong)少，更換線(xian)圈、耐火襯套和耐熱鋼襯套的時間(jian)少。
5. 操(cao)作人員少，占(zhan)地面(mian)積小。
6. 工(gong)作強(qiang)度低，勞動(dong)條件(jian)好。
7. 安(an)排生產(chan)時(shi)具有最大的靈活性，既適合于大批量(liang)生產(chan)，也適合于小批量(liang)生產(chan)，更(geng)換品種(zhong)僅需幾(ji)秒鐘時(shi)間，一個(ge)(ge)班更(geng)換10多個(ge)(ge)品種(zhong)沒有困(kun)難。
8. 特殊材料加熱時，可(ke)以(yi)通(tong)保護氣體，進行無氧化(hua)加熱。
低頻率感應加熱爐也可(ke)以(yi)帶保(bao)護氣體工作，不過由于(yu)爐內(nei)空間(jian)(jian)間(jian)(jian)隙很小，并(bing)且按照在感應線圈(quan)內(nei)的(de)(de)加熱條件可(ke)以(yi)肯定在如此短的(de)(de)加熱時間(jian)(jian)內(nei)，實際上不銹鋼等坯料并(bing)不會產生(sheng)氧(yang)化(hua)鐵皮；準確的(de)(de)溫度測量可(ke)以(yi)減少廢次品；可(ke)以(yi)說復雜(za)斷面(mian)型材的(de)(de)生(sheng)產，也首先(xian)是采用了感應加熱之后才能(neng)夠進行連續(xu)生(sheng)產的(de)(de)。
一、 坯(pi)料感(gan)應加熱(re)的(de)基(ji)礎(chu)
坯(pi)(pi)料(liao)(liao)進(jin)入(ru)感應加熱爐進(jin)行加熱時(shi)，首(shou)先向感應線圈通入(ru)交(jiao)變電流(liu)，線圈即產生交(jiao)變磁場，處于交(jiao)變磁場中的坯(pi)(pi)料(liao)(liao)則產生感應電流(liu)（渦(wo)電流(liu)），根據感應加熱時(shi)的電熱轉(zhuan)換(huan)定(ding)律(lv)（焦耳一楞茨定(ding)律(lv)），坯(pi)(pi)料(liao)(liao)中的電能按下列公(gong)式轉(zhuan)變為熱能，從(cong)而加熱坯(pi)(pi)料(liao)(liao)。
Q=12R(J) （8-1)
采用感應加熱(re)爐加熱(re)坯料時的(de)電熱(re)轉換效率一般(ban)有以(yi)下情況：
1. 隨著坯(pi)(pi)料直徑的增大，電(dian)熱(re)轉換效(xiao)率提高，每一度(du)電(dian)加熱(re)的坯(pi)(pi)料產量(liang)增加。相反，隨著坯(pi)(pi)料直徑的減小，電(dian)熱(re)轉換效(xiao)率降(jiang)(jiang)低(di)，每一度(du)電(dian)加熱(re)的坯(pi)(pi)料產量(liang)降(jiang)(jiang)低(di)。
2. 當坯料的直徑不變時，頻率(lv)增加，熱效率(lv)提高。
3. 從坯料感(gan)應加熱的熱效率考(kao)量，有資料推薦不同直徑的坯料的最佳頻率可按表(biao)8-12選擇。
在權衡了熱(re)效率和變(bian)頻設備兩個因素之后(hou)認為(wei)，坯(pi)料(liao)直(zhi)(zhi)徑(jing)中＞150mm時，采用(yong)工頻較為(wei)有(you)利(li)。但(dan)有(you)的不銹(xiu)鋼管廠家，如(ru)英國(guo)的勞·莫爾公司，甚(shen)至對于直(zhi)(zhi)徑(jing)為(wei)100mm的坯(pi)料(liao)也采用(yong)工頻加熱(re)。根據尼科(ke)波爾南方不銹(xiu)鋼管廠的經驗認為(wei)，如(ru)果產品(pin)大綱中有(you)70%~100%的坯(pi)料(liao)直(zhi)(zhi)徑(jing)Φ>125mm,則必須(xu)采用(yong)工頻感(gan)應加熱(re)爐。
二、坯(pi)料感應加熱爐的(de)結構(gou)
坯(pi)料感應(ying)加熱(re)爐的結構包括：
1. 線(xian)圈組由特殊斷面的紫銅管線(xian)（矩形、橢圓形、偏心）繞成(cheng)(cheng)，并固定在磁性(xing)硅鋼(gang)片共軛結構的基礎上，線(xian)圈通(tong)電后形成(cheng)(cheng)閉路磁場，可避免(mian)在鋼(gang)基礎上形成(cheng)(cheng)大的渦流。
2. 為了使(shi)沿坯(pi)料長度方向上磁場具有均一性，在線(xian)圈(quan)的(de)端部(bu)設(she)有附加(jia)繞(rao)組，作為線(xian)圈(quan)兩端部(bu)的(de)補償線(xian)圈(quan)。
3. 感應(ying)線圈是(shi)帶(dai)有(you)高(gao)溫絕緣(yuan)的(de)單層多匝線圈，在(zai)(zai)線圈內層有(you)一個用耐(nai)熱合金制成的(de)帶(dai)有(you)防止冷熱變形(xing)的(de)耐(nai)熱鋼制襯套(tao)；而在(zai)(zai)耐(nai)熱鋼襯套(tao)和感應(ying)線圈之間還有(you)一個耐(nai)火高(gao)溫陶瓷襯套(tao)，以防止熱量(liang)散(san)失、線圈吸熱以及感應(ying)線圈的(de)絕緣(yuan)被損壞。
4. 感應線(xian)圈的(de)頂部是密封的(de)，以減少(shao)氧氣(qi)(qi)的(de)進入，或便于輸送(song)惰性氣(qi)(qi)體，進行(xing)特殊(shu)材料的(de)無氧化加熱。
5. 感應(ying)線圈(quan)通(tong)電(dian)工(gong)作(zuo)時，必須通(tong)水冷(leng)卻，水壓為304~507kPa(約(yue)3~5個(ge)大氣(qi)壓）。進口水溫度不應(ying)高于25℃,出口水溫度應(ying)在(zai)60℃以下，應(ying)是清潔(jie)無雜(za)質(zhi)的水或軟化水，以防線圈(quan)冷(leng)卻孔堵塞。
6. 在感應(ying)線圈的線匝間(jian)留有坯(pi)(pi)料的測(ce)量孔和(he)(he)觀察孔，并設有輻射高(gao)溫(wen)計（或光電高(gao)溫(wen)計、紅外(wai)線測(ce)溫(wen)儀）和(he)(he)時間(jian)調整器，以便測(ce)量坯(pi)(pi)料溫(wen)度和(he)(he)調整坯(pi)(pi)料的加熱制度。為了測(ce)量溫(wen)度的準確性，坯(pi)(pi)料上(shang)的測(ce)溫(wen)點處通氮氣保護(hu)，且(qie)在坯(pi)(pi)料進爐前(qian)，測(ce)溫(wen)點不應(ying)有氧化鐵皮及黏附物。
7. 感(gan)應(ying)線(xian)圈沿長(chang)度(du)方向(xiang)上設有(you)抽頭(tou)，以便按照坯料的長(chang)短調節感(gan)應(ying)線(xian)圈的有(you)效長(chang)度(du)。
8. 感應加熱爐內還(huan)設有(you)滑塊裝置(zhi)，用(yong)于爐內坯料放置(zhi)中心線的調整。
9. 每一個感(gan)應加熱線圈由降壓(ya)變壓(ya)器和(he)按(an)鈕選擇開關提供(gong)所需的功率。
10. 為(wei)了提高功(gong)率(lv)因(yin)數和(he)調節頻率(lv)，還設有電(dian)容(rong)器組。
11. 也可以用感應線圈端(duan)部的(de)(de)補償(chang)電(dian)容，或線圈組電(dian)壓的(de)(de)分段(duan)控制來進行端(duan)部補償(chang)，減小坯料的(de)(de)軸向溫差。
圖8-4所示為帶有端(duan)部補(bu)償(chang)電(dian)容的(de)立式工(gong)頻感應加熱爐的(de)電(dian)氣(qi)原理圖。
近年(nian)來(lai)，由于電氣技術(shu)裝備(bei)(bei)的進步和電子控制技術(shu)的發展，感應(ying)加(jia)熱(re)(re)技術(shu)也(ye)有(you)(you)了很(hen)大的提(ti)高(gao)。工(gong)頻感應(ying)加(jia)熱(re)(re)爐(lu)上(shang)也(ye)引進了許多新(xin)的技術(shu)和裝備(bei)(bei)，使(shi)擠(ji)壓(ya)不銹鋼坯(pi)料的感應(ying)加(jia)熱(re)(re)爐(lu)和再加(jia)熱(re)(re)爐(lu)具有(you)(you)更高(gao)的現代化(hua)技術(shu)水平和裝備(bei)(bei)水平。
