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(xiu)鋼(gang)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(gen)據生(sheng)產的需要(yao)還可以把低頻感(gan)應加熱進一(yi)步(bu)擴大應用到100mm直(zhi)徑的坯料上。因為在許多情況(kuang)下(xia)，所(suo)擁有的效益(yi)要(yao)比所(suo)增加的加熱費用大得多。實際生(sheng)產中有一(yi)系列(lie)的低頻感(gan)應加熱爐就是在這(zhe)種條件下(xia)進行生(sheng)產的。
近年(nian)來，確實有(you)一些重要的因素促進了感應加熱技術(shu)的發展，這(zhe)些因素是：
1. 感應(ying)加(jia)熱(re)的每一(yi)支坯料都(dou)能準確地控(kong)制加(jia)熱(re)溫度，所有的坯料都(dou)能被加(jia)熱(re)到相(xiang)同的工藝溫度，從而控(kong)制了擠壓產品的質(zhi)量。
2. 低(di)頻感應加熱爐具有最(zui)好的條件(jian)來實現坯料的自(zi)動運送和(he)擠壓機的半(ban)自(zi)動化或全(quan)盤自(zi)動化操作。
3. 使用感應加(jia)熱爐時(shi)，鋼坯(pi)可(ke)以(yi)在(zai)幾分鐘內(nei)加(jia)熱完(wan)畢，并(bing)且當車間停工或者檢查、更換工具時(shi)，不需開爐或保(bao)溫，大大降低了能量(liang)和勞動力的(de)消(xiao)耗，電能消(xiao)耗的(de)多(duo)少僅取決于加(jia)熱坯(pi)料的(de)數量(liang)。
4. 比一(yi)般(ban)形(xing)式(shi)加(jia)熱(re)爐的維護(hu)費用(yong)少(shao)，更換線圈、耐(nai)火(huo)襯(chen)套(tao)和耐(nai)熱(re)鋼襯(chen)套(tao)的時間(jian)少(shao)。
5. 操作(zuo)人員少，占地面積小。
6. 工作強度低，勞動條件好。
7. 安排生(sheng)產時(shi)(shi)具(ju)有最大(da)的靈活性，既適合于(yu)大(da)批量(liang)生(sheng)產，也適合于(yu)小批量(liang)生(sheng)產，更(geng)換品種僅需幾秒鐘時(shi)(shi)間，一個班更(geng)換10多個品種沒有困難。
8. 特殊材料(liao)加(jia)熱時，可以通保護(hu)氣體(ti)，進行無氧化加(jia)熱。
低頻(pin)率感(gan)應加(jia)熱(re)爐也可(ke)以(yi)帶保護氣體工作，不(bu)過由(you)于爐內空間間隙很小(xiao)，并(bing)且(qie)按照在感(gan)應線圈內的加(jia)熱(re)條件可(ke)以(yi)肯定在如此(ci)短的加(jia)熱(re)時間內，實際上不(bu)銹鋼(gang)等(deng)坯料(liao)并(bing)不(bu)會產生(sheng)氧化鐵皮；準確的溫度測量可(ke)以(yi)減少(shao)廢次(ci)品；可(ke)以(yi)說復雜斷面型材的生(sheng)產，也首先是(shi)采用了感(gan)應加(jia)熱(re)之(zhi)后才能夠進行連續生(sheng)產的。
一、 坯料感應加(jia)熱的基礎
坯(pi)料(liao)進入感應(ying)加(jia)熱爐進行加(jia)熱時(shi)，首先向感應(ying)線圈通(tong)入交(jiao)變(bian)電流(liu)，線圈即產生交(jiao)變(bian)磁(ci)場，處于交(jiao)變(bian)磁(ci)場中的坯(pi)料(liao)則(ze)產生感應(ying)電流(liu)（渦電流(liu)），根據感應(ying)加(jia)熱時(shi)的電熱轉換定(ding)律（焦耳一楞茨定(ding)律），坯(pi)料(liao)中的電能(neng)按下列公式轉變(bian)為(wei)熱能(neng)，從而加(jia)熱坯(pi)料(liao)。
Q=12R(J) （8-1)
采(cai)用感應加熱爐加熱坯料時的(de)電熱轉(zhuan)換效率一般有以下(xia)情況：
1. 隨著(zhu)坯料(liao)直徑的增(zeng)大，電(dian)熱(re)轉換效(xiao)率提高，每(mei)一度電(dian)加熱(re)的坯料(liao)產量(liang)增(zeng)加。相反，隨著(zhu)坯料(liao)直徑的減小，電(dian)熱(re)轉換效(xiao)率降低，每(mei)一度電(dian)加熱(re)的坯料(liao)產量(liang)降低。
2. 當坯料的(de)直徑不變時，頻率(lv)增加，熱效率(lv)提(ti)高。
3. 從坯料(liao)感應加(jia)熱(re)的(de)熱(re)效率考(kao)量，有(you)資料(liao)推薦不同直徑的(de)坯料(liao)的(de)最佳(jia)頻(pin)率可按表8-12選(xuan)擇。
在(zai)權衡了熱效率和(he)變頻(pin)設備兩個(ge)因素之后認為(wei)，坯料直(zhi)(zhi)徑中＞150mm時，采(cai)用工頻(pin)較(jiao)為(wei)有利。但有的不銹(xiu)鋼管廠(chang)家，如英國的勞(lao)·莫爾(er)公司，甚至(zhi)對(dui)于(yu)直(zhi)(zhi)徑為(wei)100mm的坯料也采(cai)用工頻(pin)加熱。根據(ju)尼科波爾(er)南方不銹(xiu)鋼管廠(chang)的經驗認為(wei)，如果(guo)產品(pin)大(da)綱中有70%~100%的坯料直(zhi)(zhi)徑Φ>125mm,則(ze)必須采(cai)用工頻(pin)感(gan)應加熱爐。
二、坯料感應加熱爐的結(jie)構(gou)
坯料(liao)感(gan)應加熱(re)爐的結構包括：
1. 線圈組由特殊(shu)斷面(mian)的紫銅管線（矩形(xing)(xing)、橢圓形(xing)(xing)、偏心）繞成(cheng)，并固定在磁性硅鋼片共軛結(jie)構的基礎上(shang)，線圈通(tong)電后形(xing)(xing)成(cheng)閉路磁場，可避免在鋼基礎上(shang)形(xing)(xing)成(cheng)大的渦流。
2. 為了使(shi)沿坯料長(chang)度方(fang)向上磁場具(ju)有均一性，在線(xian)圈(quan)(quan)的(de)端部(bu)(bu)設有附加繞組，作(zuo)為線(xian)圈(quan)(quan)兩(liang)端部(bu)(bu)的(de)補償線(xian)圈(quan)(quan)。
3. 感(gan)應線(xian)(xian)圈是帶有(you)高溫絕緣(yuan)的單層多匝線(xian)(xian)圈，在線(xian)(xian)圈內層有(you)一個用(yong)耐熱合金制(zhi)成的帶有(you)防(fang)止冷熱變形的耐熱鋼制(zhi)襯套；而(er)在耐熱鋼襯套和感(gan)應線(xian)(xian)圈之間(jian)還有(you)一個耐火高溫陶(tao)瓷襯套，以防(fang)止熱量散失、線(xian)(xian)圈吸熱以及感(gan)應線(xian)(xian)圈的絕緣(yuan)被損壞。
4. 感應線圈的頂(ding)部(bu)是(shi)密封的，以(yi)減少氧氣(qi)的進(jin)入，或便(bian)于輸送惰性(xing)氣(qi)體，進(jin)行特殊材料的無氧化加熱。
5. 感應線圈通電(dian)工作(zuo)時(shi)，必須通水(shui)(shui)冷(leng)卻，水(shui)(shui)壓為304~507kPa(約3~5個大(da)氣壓）。進口水(shui)(shui)溫度不(bu)應高于(yu)25℃,出口水(shui)(shui)溫度應在60℃以(yi)下，應是(shi)清潔無雜質的水(shui)(shui)或軟化水(shui)(shui)，以(yi)防線圈冷(leng)卻孔堵塞(sai)。
6. 在(zai)感應(ying)線(xian)圈的線(xian)匝間留有(you)坯(pi)(pi)料(liao)(liao)(liao)的測(ce)量孔和(he)觀察孔，并設有(you)輻射高溫計(ji)(ji)（或光電高溫計(ji)(ji)、紅(hong)外線(xian)測(ce)溫儀）和(he)時間調(diao)(diao)整器(qi)，以便測(ce)量坯(pi)(pi)料(liao)(liao)(liao)溫度(du)和(he)調(diao)(diao)整坯(pi)(pi)料(liao)(liao)(liao)的加熱制度(du)。為了(le)測(ce)量溫度(du)的準確性，坯(pi)(pi)料(liao)(liao)(liao)上(shang)的測(ce)溫點處通氮氣保護(hu)，且在(zai)坯(pi)(pi)料(liao)(liao)(liao)進爐(lu)前，測(ce)溫點不應(ying)有(you)氧(yang)化鐵皮及(ji)黏附(fu)物。
7. 感應(ying)線圈(quan)沿長(chang)(chang)度方(fang)向(xiang)上設有抽頭，以(yi)便按照坯料的長(chang)(chang)短調節感應(ying)線圈(quan)的有效長(chang)(chang)度。
8. 感應加熱爐(lu)內還(huan)設有滑塊(kuai)裝置(zhi)，用于爐(lu)內坯料放置(zhi)中心線的調整。
9. 每一個感(gan)應(ying)加熱(re)線圈由降壓變壓器和按(an)鈕選(xuan)擇開關(guan)提供所(suo)需的功率。
10. 為了提高功率因(yin)數(shu)和(he)調節頻率，還設有電容(rong)器組。
11. 也(ye)可以用感應線圈端(duan)部(bu)的(de)補償電容(rong)，或線圈組電壓的(de)分段控(kong)制來(lai)進行端(duan)部(bu)補償，減小坯料的(de)軸向溫差。
圖8-4所(suo)示為帶有端(duan)部補(bu)償電容的立式工頻感應加熱爐的電氣原(yuan)理(li)圖。
近年來(lai)，由(you)于電(dian)氣(qi)技術(shu)裝備(bei)(bei)的(de)進步(bu)和電(dian)子(zi)控制技術(shu)的(de)發展(zhan)，感應(ying)加熱技術(shu)也有(you)了很大的(de)提高(gao)。工頻(pin)感應(ying)加熱爐上也引進了許多新的(de)技術(shu)和裝備(bei)(bei)，使擠壓不銹鋼坯(pi)料的(de)感應(ying)加熱爐和再加熱爐具有(you)更(geng)高(gao)的(de)現代(dai)化技術(shu)水(shui)(shui)平和裝備(bei)(bei)水(shui)(shui)平。
