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(bu)過，根(gen)據生(sheng)產的需要還可以把(ba)低頻感應加(jia)(jia)熱進(jin)一步擴大應用到(dao)100mm直徑(jing)的坯料上。因為在(zai)許多情況下，所擁有的效益要比所增加(jia)(jia)的加(jia)(jia)熱費用大得多。實際(ji)生(sheng)產中有一系(xi)列的低頻感應加(jia)(jia)熱爐(lu)就是在(zai)這種條件下進(jin)行生(sheng)產的。
近年來，確(que)實有一些重要的(de)因(yin)素促進了感(gan)應加熱技術的(de)發展，這些因(yin)素是：
1. 感應(ying)加(jia)熱的(de)每一支坯(pi)(pi)料都能(neng)準(zhun)確地控制加(jia)熱溫度，所(suo)有的(de)坯(pi)(pi)料都能(neng)被加(jia)熱到相同的(de)工(gong)藝(yi)溫度，從而控制了擠壓產品(pin)的(de)質量。
2. 低頻感應加熱(re)爐具有(you)最好的(de)(de)條件(jian)來實現坯料的(de)(de)自(zi)(zi)動(dong)運送和(he)擠壓機的(de)(de)半(ban)自(zi)(zi)動(dong)化或全盤自(zi)(zi)動(dong)化操作(zuo)。
3. 使用感(gan)應加(jia)熱(re)(re)爐時，鋼(gang)坯可以在幾分(fen)鐘內加(jia)熱(re)(re)完畢，并且當車間停工或者檢查、更換(huan)工具時，不需開爐或保溫，大(da)大(da)降低了能量和勞動力的(de)消耗(hao)(hao)，電能消耗(hao)(hao)的(de)多少僅取決(jue)于加(jia)熱(re)(re)坯料(liao)的(de)數量。
4. 比一(yi)般形(xing)式加熱爐的維護費用少(shao)(shao)，更換線圈(quan)、耐火(huo)襯套和耐熱鋼襯套的時間少(shao)(shao)。
5. 操作人員少，占地面積小。
6. 工(gong)作強(qiang)度低，勞動條件好(hao)。
7. 安(an)排(pai)生(sheng)產時(shi)具有最(zui)大(da)的靈活(huo)性，既適合(he)于(yu)大(da)批量(liang)(liang)生(sheng)產，也適合(he)于(yu)小批量(liang)(liang)生(sheng)產，更換品(pin)種(zhong)僅需(xu)幾秒鐘時(shi)間，一個班(ban)更換10多個品(pin)種(zhong)沒有困難。
8. 特(te)殊材(cai)料(liao)加(jia)熱(re)時，可(ke)以通(tong)保(bao)護氣體，進行無氧化加(jia)熱(re)。
低頻(pin)率(lv)感應加熱(re)爐也(ye)可以帶保護氣體(ti)工作，不過由于爐內(nei)(nei)空(kong)間(jian)(jian)間(jian)(jian)隙很小，并且(qie)按照在感應線圈內(nei)(nei)的(de)(de)加熱(re)條件可以肯定在如此短(duan)的(de)(de)加熱(re)時間(jian)(jian)內(nei)(nei)，實際上不銹鋼等坯料并不會(hui)產(chan)生(sheng)氧化鐵(tie)皮(pi)；準確的(de)(de)溫度測量可以減少廢次品；可以說(shuo)復雜斷面(mian)型材的(de)(de)生(sheng)產(chan)，也(ye)首先是采用了感應加熱(re)之后(hou)才能夠進行連續生(sheng)產(chan)的(de)(de)。
一、 坯(pi)料感應加(jia)熱的基(ji)礎
坯(pi)(pi)料進(jin)入(ru)感(gan)應加熱(re)(re)(re)爐進(jin)行(xing)加熱(re)(re)(re)時，首(shou)先向感(gan)應線(xian)圈(quan)通入(ru)交變(bian)電(dian)(dian)流(liu)(liu)，線(xian)圈(quan)即產生交變(bian)磁場，處于交變(bian)磁場中(zhong)的坯(pi)(pi)料則產生感(gan)應電(dian)(dian)流(liu)(liu)（渦電(dian)(dian)流(liu)(liu)），根據感(gan)應加熱(re)(re)(re)時的電(dian)(dian)熱(re)(re)(re)轉(zhuan)換(huan)定律（焦(jiao)耳(er)一(yi)楞茨定律），坯(pi)(pi)料中(zhong)的電(dian)(dian)能按下列(lie)公式轉(zhuan)變(bian)為熱(re)(re)(re)能，從而加熱(re)(re)(re)坯(pi)(pi)料。
Q=12R(J) （8-1)
采用感應(ying)加(jia)(jia)熱爐加(jia)(jia)熱坯料時的電熱轉換效率(lv)一(yi)般有以下(xia)情(qing)況：
1. 隨(sui)(sui)著坯料(liao)直(zhi)徑的增大，電(dian)熱(re)轉換(huan)效率(lv)提高，每一度電(dian)加熱(re)的坯料(liao)產量(liang)增加。相(xiang)反，隨(sui)(sui)著坯料(liao)直(zhi)徑的減小，電(dian)熱(re)轉換(huan)效率(lv)降低(di)，每一度電(dian)加熱(re)的坯料(liao)產量(liang)降低(di)。
2. 當(dang)坯料的直徑不變時(shi)，頻(pin)率增加，熱效率提(ti)高(gao)。
3. 從坯料感應加熱(re)的(de)熱(re)效(xiao)率考量(liang)，有(you)資料推(tui)薦不同直徑的(de)坯料的(de)最(zui)佳(jia)頻率可按(an)表8-12選(xuan)擇(ze)。
在權衡了(le)熱(re)效率(lv)和(he)變頻(pin)設備(bei)兩個(ge)因素之(zhi)后認為，坯料直(zhi)徑(jing)中＞150mm時，采用(yong)(yong)工頻(pin)較為有利。但(dan)有的不銹(xiu)鋼管廠(chang)家(jia)，如(ru)英國(guo)的勞·莫(mo)爾公司(si)，甚至對于直(zhi)徑(jing)為100mm的坯料也采用(yong)(yong)工頻(pin)加熱(re)。根據尼科波爾南方不銹(xiu)鋼管廠(chang)的經驗認為，如(ru)果產品大綱中有70%~100%的坯料直(zhi)徑(jing)Φ>125mm,則必須采用(yong)(yong)工頻(pin)感應(ying)加熱(re)爐。
二、坯(pi)料感應(ying)加熱爐(lu)的結(jie)構
坯料感應(ying)加熱爐的(de)結(jie)構包括：
1. 線(xian)圈(quan)組由特殊斷面(mian)的(de)紫銅管線(xian)（矩形(xing)、橢圓(yuan)形(xing)、偏(pian)心）繞成，并固定在磁(ci)性硅(gui)鋼片共(gong)軛結構的(de)基礎(chu)上(shang)，線(xian)圈(quan)通電后形(xing)成閉路磁(ci)場，可避免在鋼基礎(chu)上(shang)形(xing)成大的(de)渦流。
2. 為了使沿(yan)坯料長度方向上磁(ci)場具有(you)均一性，在(zai)線(xian)圈(quan)(quan)的端(duan)部(bu)設(she)有(you)附加繞組(zu)，作為線(xian)圈(quan)(quan)兩端(duan)部(bu)的補償線(xian)圈(quan)(quan)。
3. 感應(ying)線(xian)(xian)圈是(shi)帶有(you)高溫絕緣的(de)(de)單層多匝線(xian)(xian)圈，在線(xian)(xian)圈內層有(you)一(yi)個用耐熱合金制成的(de)(de)帶有(you)防(fang)止冷(leng)熱變形的(de)(de)耐熱鋼制襯(chen)套(tao)；而在耐熱鋼襯(chen)套(tao)和感應(ying)線(xian)(xian)圈之(zhi)間還有(you)一(yi)個耐火高溫陶瓷(ci)襯(chen)套(tao)，以(yi)(yi)防(fang)止熱量散(san)失、線(xian)(xian)圈吸熱以(yi)(yi)及感應(ying)線(xian)(xian)圈的(de)(de)絕緣被損壞。
4. 感應線圈的(de)頂部(bu)是密封(feng)的(de)，以減少(shao)氧氣(qi)的(de)進入，或(huo)便于(yu)輸送(song)惰性氣(qi)體，進行特殊材料的(de)無氧化(hua)加熱。
5. 感應線(xian)圈(quan)通電工作(zuo)時，必須通水(shui)冷卻，水(shui)壓為304~507kPa(約3~5個大氣(qi)壓）。進口水(shui)溫(wen)度不應高于25℃,出口水(shui)溫(wen)度應在60℃以(yi)下(xia)，應是清潔無雜質的水(shui)或軟化水(shui)，以(yi)防(fang)線(xian)圈(quan)冷卻孔堵塞。
6. 在(zai)感應線圈的(de)(de)線匝間(jian)(jian)留有坯(pi)料(liao)的(de)(de)測量孔(kong)和(he)觀察孔(kong)，并設有輻射高溫(wen)(wen)(wen)計(ji)（或光電高溫(wen)(wen)(wen)計(ji)、紅外線測溫(wen)(wen)(wen)儀）和(he)時間(jian)(jian)調(diao)(diao)整(zheng)器，以(yi)便測量坯(pi)料(liao)溫(wen)(wen)(wen)度和(he)調(diao)(diao)整(zheng)坯(pi)料(liao)的(de)(de)加熱制度。為了測量溫(wen)(wen)(wen)度的(de)(de)準確性，坯(pi)料(liao)上的(de)(de)測溫(wen)(wen)(wen)點處(chu)通氮氣保(bao)護，且(qie)在(zai)坯(pi)料(liao)進爐前，測溫(wen)(wen)(wen)點不應有氧化鐵皮及黏附物。
7. 感應(ying)線圈(quan)(quan)沿長度(du)方向上設有抽頭，以便按照坯(pi)料的長短調節感應(ying)線圈(quan)(quan)的有效長度(du)。
8. 感應(ying)加熱(re)爐內還設有滑塊裝置(zhi)，用于爐內坯料放置(zhi)中(zhong)心(xin)線的(de)調整。
9. 每一(yi)個感應加熱線圈由降壓變壓器和按鈕選(xuan)擇開(kai)關(guan)提供所需的功率。
10. 為(wei)了提(ti)高功率因數和(he)調節頻率，還設(she)有電容器(qi)組。
11. 也可以用感應線(xian)圈(quan)端(duan)部的(de)(de)補(bu)償(chang)電(dian)容，或線(xian)圈(quan)組電(dian)壓(ya)的(de)(de)分段控(kong)制來進行端(duan)部補(bu)償(chang)，減小(xiao)坯料的(de)(de)軸向溫差。
圖8-4所示為帶有端(duan)部補(bu)償電容(rong)的(de)立式工頻感應加熱(re)爐的(de)電氣原理圖。
近(jin)年來，由于電(dian)氣技(ji)術(shu)(shu)裝(zhuang)備的進步和(he)電(dian)子控制技(ji)術(shu)(shu)的發(fa)展，感應加熱技(ji)術(shu)(shu)也有(you)了很大的提高。工頻感應加熱爐上(shang)也引進了許(xu)多新的技(ji)術(shu)(shu)和(he)裝(zhuang)備，使擠壓不銹鋼坯料(liao)的感應加熱爐和(he)再加熱爐具有(you)更高的現(xian)代(dai)化技(ji)術(shu)(shu)水(shui)平和(he)裝(zhuang)備水(shui)平。
