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(chang)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(sheng)(sheng)產(chan)的(de)(de)需要還可(ke)以把低頻(pin)感應(ying)加(jia)熱(re)進一(yi)步(bu)擴大應(ying)用到(dao)100mm直徑(jing)的(de)(de)坯料上。因(yin)為在許多情(qing)況(kuang)下，所(suo)擁(yong)有(you)的(de)(de)效益要比所(suo)增加(jia)的(de)(de)加(jia)熱(re)費用大得多。實(shi)際(ji)生(sheng)(sheng)產(chan)中有(you)一(yi)系列的(de)(de)低頻(pin)感應(ying)加(jia)熱(re)爐就(jiu)是在這種條件下進行生(sheng)(sheng)產(chan)的(de)(de)。
近年來，確實有一(yi)些重要的因(yin)素(su)促進了感(gan)應(ying)加(jia)熱(re)技術的發(fa)展，這些因(yin)素(su)是：
1. 感應(ying)加(jia)熱的每一支坯(pi)(pi)料(liao)都(dou)能準確地控制(zhi)加(jia)熱溫(wen)度，所有的坯(pi)(pi)料(liao)都(dou)能被加(jia)熱到相同(tong)的工藝溫(wen)度，從而控制(zhi)了(le)擠(ji)壓產品的質量。
2. 低頻感應加熱(re)爐(lu)具(ju)有最(zui)好的(de)條件來實現坯料(liao)的(de)自(zi)(zi)動(dong)運送和擠壓機的(de)半自(zi)(zi)動(dong)化或(huo)全盤(pan)自(zi)(zi)動(dong)化操作(zuo)。
3. 使(shi)用感應加(jia)熱爐(lu)時，鋼坯(pi)可以在幾(ji)分(fen)鐘(zhong)內(nei)加(jia)熱完畢，并且當(dang)車間停工(gong)或(huo)者檢(jian)查(cha)、更換工(gong)具時，不需開爐(lu)或(huo)保(bao)溫，大大降低了(le)能(neng)量和勞(lao)動(dong)力的消耗，電能(neng)消耗的多少僅取決(jue)于(yu)加(jia)熱坯(pi)料(liao)的數(shu)量。
4. 比一般形式加熱(re)爐的維護費用少，更(geng)換線(xian)圈、耐火襯(chen)套和(he)耐熱(re)鋼襯(chen)套的時間少。
5. 操作人員少(shao)，占(zhan)地面(mian)積小。
6. 工作強度低，勞動條件(jian)好。
7. 安排生(sheng)產(chan)時具有最大(da)的靈活(huo)性，既(ji)適合(he)于(yu)大(da)批量生(sheng)產(chan)，也適合(he)于(yu)小批量生(sheng)產(chan)，更(geng)換(huan)品(pin)(pin)種(zhong)僅需幾秒鐘時間(jian)，一(yi)個(ge)班更(geng)換(huan)10多個(ge)品(pin)(pin)種(zhong)沒有困(kun)難(nan)。
8. 特殊(shu)材料加熱時，可以通(tong)保護氣體(ti)，進行無氧化加熱。
低頻率(lv)感應加(jia)熱(re)爐也可以帶保(bao)護(hu)氣體工作(zuo)，不(bu)過由于爐內空間(jian)間(jian)隙很小(xiao)，并(bing)且(qie)按照在感應線圈內的(de)加(jia)熱(re)條件可以肯定在如(ru)此短的(de)加(jia)熱(re)時間(jian)內，實際上不(bu)銹鋼(gang)等坯(pi)料并(bing)不(bu)會產(chan)(chan)生氧化(hua)鐵皮；準確的(de)溫度測量可以減少廢次(ci)品；可以說復雜斷面型材(cai)的(de)生產(chan)(chan)，也首先(xian)是采(cai)用了感應加(jia)熱(re)之(zhi)后(hou)才能夠進行連續生產(chan)(chan)的(de)。
一、 坯(pi)料感應(ying)加熱的基礎
坯(pi)(pi)料(liao)(liao)進(jin)(jin)入感(gan)應加(jia)(jia)(jia)熱爐進(jin)(jin)行(xing)加(jia)(jia)(jia)熱時(shi)，首先向感(gan)應線(xian)圈通入交(jiao)變(bian)電(dian)流，線(xian)圈即產(chan)生交(jiao)變(bian)磁場，處于交(jiao)變(bian)磁場中(zhong)的(de)坯(pi)(pi)料(liao)(liao)則產(chan)生感(gan)應電(dian)流（渦電(dian)流），根據感(gan)應加(jia)(jia)(jia)熱時(shi)的(de)電(dian)熱轉(zhuan)換(huan)定律（焦(jiao)耳一楞(leng)茨定律），坯(pi)(pi)料(liao)(liao)中(zhong)的(de)電(dian)能按(an)下列公式轉(zhuan)變(bian)為熱能，從而(er)加(jia)(jia)(jia)熱坯(pi)(pi)料(liao)(liao)。
Q=12R(J) （8-1)
采用感應加(jia)熱爐加(jia)熱坯料時(shi)的電熱轉換效率(lv)一般有(you)以下(xia)情況(kuang)：
1. 隨著(zhu)坯料直徑的(de)增大，電(dian)熱(re)(re)轉(zhuan)(zhuan)換效率(lv)提(ti)高，每一(yi)度電(dian)加(jia)熱(re)(re)的(de)坯料產量(liang)增加(jia)。相反(fan)，隨著(zhu)坯料直徑的(de)減小，電(dian)熱(re)(re)轉(zhuan)(zhuan)換效率(lv)降(jiang)低，每一(yi)度電(dian)加(jia)熱(re)(re)的(de)坯料產量(liang)降(jiang)低。
2. 當坯料(liao)的直徑不(bu)變時，頻率(lv)增(zeng)加，熱效(xiao)率(lv)提高。
3. 從坯(pi)料感應加熱(re)的(de)熱(re)效率(lv)考量，有資(zi)料推薦不(bu)同(tong)直徑的(de)坯(pi)料的(de)最佳(jia)頻(pin)率(lv)可按表8-12選擇。
在權衡(heng)了熱效率和(he)變頻(pin)設(she)備兩個因素之后認為，坯(pi)料直徑中(zhong)＞150mm時，采(cai)用工頻(pin)較為有(you)(you)利。但有(you)(you)的(de)(de)不銹(xiu)鋼管(guan)廠家，如英國的(de)(de)勞·莫爾公司，甚至對于直徑為100mm的(de)(de)坯(pi)料也采(cai)用工頻(pin)加(jia)熱。根據尼(ni)科波(bo)爾南方不銹(xiu)鋼管(guan)廠的(de)(de)經驗認為，如果產品大綱中(zhong)有(you)(you)70%~100%的(de)(de)坯(pi)料直徑Φ>125mm,則(ze)必須采(cai)用工頻(pin)感應加(jia)熱爐。
二、坯料感應加(jia)熱爐的結構
坯料感(gan)應加熱(re)爐的(de)結構(gou)包括：
1. 線(xian)(xian)圈組由特殊斷面的(de)紫(zi)銅管(guan)線(xian)(xian)（矩形(xing)、橢圓形(xing)、偏心）繞成(cheng)，并(bing)固定在(zai)磁性硅鋼片共軛(e)結(jie)構的(de)基礎上，線(xian)(xian)圈通電后形(xing)成(cheng)閉(bi)路(lu)磁場(chang)，可避(bi)免在(zai)鋼基礎上形(xing)成(cheng)大的(de)渦流。
2. 為了使(shi)沿(yan)坯料長度方向上(shang)磁場具有均一性，在(zai)線(xian)圈的端部設有附加(jia)繞組，作為線(xian)圈兩端部的補償(chang)線(xian)圈。
3. 感(gan)應線(xian)圈(quan)是帶(dai)有高(gao)溫絕(jue)緣(yuan)的單層(ceng)多匝線(xian)圈(quan)，在線(xian)圈(quan)內層(ceng)有一(yi)個用(yong)耐(nai)熱(re)合金制(zhi)成的帶(dai)有防止冷熱(re)變形的耐(nai)熱(re)鋼制(zhi)襯(chen)套；而在耐(nai)熱(re)鋼襯(chen)套和感(gan)應線(xian)圈(quan)之間還有一(yi)個耐(nai)火高(gao)溫陶(tao)瓷(ci)襯(chen)套，以防止熱(re)量散失、線(xian)圈(quan)吸熱(re)以及感(gan)應線(xian)圈(quan)的絕(jue)緣(yuan)被損壞。
4. 感應(ying)線圈的(de)頂部是密封的(de)，以減少(shao)氧氣的(de)進(jin)入(ru)，或便(bian)于輸送惰(duo)性氣體(ti)，進(jin)行特殊材(cai)料的(de)無氧化加(jia)熱(re)。
5. 感應線(xian)圈(quan)通電工作時(shi)，必(bi)須通水(shui)冷卻，水(shui)壓為304~507kPa(約3~5個(ge)大氣壓）。進口(kou)(kou)水(shui)溫度不應高于25℃,出(chu)口(kou)(kou)水(shui)溫度應在60℃以下(xia)，應是清潔無雜質的水(shui)或軟(ruan)化水(shui)，以防(fang)線(xian)圈(quan)冷卻孔堵塞。
6. 在(zai)(zai)感應線圈的(de)(de)線匝間留有坯(pi)料(liao)(liao)的(de)(de)測量孔和觀察孔，并設有輻(fu)射高(gao)溫計（或光電高(gao)溫計、紅(hong)外線測溫儀）和時間調整器，以便測量坯(pi)料(liao)(liao)溫度(du)和調整坯(pi)料(liao)(liao)的(de)(de)加(jia)熱制(zhi)度(du)。為了(le)測量溫度(du)的(de)(de)準(zhun)確性，坯(pi)料(liao)(liao)上(shang)的(de)(de)測溫點(dian)處通氮氣保(bao)護，且在(zai)(zai)坯(pi)料(liao)(liao)進爐前，測溫點(dian)不應有氧化(hua)鐵皮及黏附物。
7. 感應線圈沿長(chang)度方向上設有(you)抽頭，以便(bian)按照(zhao)坯料的(de)長(chang)短調節(jie)感應線圈的(de)有(you)效長(chang)度。
8. 感應(ying)加熱爐內(nei)還設有滑塊(kuai)裝(zhuang)置(zhi)，用于爐內(nei)坯料放置(zhi)中心(xin)線(xian)的調(diao)整。
9. 每一(yi)個感應加熱線圈由降壓(ya)變壓(ya)器和按(an)鈕選(xuan)擇開關提(ti)供所(suo)需的功率。
10. 為(wei)了提高功率因數(shu)和調節頻率，還設有電(dian)容器組。
11. 也可(ke)以用感應(ying)線(xian)圈端(duan)部的(de)補償電容，或線(xian)圈組電壓的(de)分(fen)段控制(zhi)來進行端(duan)部補償，減小坯料的(de)軸(zhou)向溫差。
圖8-4所(suo)示為帶有端部(bu)補償電(dian)容的(de)立(li)式(shi)工頻感應加熱爐的(de)電(dian)氣(qi)原理圖。
近(jin)年來(lai)，由于電(dian)氣技(ji)術裝(zhuang)(zhuang)備的(de)(de)進步(bu)和電(dian)子控(kong)制(zhi)技(ji)術的(de)(de)發展，感應(ying)加(jia)熱(re)技(ji)術也(ye)有了(le)很大的(de)(de)提高。工頻感應(ying)加(jia)熱(re)爐(lu)上(shang)也(ye)引進了(le)許多(duo)新的(de)(de)技(ji)術和裝(zhuang)(zhuang)備，使擠壓(ya)不銹鋼坯(pi)料的(de)(de)感應(ying)加(jia)熱(re)爐(lu)和再加(jia)熱(re)爐(lu)具有更高的(de)(de)現代化技(ji)術水(shui)(shui)平和裝(zhuang)(zhuang)備水(shui)(shui)平。
