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(gang)管廠家也于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(ju)生產的(de)需要還可(ke)以把低(di)頻感應(ying)加熱進(jin)一步擴大應(ying)用到100mm直徑的(de)坯料上。因為在許多情況(kuang)下，所(suo)擁有的(de)效益(yi)要比所(suo)增加的(de)加熱費用大得多。實際生產中(zhong)有一系(xi)列的(de)低(di)頻感應(ying)加熱爐就(jiu)是(shi)在這種條件下進(jin)行生產的(de)。
近年來，確實有一些(xie)重要(yao)的因(yin)素促進了感應加熱(re)技術的發展，這些(xie)因(yin)素是(shi)：
1. 感應加(jia)熱的(de)(de)每一支(zhi)坯料都能(neng)準(zhun)確(que)地控制(zhi)(zhi)加(jia)熱溫度(du)，所有的(de)(de)坯料都能(neng)被加(jia)熱到相(xiang)同的(de)(de)工藝溫度(du)，從(cong)而(er)控制(zhi)(zhi)了(le)擠壓產品的(de)(de)質量。
2. 低(di)頻感應(ying)加熱爐具有最好的條件來實現坯料(liao)的自動(dong)(dong)運送和擠壓機的半自動(dong)(dong)化(hua)或全盤自動(dong)(dong)化(hua)操作。
3. 使用感(gan)應加(jia)熱爐時，鋼坯可以在幾分鐘(zhong)內(nei)加(jia)熱完(wan)畢，并且當(dang)車間停工或者檢查、更換工具時，不需開爐或保溫(wen)，大(da)大(da)降低(di)了能量和勞動力的消耗(hao)，電(dian)能消耗(hao)的多(duo)少僅(jin)取決于加(jia)熱坯料的數量。
4. 比一般形式加熱(re)爐的維護費用少，更(geng)換線圈、耐火襯套和耐熱(re)鋼襯套的時間少。
5. 操作(zuo)人員(yuan)少，占地(di)面(mian)積小。
6. 工(gong)作強度低，勞動條件好。
7. 安排生產時(shi)(shi)具有最大的靈活性(xing)，既適合于大批(pi)量生產，也適合于小(xiao)批(pi)量生產，更換品(pin)(pin)種(zhong)僅需幾秒(miao)鐘時(shi)(shi)間，一個班更換10多個品(pin)(pin)種(zhong)沒有困難。
8. 特殊材料加熱(re)時，可(ke)以通保(bao)護氣體(ti)，進(jin)行無(wu)氧化加熱(re)。
低頻率感(gan)應(ying)加熱(re)(re)爐也(ye)可以(yi)帶(dai)保(bao)護(hu)氣(qi)體工作，不(bu)(bu)過由于(yu)爐內空間間隙(xi)很小(xiao)，并(bing)且按照在感(gan)應(ying)線(xian)圈內的(de)(de)加熱(re)(re)條件(jian)可以(yi)肯(ken)定(ding)在如此短的(de)(de)加熱(re)(re)時間內，實際上不(bu)(bu)銹鋼等(deng)坯料并(bing)不(bu)(bu)會產生氧(yang)化鐵皮；準確的(de)(de)溫(wen)度測(ce)量可以(yi)減少廢次(ci)品(pin)；可以(yi)說復雜(za)斷(duan)面型材的(de)(de)生產，也(ye)首(shou)先(xian)是采用了(le)感(gan)應(ying)加熱(re)(re)之后(hou)才能夠進行連續生產的(de)(de)。
一、 坯料感應加熱的基(ji)礎
坯(pi)(pi)料(liao)進(jin)入(ru)感(gan)應(ying)加熱(re)(re)(re)爐進(jin)行加熱(re)(re)(re)時，首先向感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)通(tong)入(ru)交(jiao)(jiao)變(bian)(bian)(bian)電流，線(xian)圈(quan)即產生交(jiao)(jiao)變(bian)(bian)(bian)磁(ci)(ci)場，處(chu)于交(jiao)(jiao)變(bian)(bian)(bian)磁(ci)(ci)場中(zhong)的(de)(de)坯(pi)(pi)料(liao)則產生感(gan)應(ying)電流（渦電流），根據(ju)感(gan)應(ying)加熱(re)(re)(re)時的(de)(de)電熱(re)(re)(re)轉(zhuan)換定律(lv)（焦耳一(yi)楞茨(ci)定律(lv)），坯(pi)(pi)料(liao)中(zhong)的(de)(de)電能按下列公式(shi)轉(zhuan)變(bian)(bian)(bian)為熱(re)(re)(re)能，從而(er)加熱(re)(re)(re)坯(pi)(pi)料(liao)。
Q=12R(J) （8-1)
采用感應加熱爐加熱坯料時的電熱轉(zhuan)換效率一(yi)般有以(yi)下情(qing)況：
1. 隨(sui)著(zhu)坯(pi)料(liao)直(zhi)(zhi)徑(jing)的增大，電(dian)熱轉(zhuan)換效(xiao)率提(ti)高，每一(yi)度(du)電(dian)加(jia)(jia)熱的坯(pi)料(liao)產量增加(jia)(jia)。相反，隨(sui)著(zhu)坯(pi)料(liao)直(zhi)(zhi)徑(jing)的減小(xiao)，電(dian)熱轉(zhuan)換效(xiao)率降低(di)(di)，每一(yi)度(du)電(dian)加(jia)(jia)熱的坯(pi)料(liao)產量降低(di)(di)。
2. 當坯料的直(zhi)徑不變時(shi)，頻率(lv)增(zeng)加(jia)，熱效率(lv)提(ti)高(gao)。
3. 從坯(pi)料感應加熱(re)的熱(re)效率(lv)考量，有(you)資料推薦不同直徑的坯(pi)料的最佳頻(pin)率(lv)可按表8-12選(xuan)擇。
在(zai)權衡(heng)了熱(re)效率和變頻設備兩個因(yin)素之后(hou)認為(wei)，坯(pi)料直徑中＞150mm時，采用工頻較(jiao)為(wei)有利。但有的(de)不銹鋼(gang)管(guan)廠家，如(ru)英(ying)國的(de)勞(lao)·莫(mo)爾公(gong)司，甚至(zhi)對于直徑為(wei)100mm的(de)坯(pi)料也采用工頻加熱(re)。根據尼科波爾南(nan)方不銹鋼(gang)管(guan)廠的(de)經驗認為(wei)，如(ru)果(guo)產品大綱中有70%~100%的(de)坯(pi)料直徑Φ>125mm,則必須(xu)采用工頻感應加熱(re)爐(lu)。
二、坯料感應加熱爐的結構
坯(pi)料感應(ying)加熱爐的結構(gou)包括(kuo)：
1. 線圈組(zu)由特(te)殊(shu)斷面的紫(zi)銅管(guan)線（矩形(xing)、橢圓(yuan)形(xing)、偏(pian)心(xin)）繞成，并(bing)固定(ding)在磁(ci)性(xing)硅鋼片共(gong)軛(e)結構的基礎上(shang)(shang)，線圈通電后形(xing)成閉路(lu)磁(ci)場，可避免在鋼基礎上(shang)(shang)形(xing)成大(da)的渦(wo)流。
2. 為(wei)了使沿(yan)坯料長(chang)度方向上磁(ci)場具(ju)有(you)(you)均一(yi)性，在(zai)線圈(quan)的端部設(she)有(you)(you)附加繞(rao)組，作為(wei)線圈(quan)兩端部的補償線圈(quan)。
3. 感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)是帶(dai)有(you)(you)高溫絕緣的(de)單層多匝(za)線(xian)圈(quan)，在線(xian)圈(quan)內層有(you)(you)一個(ge)用耐熱合金(jin)制成的(de)帶(dai)有(you)(you)防止冷熱變形(xing)的(de)耐熱鋼(gang)制襯(chen)套(tao)；而(er)在耐熱鋼(gang)襯(chen)套(tao)和感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)之間還有(you)(you)一個(ge)耐火高溫陶(tao)瓷襯(chen)套(tao)，以(yi)防止熱量散失、線(xian)圈(quan)吸熱以(yi)及感(gan)應(ying)線(xian)圈(quan)的(de)絕緣被(bei)損壞。
4. 感應線圈的(de)(de)頂部是密(mi)封的(de)(de)，以減少(shao)氧(yang)(yang)氣(qi)的(de)(de)進(jin)入，或便于輸送惰性氣(qi)體(ti)，進(jin)行(xing)特殊(shu)材料的(de)(de)無氧(yang)(yang)化(hua)加熱(re)。
5. 感應(ying)(ying)線(xian)圈(quan)通電工作時(shi)，必須通水(shui)冷卻，水(shui)壓為304~507kPa(約3~5個大氣壓）。進(jin)口水(shui)溫(wen)度(du)不應(ying)(ying)高于25℃,出口水(shui)溫(wen)度(du)應(ying)(ying)在60℃以(yi)(yi)下，應(ying)(ying)是(shi)清(qing)潔無雜質的(de)水(shui)或軟化水(shui)，以(yi)(yi)防線(xian)圈(quan)冷卻孔堵塞。
6. 在感應(ying)線(xian)圈的線(xian)匝間留(liu)有坯料(liao)的測(ce)量(liang)孔和觀察孔，并(bing)設有輻(fu)射(she)高(gao)溫(wen)計（或光電高(gao)溫(wen)計、紅外線(xian)測(ce)溫(wen)儀）和時間調(diao)整器，以便測(ce)量(liang)坯料(liao)溫(wen)度(du)和調(diao)整坯料(liao)的加(jia)熱制度(du)。為(wei)了測(ce)量(liang)溫(wen)度(du)的準確性(xing)，坯料(liao)上的測(ce)溫(wen)點處通氮氣(qi)保護，且在坯料(liao)進爐前，測(ce)溫(wen)點不應(ying)有氧化鐵(tie)皮及黏附物。
7. 感應線(xian)圈(quan)沿長度(du)方向上設有抽頭，以便(bian)按照坯料(liao)的長短調節感應線(xian)圈(quan)的有效長度(du)。
8. 感應加熱(re)爐(lu)內還設(she)有滑塊裝置，用于爐(lu)內坯料放(fang)置中心線的調整(zheng)。
9. 每(mei)一個感應加熱線(xian)圈(quan)由降壓變(bian)壓器和按鈕(niu)選擇開關提供所需的功(gong)率(lv)。
10. 為了提高功率因數和調節(jie)頻率，還設(she)有電(dian)容器組(zu)。
11. 也可(ke)以用感應(ying)線圈(quan)端(duan)部的補償電容，或線圈(quan)組電壓的分(fen)段控制來(lai)進行端(duan)部補償，減小坯料的軸(zhou)向(xiang)溫差。
圖8-4所示為帶有端部補償電容(rong)的立(li)式工頻(pin)感(gan)應(ying)加(jia)熱爐的電氣原理圖。
近(jin)年來，由于電氣技術(shu)裝(zhuang)備(bei)的(de)(de)(de)進步和電子控制技術(shu)的(de)(de)(de)發展(zhan)，感(gan)(gan)應(ying)加(jia)(jia)熱(re)(re)技術(shu)也(ye)有了(le)很大的(de)(de)(de)提(ti)高。工頻感(gan)(gan)應(ying)加(jia)(jia)熱(re)(re)爐(lu)上也(ye)引進了(le)許多(duo)新的(de)(de)(de)技術(shu)和裝(zhuang)備(bei)，使擠(ji)壓不銹(xiu)鋼坯料的(de)(de)(de)感(gan)(gan)應(ying)加(jia)(jia)熱(re)(re)爐(lu)和再加(jia)(jia)熱(re)(re)爐(lu)具(ju)有更高的(de)(de)(de)現代化技術(shu)水(shui)平和裝(zhuang)備(bei)水(shui)平。
