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(sheng)產(chan)(chan)(chan)的(de)(de)需要(yao)還可以把低頻感應加(jia)熱(re)(re)進(jin)一步擴大(da)應用到(dao)100mm直徑的(de)(de)坯料上(shang)。因(yin)為(wei)在許多(duo)情況下，所擁有(you)的(de)(de)效(xiao)益要(yao)比所增加(jia)的(de)(de)加(jia)熱(re)(re)費用大(da)得多(duo)。實(shi)際(ji)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)中有(you)一系列的(de)(de)低頻感應加(jia)熱(re)(re)爐就是在這種條(tiao)件下進(jin)行(xing)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)的(de)(de)。
近年來，確(que)實有一些(xie)重(zhong)要的因素(su)促(cu)進了感應加熱技術的發展，這(zhe)些(xie)因素(su)是：
1. 感(gan)應(ying)加熱(re)的(de)每(mei)一支坯料(liao)都能準確地控制加熱(re)溫度(du)，所(suo)有(you)的(de)坯料(liao)都能被加熱(re)到(dao)相同的(de)工藝溫度(du)，從而控制了擠壓產(chan)品(pin)的(de)質量。
2. 低(di)頻感應(ying)加熱(re)爐具有最(zui)好的條件來實現(xian)坯料(liao)的自動運(yun)送(song)和擠壓機的半(ban)自動化或(huo)全盤自動化操作。
3. 使用(yong)感應加(jia)熱爐時，鋼坯(pi)(pi)可以在(zai)幾分鐘內加(jia)熱完畢，并且當車間停工或(huo)者檢查(cha)、更換工具時，不需開(kai)爐或(huo)保(bao)溫(wen)，大(da)大(da)降低了(le)能量(liang)和勞動力的(de)消耗，電(dian)能消耗的(de)多(duo)少僅(jin)取(qu)決于加(jia)熱坯(pi)(pi)料的(de)數量(liang)。
4. 比一般形式加熱爐的維護費用少(shao)，更換線圈、耐(nai)火襯套(tao)和耐(nai)熱鋼襯套(tao)的時(shi)間少(shao)。
5. 操作人員少(shao)，占地面積小。
6. 工作強度低，勞(lao)動條件好。
7. 安排生產時具有(you)最(zui)大(da)(da)的(de)靈活性，既適合于大(da)(da)批量生產，也適合于小批量生產，更(geng)換品(pin)種僅需幾秒(miao)鐘時間，一個(ge)班更(geng)換10多個(ge)品(pin)種沒有(you)困難。
8. 特殊材料加(jia)(jia)熱時，可以(yi)通(tong)保護氣體，進行無氧化(hua)加(jia)(jia)熱。
低頻率(lv)感應加熱爐(lu)也可(ke)以(yi)帶保護氣(qi)體工(gong)作(zuo)，不(bu)(bu)過由于爐(lu)內空間間隙很小，并(bing)且(qie)按照(zhao)在感應線(xian)圈內的(de)(de)加熱條件可(ke)以(yi)肯定在如此短的(de)(de)加熱時間內，實際(ji)上不(bu)(bu)銹鋼(gang)等(deng)坯料(liao)并(bing)不(bu)(bu)會(hui)產生氧化鐵皮(pi)；準確(que)的(de)(de)溫(wen)度測(ce)量可(ke)以(yi)減(jian)少廢次品；可(ke)以(yi)說復(fu)雜斷(duan)面型材的(de)(de)生產，也首先是采用了(le)感應加熱之后才能夠進行連(lian)續生產的(de)(de)。
一、 坯料感應加熱的基礎
坯(pi)(pi)料(liao)(liao)進(jin)(jin)入感應(ying)(ying)加熱(re)(re)(re)爐進(jin)(jin)行加熱(re)(re)(re)時，首先向(xiang)感應(ying)(ying)線圈通入交變電(dian)流，線圈即產生(sheng)(sheng)交變磁場，處于交變磁場中的坯(pi)(pi)料(liao)(liao)則產生(sheng)(sheng)感應(ying)(ying)電(dian)流（渦電(dian)流），根據感應(ying)(ying)加熱(re)(re)(re)時的電(dian)熱(re)(re)(re)轉換定律(lv)（焦耳一楞茨定律(lv)），坯(pi)(pi)料(liao)(liao)中的電(dian)能按(an)下列公式轉變為(wei)熱(re)(re)(re)能，從而加熱(re)(re)(re)坯(pi)(pi)料(liao)(liao)。
Q=12R(J) （8-1)
采用(yong)感應加(jia)熱(re)爐加(jia)熱(re)坯料時的電熱(re)轉換(huan)效率一般有(you)以下情況：
1. 隨(sui)(sui)著(zhu)(zhu)坯料(liao)直徑的增大，電熱(re)轉(zhuan)換效(xiao)率提高，每一(yi)度電加(jia)熱(re)的坯料(liao)產(chan)量增加(jia)。相反，隨(sui)(sui)著(zhu)(zhu)坯料(liao)直徑的減(jian)小，電熱(re)轉(zhuan)換效(xiao)率降低(di)，每一(yi)度電加(jia)熱(re)的坯料(liao)產(chan)量降低(di)。
2. 當坯料的直徑不(bu)變時，頻(pin)率增加，熱效率提高。
3. 從坯(pi)料感(gan)應加熱(re)的熱(re)效率考(kao)量，有資料推薦(jian)不同直(zhi)徑的坯(pi)料的最佳頻(pin)率可(ke)按(an)表8-12選擇(ze)。
在(zai)權(quan)衡了熱(re)效率和變頻設備兩個因素之后認(ren)為(wei)，坯料直(zhi)徑中＞150mm時，采(cai)用工(gong)頻較為(wei)有利。但有的不銹鋼(gang)管廠家，如(ru)英國的勞·莫爾公司，甚至對于直(zhi)徑為(wei)100mm的坯料也(ye)采(cai)用工(gong)頻加(jia)熱(re)。根據尼科波爾南(nan)方不銹鋼(gang)管廠的經(jing)驗認(ren)為(wei)，如(ru)果產品(pin)大綱中有70%~100%的坯料直(zhi)徑Φ>125mm,則必須采(cai)用工(gong)頻感(gan)應加(jia)熱(re)爐。
二(er)、坯料感應加熱(re)爐的結構(gou)
坯料感(gan)應加熱爐的結構包括：
1. 線圈組由特殊斷面(mian)的(de)紫銅管線（矩形、橢圓形、偏心）繞成，并固定在磁性硅鋼片共軛結構的(de)基(ji)礎(chu)上，線圈通電后形成閉路磁場，可避免在鋼基(ji)礎(chu)上形成大(da)的(de)渦(wo)流。
2. 為(wei)了使沿坯料長(chang)度方向(xiang)上磁場具(ju)有均一性(xing)，在(zai)線圈的(de)端部設有附加繞組，作為(wei)線圈兩端部的(de)補償線圈。
3. 感應(ying)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)是帶有高(gao)溫絕(jue)緣的單(dan)層多匝(za)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)，在線(xian)圈(quan)(quan)(quan)內層有一(yi)個用耐熱合金制成的帶有防(fang)止冷熱變(bian)形的耐熱鋼制襯套；而在耐熱鋼襯套和感應(ying)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)之間還有一(yi)個耐火(huo)高(gao)溫陶瓷(ci)襯套，以防(fang)止熱量(liang)散失(shi)、線(xian)圈(quan)(quan)(quan)吸熱以及感應(ying)線(xian)圈(quan)(quan)(quan)的絕(jue)緣被損(sun)壞(huai)。
4. 感應(ying)線(xian)圈(quan)的(de)頂部是密封(feng)的(de)，以減少氧(yang)氣的(de)進入，或便于輸(shu)送惰性(xing)氣體，進行(xing)特殊材料的(de)無氧(yang)化加熱(re)。
5. 感應(ying)線圈通電(dian)工作時，必須(xu)通水(shui)冷卻(que)，水(shui)壓為304~507kPa(約3~5個大氣壓）。進口水(shui)溫度不應(ying)高于25℃,出口水(shui)溫度應(ying)在60℃以下，應(ying)是(shi)清潔(jie)無雜質的水(shui)或軟化水(shui)，以防線圈冷卻(que)孔堵塞。
6. 在(zai)感應(ying)線(xian)圈的(de)(de)線(xian)匝間留(liu)有(you)坯(pi)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)測量(liang)(liang)孔(kong)和(he)觀察(cha)孔(kong)，并設有(you)輻射高溫(wen)(wen)計(ji)（或(huo)光電高溫(wen)(wen)計(ji)、紅外線(xian)測溫(wen)(wen)儀）和(he)時間調整(zheng)器，以(yi)便測量(liang)(liang)坯(pi)料(liao)(liao)(liao)溫(wen)(wen)度和(he)調整(zheng)坯(pi)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)加熱(re)制度。為了測量(liang)(liang)溫(wen)(wen)度的(de)(de)準確性(xing)，坯(pi)料(liao)(liao)(liao)上的(de)(de)測溫(wen)(wen)點處通氮氣保護，且在(zai)坯(pi)料(liao)(liao)(liao)進爐(lu)前，測溫(wen)(wen)點不應(ying)有(you)氧化鐵皮(pi)及黏附(fu)物。
7. 感應(ying)(ying)線(xian)圈沿長度方向上設有抽頭，以(yi)便按照坯(pi)料的長短調節感應(ying)(ying)線(xian)圈的有效長度。
8. 感應加熱爐內還設有(you)滑塊裝置，用(yong)于(yu)爐內坯料放置中心線的調整。
9. 每一個感應加熱線圈由降壓(ya)變壓(ya)器和按(an)鈕選擇(ze)開關提供所需的功率(lv)。
10. 為(wei)了提高(gao)功率因數和調(diao)節頻率，還設有電容器組。
11. 也可以用(yong)感應線圈(quan)端(duan)(duan)部的補(bu)償電容，或線圈(quan)組(zu)電壓的分段控制來(lai)進行端(duan)(duan)部補(bu)償，減小(xiao)坯料的軸向溫差(cha)。
圖8-4所示為帶有端部(bu)補償電容的立式(shi)工頻感(gan)應加(jia)熱爐的電氣原(yuan)理(li)圖。
近年來，由(you)于(yu)電氣(qi)技(ji)術裝備的(de)進(jin)步和(he)電子控制(zhi)技(ji)術的(de)發(fa)展，感(gan)應加熱技(ji)術也有了很大的(de)提(ti)高。工頻感(gan)應加熱爐上也引進(jin)了許多新的(de)技(ji)術和(he)裝備，使擠壓不銹鋼(gang)坯料的(de)感(gan)應加熱爐和(he)再(zai)加熱爐具有更高的(de)現代(dai)化(hua)技(ji)術水(shui)平(ping)和(he)裝備水(shui)平(ping)。
