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，根據生產(chan)的(de)需要還可以把低(di)頻感應(ying)加(jia)熱(re)(re)進(jin)一(yi)步擴(kuo)大(da)應(ying)用(yong)到100mm直徑的(de)坯料上。因為在許多情況下(xia)，所(suo)擁有的(de)效益要比所(suo)增加(jia)的(de)加(jia)熱(re)(re)費用(yong)大(da)得多。實際(ji)生產(chan)中有一(yi)系列的(de)低(di)頻感應(ying)加(jia)熱(re)(re)爐就是在這種條件下(xia)進(jin)行生產(chan)的(de)。
近年來，確實(shi)有一(yi)些重要(yao)的(de)(de)因素促進了(le)感應加(jia)熱技(ji)術的(de)(de)發展，這些因素是：
1. 感應加(jia)(jia)熱(re)的每一支坯(pi)料(liao)都能準確地控制加(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度，所有的坯(pi)料(liao)都能被加(jia)(jia)熱(re)到相(xiang)同的工藝(yi)溫(wen)度，從(cong)而控制了擠壓產品的質量。
2. 低頻感應加熱爐(lu)具有最(zui)好(hao)的(de)條件來實現坯料的(de)自動運送和擠壓機的(de)半自動化或(huo)全盤自動化操作。
3. 使(shi)用(yong)感應(ying)加(jia)熱(re)爐時，鋼坯可以在(zai)幾分鐘內(nei)加(jia)熱(re)完畢，并且當車間(jian)停工(gong)(gong)或者檢查、更換工(gong)(gong)具時，不需開(kai)爐或保溫，大大降低了(le)能量(liang)(liang)和勞動力(li)的消耗，電能消耗的多少僅取決于加(jia)熱(re)坯料的數量(liang)(liang)。
4. 比一(yi)般形(xing)式加熱(re)爐(lu)的維護費用少，更換線圈(quan)、耐火襯套和耐熱(re)鋼襯套的時間少。
5. 操作(zuo)人員(yuan)少，占地面(mian)積小。
6. 工作強度低，勞動(dong)條(tiao)件好。
7. 安(an)排生(sheng)產(chan)時具有最大(da)的靈活性(xing)，既適合于大(da)批量生(sheng)產(chan)，也適合于小批量生(sheng)產(chan)，更換品(pin)(pin)種(zhong)僅需幾秒鐘時間，一個(ge)班(ban)更換10多個(ge)品(pin)(pin)種(zhong)沒有困難。
8. 特殊(shu)材料加熱時，可(ke)以(yi)通(tong)保護氣(qi)體，進行(xing)無氧化加熱。
低頻(pin)率感(gan)應加(jia)熱(re)爐也可(ke)以帶(dai)保護氣體工作，不過由于爐內空(kong)間(jian)間(jian)隙(xi)很小，并且按照在(zai)感(gan)應線圈內的(de)加(jia)熱(re)條件可(ke)以肯定在(zai)如此短的(de)加(jia)熱(re)時間(jian)內，實際上不銹鋼等坯料并不會產生(sheng)氧化(hua)鐵皮；準(zhun)確(que)的(de)溫度測量可(ke)以減(jian)少廢次品；可(ke)以說復(fu)雜斷面型材的(de)生(sheng)產，也首先(xian)是采(cai)用了感(gan)應加(jia)熱(re)之后才(cai)能夠進行連續生(sheng)產的(de)。
一、 坯料感應(ying)加熱的(de)基礎
坯(pi)(pi)料(liao)進入(ru)感(gan)應(ying)加(jia)熱(re)(re)爐進行加(jia)熱(re)(re)時，首先向(xiang)感(gan)應(ying)線圈通入(ru)交(jiao)(jiao)變電流，線圈即產生交(jiao)(jiao)變磁(ci)場，處于交(jiao)(jiao)變磁(ci)場中(zhong)的坯(pi)(pi)料(liao)則產生感(gan)應(ying)電流（渦電流），根據感(gan)應(ying)加(jia)熱(re)(re)時的電熱(re)(re)轉換定律(lv)（焦(jiao)耳(er)一楞茨(ci)定律(lv)），坯(pi)(pi)料(liao)中(zhong)的電能按下(xia)列(lie)公式(shi)轉變為熱(re)(re)能，從(cong)而(er)加(jia)熱(re)(re)坯(pi)(pi)料(liao)。
Q=12R(J) （8-1)
采用感應加(jia)熱(re)爐加(jia)熱(re)坯料(liao)時的電熱(re)轉換效率一般有以下情況：
1. 隨著(zhu)坯(pi)料(liao)直徑(jing)的(de)(de)增大，電熱(re)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)效率提高，每(mei)一度(du)電加熱(re)的(de)(de)坯(pi)料(liao)產量(liang)增加。相反(fan)，隨著(zhu)坯(pi)料(liao)直徑(jing)的(de)(de)減小，電熱(re)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)效率降(jiang)(jiang)低，每(mei)一度(du)電加熱(re)的(de)(de)坯(pi)料(liao)產量(liang)降(jiang)(jiang)低。
2. 當坯料的(de)直徑不變時，頻率增加，熱效率提高。
3. 從(cong)坯料(liao)感應(ying)加熱(re)的熱(re)效(xiao)率考量，有(you)資料(liao)推薦不同(tong)直徑的坯料(liao)的最佳(jia)頻(pin)率可按表8-12選(xuan)擇。
在權衡了熱(re)(re)效(xiao)率(lv)和變頻設備兩(liang)個(ge)因素之后認為(wei)，坯(pi)料直(zhi)徑(jing)中＞150mm時，采用工(gong)頻較為(wei)有利。但(dan)有的不(bu)銹鋼(gang)管廠家(jia)，如英國的勞(lao)·莫(mo)爾公司，甚至對(dui)于直(zhi)徑(jing)為(wei)100mm的坯(pi)料也采用工(gong)頻加熱(re)(re)。根據尼科波(bo)爾南方不(bu)銹鋼(gang)管廠的經驗(yan)認為(wei)，如果(guo)產品(pin)大綱中有70%~100%的坯(pi)料直(zhi)徑(jing)Φ>125mm,則必須(xu)采用工(gong)頻感應(ying)加熱(re)(re)爐。
二、坯料感應加熱爐的結構
坯料感應加熱爐的結構包(bao)括：
1. 線圈組由特殊斷(duan)面的(de)紫銅管線（矩形、橢圓形、偏心）繞成(cheng)，并固定在磁性硅鋼(gang)(gang)片共(gong)軛結構的(de)基礎(chu)上(shang)，線圈通電后形成(cheng)閉(bi)路磁場(chang)，可避(bi)免在鋼(gang)(gang)基礎(chu)上(shang)形成(cheng)大的(de)渦流。
2. 為了使沿坯料長度方向(xiang)上磁場具有均一性，在(zai)線圈(quan)(quan)的端部設有附加繞組，作為線圈(quan)(quan)兩端部的補償線圈(quan)(quan)。
3. 感應(ying)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)是帶(dai)有高溫絕(jue)緣(yuan)的(de)單層多匝(za)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)，在線(xian)(xian)圈(quan)(quan)內(nei)層有一(yi)個用耐熱合金制成的(de)帶(dai)有防止冷(leng)熱變(bian)形的(de)耐熱鋼制襯套(tao)(tao)；而(er)在耐熱鋼襯套(tao)(tao)和感應(ying)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)之(zhi)間還有一(yi)個耐火高溫陶瓷襯套(tao)(tao)，以(yi)防止熱量散失、線(xian)(xian)圈(quan)(quan)吸(xi)熱以(yi)及感應(ying)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)的(de)絕(jue)緣(yuan)被損(sun)壞。
4. 感應線圈的頂部是密封的，以(yi)減少(shao)氧(yang)氣的進入(ru)，或便于輸送惰性氣體(ti)，進行特殊(shu)材(cai)料的無(wu)氧(yang)化加熱。
5. 感應(ying)線(xian)圈通電工作時(shi)，必須通水(shui)(shui)冷卻，水(shui)(shui)壓(ya)為(wei)304~507kPa(約3~5個大氣壓(ya)）。進(jin)口水(shui)(shui)溫(wen)(wen)度不應(ying)高于25℃,出口水(shui)(shui)溫(wen)(wen)度應(ying)在(zai)60℃以下，應(ying)是(shi)清(qing)潔無雜質的水(shui)(shui)或軟(ruan)化水(shui)(shui)，以防(fang)線(xian)圈冷卻孔堵塞。
6. 在感應(ying)線圈的(de)線匝間(jian)留有坯料(liao)的(de)測(ce)量(liang)孔和觀察孔，并設有輻射高溫(wen)計（或(huo)光電高溫(wen)計、紅外(wai)線測(ce)溫(wen)儀）和時間(jian)調(diao)整(zheng)器(qi)，以便測(ce)量(liang)坯料(liao)溫(wen)度(du)(du)和調(diao)整(zheng)坯料(liao)的(de)加熱制(zhi)度(du)(du)。為了測(ce)量(liang)溫(wen)度(du)(du)的(de)準確(que)性，坯料(liao)上(shang)的(de)測(ce)溫(wen)點(dian)處通氮氣保護，且在坯料(liao)進爐(lu)前(qian)，測(ce)溫(wen)點(dian)不(bu)應(ying)有氧化鐵皮及黏附物。
7. 感(gan)應線(xian)圈沿長(chang)度方向(xiang)上(shang)設有抽頭(tou)，以(yi)便按照坯料(liao)的長(chang)短調(diao)節感(gan)應線(xian)圈的有效(xiao)長(chang)度。
8. 感應(ying)加熱(re)爐內還設有滑塊裝置，用于爐內坯料放(fang)置中心線的調整(zheng)。
9. 每(mei)一(yi)個感(gan)應加(jia)熱(re)線圈由(you)降壓變壓器和按鈕選擇(ze)開(kai)關(guan)提供所需的功率。
10. 為了提高功率(lv)因數和調(diao)節頻率(lv)，還設有電容器組。
11. 也可以用(yong)感應線圈(quan)端(duan)部的補(bu)償(chang)電容，或線圈(quan)組(zu)電壓的分(fen)段控制來(lai)進(jin)行端(duan)部補(bu)償(chang)，減小坯料的軸向溫差(cha)。
圖8-4所示為(wei)帶(dai)有端部補償電容(rong)的(de)立(li)式工頻感應加熱(re)爐的(de)電氣(qi)原(yuan)理(li)圖。
近年(nian)來，由于(yu)電(dian)氣技術裝(zhuang)(zhuang)備(bei)的(de)進(jin)步和電(dian)子控制技術的(de)發展，感應加(jia)熱技術也有了很大的(de)提高(gao)。工(gong)頻感應加(jia)熱爐上也引進(jin)了許多(duo)新的(de)技術和裝(zhuang)(zhuang)備(bei)，使(shi)擠(ji)壓(ya)不銹鋼坯(pi)料的(de)感應加(jia)熱爐和再(zai)加(jia)熱爐具(ju)有更(geng)高(gao)的(de)現代化技術水平和裝(zhuang)(zhuang)備(bei)水平。
