关于感应加热的效率和温度问题

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1、31期1984.1冶金能滚卷关于感应加热的效率和温度问题陈汉民(湖南省钢铁冶金设计院)1.前言业、汽车工业和有色金属加工工业应用得比。。感应加热是一种后起之秀的加热设备较广泛国外在有色金属和黑色金属的加热和熔炼方2.使用符号。。,.面已得到广泛的应用我民近2〕年来也得I一感应器电流I,砰,到较快的发展这是由于感应加热具有如下I一工件电汽I。乙。感应器的等效电流深度,Cm的优点一,、二,。(1)加热速度快感应加热比火焰炉色一工件的等效电流深度m。,c电阻炉加热要快20~50倍在这样快的加d二工件外径m一,,,c,c热速度下处理后的工件晶粒较细强

2、度d一感应器内径m,。,c和韧性较高因而延长了工件的使用寿介扬工件长度m一。,E。,V(2)氧化损失少由于加热速度快黑一感应器端电压色金属加热到锻造或轧制温度而形成的氧化凡。,。一工件电阻,、C,,z铁皮只有1%左右而火焰炉电阻炉加热f一I和I的频率H,p二,一cm形成的氧化铁皮达3%左右因而可节省金一工件的电阻系数Q。扛,;属2%一工件导磁率。、N。;(3)占地面积小感应加热炉和火焰一感应器匝数二,电阻炉相,,广工件功率kw比占地面积要小得多并对厂房一〔,.的高度和跨度没壳一特殊的要求,可以节省基p一线圈电阻系数Q一cmc,。P线圈功率损失

3、kw建投资一:,。R线圈电阻Q(幻经济效益好长大工件进行连续淬一3.感应器加热的效率问厄,火或焊缝进行回火热处理后的变形量很小在感应加热过程中,由于集肤效应,感应一般不需要校正、氧化铁皮很少,可以不进,。行清理从而降低了生产成本、。(5)劳动条件好生产率高加热是利用,工件本身的涡流发热没有有害气体产,,便于生加热装置可以布置在生产线上实。现机械化和自动化感应加热的缺点主要是使用范围受工件,、几何形状的限制不能象火焰炉电阻炉那样可以处理各种形状的工件。它主要用于圆。图柱形或扁形工件的加热和热处理机械工1理想工件中的电流深度42冶金能源3卷1期1

4、984.1,。电流即涡流在被加热工件的表面层流动使是因为工件在加热过程中存在着热损失总,。、=门、·:。工件发热如图1所示效率等于电效率乘热效率即月刀。:感应器的总效率月一般为50一60%电流的穿透深度由下式决定,各一5030,·m感应器设计得好否主要表现在电效(1)了价、c,率热效率与功率因数os小上这三者之由于工件相当于一个短路的变压器的次间是,有矛盾的所以在设计感应器时必须全,,级匝数为1故线圈和工件之间的安匝关面地进行考虑,以使感应器具有较高的总效:系为率。c二·e;,,2),INI安匝(从前面的基本方程式来看穿透深度乙、二:-I’i

5、s件电阻是在断面为乙二场长为d二二、c、,直接与夕P有关而电流频率j又直,.(近似)的路径上通以等效电流时的电限接与,,各有关因此金属在感应加热时其:其数值为效率的高低基本上决定于电流频率的正确选。p评兀d邵择由于感应电流只沿着被加热工件的表面牙R.(3)r各牙甲,,流动所以热量也仅产生在这一层这对工件(2)式和(3)式就可以求得工件的,根据的表面淬火很适合而挤压或锻造毛坯则要:,,感应功率为求其整个断面均匀加热这时在电流穿透二二、x10一3户I汤R深度以下的金属层仅能从被加热层以导热方;。二;。X-I吕N丢pd10式来加热。这样,k的传热需

6、要较长的时间这了;厂W冬那就增加了被加热工件散入四周介质的热损(4)。失,即降低:了热效率为了提高感应器的热线圈的损耗(即铜损)为,,:=。只10一“,(5)效率必须缩短加热时间其方法是降低电PI丢尸kw,:流的频率也就是增加被加热工件内的电汽线圈的有效电阻为。穿透深度_·一,d’二二。即‘入pdV丢、、cR·,金属古进行锻造冲压挤压毛坯的穿。.。。己l车,,,八、透加热时任何断面尺寸的圆柱形工件当.(6)直径与电流穿透深度之比在3一5的范围内,。,:将(6)式代入(5)式得时感应器的总效率达到最大值实际上_.·二二丫1。一3被加热工件的直径

7、与电流穿透深度之比在片刀吕P己交c=l入(7).P己cl、、25一6的范围内,爪选用的电流频率已能满:,。感应器需要的总功率为足要求见图2二c,P广邵+P,kw(8)对于各种直径圆柱形工件的感应加热感,应加热的损耗主要是铆损钾损很利川上述的比值能算出电流颊率的合理应用,,:,。小可以不考虑故电效率为范围见表1叮;“广1见_表钥坯直径与合理电流频率的关系(9)九_力即+’电率。。5。。},。。。‘25。。:。。。2。。。1,它普严这些就是感应加热的基本方程给出。了线圈的安匝和加热工件所必需的总功率钢坯直径一.>15070~16050~1203

8、0一8015~40<20,还月2,Ulm除电效率外有一个热效率这l一984.13卷期冶金能一一翻坯。、的加热中领感应加热主要用作表面淬火退火、锻造和冲压毛坯的加热。