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(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(guo)，根據(ju)生產(chan)(chan)的(de)需要(yao)還(huan)可以(yi)把低頻感(gan)應(ying)加(jia)熱進一步擴大應(ying)用到100mm直徑(jing)的(de)坯料(liao)上。因為在許(xu)多情(qing)況(kuang)下，所(suo)擁(yong)有的(de)效益(yi)要(yao)比所(suo)增加(jia)的(de)加(jia)熱費用大得多。實際生產(chan)(chan)中有一系列的(de)低頻感(gan)應(ying)加(jia)熱爐就是在這種條件下進行生產(chan)(chan)的(de)。
近年來，確實有一些(xie)重要的因素促(cu)進了感應加熱技(ji)術的發展，這些(xie)因素是：
1. 感應加熱的(de)(de)每一支坯(pi)料都能準確地控制加熱溫度，所有的(de)(de)坯(pi)料都能被(bei)加熱到相同的(de)(de)工藝溫度，從而控制了擠(ji)壓產(chan)品的(de)(de)質量。
2. 低頻感應加熱(re)爐具有最好的(de)條件(jian)來(lai)實現(xian)坯料的(de)自動運送和擠壓機的(de)半自動化(hua)或全盤自動化(hua)操作。
3. 使用感應加(jia)熱爐(lu)(lu)時(shi)，鋼坯(pi)可以(yi)在幾分鐘內加(jia)熱完畢，并且(qie)當車間停工或者檢查、更換工具時(shi)，不需開(kai)爐(lu)(lu)或保溫，大大降(jiang)低了能(neng)(neng)量和(he)勞動力的(de)消耗，電能(neng)(neng)消耗的(de)多少僅取決于加(jia)熱坯(pi)料的(de)數量。
4. 比一般形式加熱(re)爐的維護費用少，更換線圈、耐火襯(chen)套(tao)和耐熱(re)鋼襯(chen)套(tao)的時間少。
5. 操作人(ren)員少，占地面積小。
6. 工作(zuo)強度低(di)，勞(lao)動條(tiao)件好。
7. 安排生(sheng)產時(shi)具有最大(da)的靈活性，既適(shi)合于大(da)批量生(sheng)產，也適(shi)合于小(xiao)批量生(sheng)產，更(geng)換(huan)品種僅(jin)需幾秒鐘時(shi)間，一個班更(geng)換(huan)10多個品種沒有困難。
8. 特殊材料加熱(re)時，可以通保護(hu)氣體，進(jin)行無氧化加熱(re)。
低(di)頻率(lv)感應加(jia)熱(re)(re)爐也(ye)可以(yi)(yi)帶保護(hu)氣體工(gong)作(zuo)，不(bu)過(guo)由于爐內(nei)空(kong)間(jian)間(jian)隙很小，并且按照在感應線(xian)圈(quan)內(nei)的加(jia)熱(re)(re)條(tiao)件(jian)可以(yi)(yi)肯定在如此短的加(jia)熱(re)(re)時(shi)間(jian)內(nei)，實際上不(bu)銹鋼等坯(pi)料并不(bu)會(hui)產(chan)生(sheng)氧化鐵皮(pi)；準確的溫度測量可以(yi)(yi)減少(shao)廢(fei)次品(pin)；可以(yi)(yi)說復雜斷面型材的生(sheng)產(chan)，也(ye)首先是采用了感應加(jia)熱(re)(re)之后才(cai)能夠(gou)進行(xing)連續生(sheng)產(chan)的。
一、 坯料感應加熱(re)的基礎
坯(pi)料(liao)(liao)進(jin)入(ru)感(gan)(gan)應(ying)(ying)加(jia)熱(re)爐(lu)進(jin)行(xing)加(jia)熱(re)時，首先向感(gan)(gan)應(ying)(ying)線圈通入(ru)交變電(dian)流，線圈即產生交變磁場(chang)，處于交變磁場(chang)中的坯(pi)料(liao)(liao)則產生感(gan)(gan)應(ying)(ying)電(dian)流（渦電(dian)流），根(gen)據感(gan)(gan)應(ying)(ying)加(jia)熱(re)時的電(dian)熱(re)轉(zhuan)換(huan)定(ding)(ding)律（焦耳(er)一楞茨(ci)定(ding)(ding)律），坯(pi)料(liao)(liao)中的電(dian)能(neng)按下列公式轉(zhuan)變為(wei)熱(re)能(neng)，從而加(jia)熱(re)坯(pi)料(liao)(liao)。
Q=12R(J) （8-1)
采用感應加熱(re)爐加熱(re)坯(pi)料時的電熱(re)轉換效率一(yi)般有以(yi)下(xia)情況：
1. 隨著坯(pi)料(liao)(liao)直(zhi)(zhi)徑的(de)(de)(de)增(zeng)大，電熱(re)轉換效(xiao)率提高，每(mei)一度電加(jia)(jia)熱(re)的(de)(de)(de)坯(pi)料(liao)(liao)產量增(zeng)加(jia)(jia)。相反，隨著坯(pi)料(liao)(liao)直(zhi)(zhi)徑的(de)(de)(de)減小，電熱(re)轉換效(xiao)率降(jiang)低，每(mei)一度電加(jia)(jia)熱(re)的(de)(de)(de)坯(pi)料(liao)(liao)產量降(jiang)低。
2. 當坯料的直徑(jing)不(bu)變時，頻(pin)率(lv)增加，熱效率(lv)提(ti)高。
3. 從(cong)坯料(liao)感(gan)應(ying)加(jia)熱的熱效率(lv)考量，有資料(liao)推薦不同直徑的坯料(liao)的最佳(jia)頻(pin)率(lv)可按表(biao)8-12選擇。
在權(quan)衡了熱效率和變頻設備兩個因素之后認為，坯(pi)料直徑中＞150mm時，采(cai)用工頻較(jiao)為有(you)(you)利。但有(you)(you)的(de)(de)不銹(xiu)鋼(gang)管廠(chang)家，如(ru)英國(guo)的(de)(de)勞·莫爾(er)公司，甚至對于直徑為100mm的(de)(de)坯(pi)料也采(cai)用工頻加熱。根據尼科(ke)波爾(er)南方不銹(xiu)鋼(gang)管廠(chang)的(de)(de)經驗認為，如(ru)果產品大綱(gang)中有(you)(you)70%~100%的(de)(de)坯(pi)料直徑Φ>125mm,則必須(xu)采(cai)用工頻感應加熱爐。
二、坯料感應加熱爐的結構
坯料感應加熱爐(lu)的結構包括：
1. 線圈組(zu)由特殊斷面(mian)的紫(zi)銅管(guan)線（矩形、橢圓形、偏(pian)心）繞成(cheng)，并固(gu)定在(zai)磁(ci)性硅鋼(gang)片共軛結構的基礎上，線圈通(tong)電后形成(cheng)閉路磁(ci)場，可避免在(zai)鋼(gang)基礎上形成(cheng)大的渦流。
2. 為了(le)使沿坯(pi)料長度方(fang)向上磁(ci)場(chang)具有均一性(xing)，在線圈(quan)的端(duan)(duan)部設有附加繞組，作為線圈(quan)兩端(duan)(duan)部的補償線圈(quan)。
3. 感(gan)應線(xian)圈(quan)是帶(dai)有(you)高溫絕緣的單層(ceng)多(duo)匝線(xian)圈(quan)，在(zai)(zai)線(xian)圈(quan)內層(ceng)有(you)一個(ge)用耐熱合金(jin)制成的帶(dai)有(you)防(fang)止冷熱變形(xing)的耐熱鋼制襯套(tao)；而在(zai)(zai)耐熱鋼襯套(tao)和感(gan)應線(xian)圈(quan)之間(jian)還有(you)一個(ge)耐火高溫陶瓷襯套(tao)，以防(fang)止熱量散失、線(xian)圈(quan)吸熱以及感(gan)應線(xian)圈(quan)的絕緣被損(sun)壞。
4. 感(gan)應線圈的(de)(de)頂部是(shi)密(mi)封的(de)(de)，以減少氧(yang)氣(qi)的(de)(de)進入，或(huo)便于(yu)輸送惰性氣(qi)體(ti)，進行特(te)殊材料(liao)的(de)(de)無氧(yang)化加熱。
5. 感(gan)應(ying)線(xian)圈通電工作時，必須通水(shui)冷卻，水(shui)壓為304~507kPa(約3~5個大氣壓）。進口(kou)水(shui)溫度(du)不(bu)應(ying)高(gao)于25℃,出口(kou)水(shui)溫度(du)應(ying)在60℃以下，應(ying)是清潔無雜質的水(shui)或(huo)軟化水(shui)，以防線(xian)圈冷卻孔堵塞。
6. 在感應(ying)線(xian)圈的(de)線(xian)匝(za)間留有坯料(liao)的(de)測(ce)量孔和(he)觀察孔，并設有輻(fu)射高溫計（或光電高溫計、紅外(wai)線(xian)測(ce)溫儀）和(he)時間調(diao)整(zheng)器，以便測(ce)量坯料(liao)溫度(du)和(he)調(diao)整(zheng)坯料(liao)的(de)加(jia)熱制度(du)。為了(le)測(ce)量溫度(du)的(de)準確性，坯料(liao)上的(de)測(ce)溫點(dian)處通氮氣保護，且在坯料(liao)進爐前，測(ce)溫點(dian)不應(ying)有氧化鐵皮及(ji)黏(nian)附物(wu)。
7. 感應線圈沿長度方向上設有抽頭，以便按照坯料的長短(duan)調節感應線圈的有效長度。
8. 感應加熱(re)爐內(nei)還(huan)設有(you)滑(hua)塊裝置(zhi)，用于爐內(nei)坯料放(fang)置(zhi)中心線的調整。
9. 每一個感應(ying)加熱線(xian)圈由降壓變壓器和按鈕選擇開關提供所需(xu)的功率。
10. 為了提(ti)高功率因數和(he)調節頻率，還(huan)設(she)有電容器組。
11. 也可以用感(gan)應線(xian)圈(quan)端(duan)(duan)部(bu)的(de)補(bu)償電容(rong)，或線(xian)圈(quan)組電壓的(de)分段(duan)控制來進行端(duan)(duan)部(bu)補(bu)償，減小坯料的(de)軸向溫差。
圖8-4所示為帶有端(duan)部補(bu)償電容(rong)的(de)立式工頻感應加熱爐(lu)的(de)電氣原理(li)圖。
近年來，由于電氣技(ji)術(shu)(shu)裝(zhuang)備(bei)的(de)(de)(de)進(jin)步(bu)和電子控制技(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)，感應加熱(re)技(ji)術(shu)(shu)也有了(le)很大的(de)(de)(de)提高。工頻感應加熱(re)爐(lu)上也引(yin)進(jin)了(le)許多新的(de)(de)(de)技(ji)術(shu)(shu)和裝(zhuang)備(bei)，使擠壓不銹鋼(gang)坯料的(de)(de)(de)感應加熱(re)爐(lu)和再加熱(re)爐(lu)具有更(geng)高的(de)(de)(de)現代化技(ji)術(shu)(shu)水(shui)平(ping)(ping)和裝(zhuang)備(bei)水(shui)平(ping)(ping)。
