电磁感应加热

电磁感应加热

感应加热的性能与特点

与传统的加热方式(如火焰式加热)相比，感应加热具有如下的一些性能特点：具有精确的加热深度和加热区域，并易于控制；易于实现高功率密集，加热速度快，效率高，能耗小；加热温度高，加热温度易于控制；加热温度由工件表面向内部传导或渗透；采用非接触式加热方式，在加热过程中不易掺入杂质；工件材料烧损小，氧化皮生成少。

原理

感应加热方式是通过感应线圈把电能传递给被加热的金属工件，然后电能再在金属工件内部转化为热能，感应线圈与金属工件并非直接接触，能量是通过电磁感应传递的，因而，我们把这种加热方式称为感应加热。

感应加热所遵循的主要原理是：电磁感应、集肤效应、热传导。为了将金属工件加热到一定的温度，要求工件中的感应电流尽可能地大，增加感应线圈中的电流，可以增加金属工件中的交变磁通，进而增加工件中的感应电流。增加工件中感应电流的另一个有效途径是提高感应线圈中电流的频率，由于工件中的频率越高，磁通的变化就越快，感应电势就越大，工件中的感应电流也就越大。对同样的加热效果，频率越高，感应线圈中的电流就可以小一些，这样可以减少线圈中的功率损耗，提高设备的电效率。

在感应加热过程中金属工件内部各点的温度是在不断发生变化的，感应加热的功率越大，加热时间越短，金属工件表面温度就越高，工件中心部位的温度就越低。如果感应加热时间长，金属工件表面和中心的温度通过热传导而趋于均匀。

感应加热设备的选用是根据被加热工件的工艺要求和尺寸大小来决定的。根据被加热工件的材质、大小以及加热区域、加热深度、加热温度、加热时间等工艺要求，进行综合计算与分析，来确定感应加热设备的功率、频率和感应线圈等技术参数。

柔性陶瓷电加热

柔性陶瓷电加热设备是由柔性陶瓷电加热及其温度测量和控制设备组成，其是利用电能激发辐射能并进行加热的装置。当柔性陶瓷电加热器的陶瓷件材料(含涂料)具有高的远红外辐射性能、可充分发挥辐射加热的特点时称为远红外电加热器。

柔性陶瓷片电阻加热，它的原理是利用远红外辐射方式加热。用这种方法进行厚壁管的热处理时，热源先从加热元件向管子外壁辐射传热再从外壁表面向内壁传导热量，由于管道长度方向的热传递散热，使得内外壁产生较大的温差。管子径向远离加热源中心的部位(焊缝根部)的温度与管子表面温度相差较大。

如在对规格为420×70mm，长度为680mm的P22管子进行的内外壁温差的热处理过程中，以柔性陶瓷加热器进行加热，加热温度770℃，保温4h，加热宽度500mm。结果发现，平焊位置内外壁温差为50℃，仰焊位置温差内外壁为30℃，这么大的内外壁温差很难保证

钢热处理根部温度达到工艺要求。

电磁感应加热不同于柔性陶瓷加热元件(热源中心在管壁外部，完全是辐射热)。感应加热其热源中心是在管壁内部，温度梯度小，最热区域在工件表面下方，热量能在金属内部快速传递，有效地将热量向壁厚方向更深处传递，使内外壁温度的趋向均匀。

Proheat35型电磁感应热处理设备的工作频率在5000Hz~30000Hz ，最高输出电压700V ，总功率为35KW ，双通道输出，单个通道的最大输出功率为35KW 。此设备的关键技术，是解决了高频感应设备的集肤效应问题，热源中心深度移至壁厚方向近外壁的三分之一处，减少了热的损失和提高了热效率。它还应用了计算机技术，将热处理工艺参数都记录在电子存储器里，可以即时显示也可以保存，施工结束后能使用电脑转移，储存数据并打印热处理工艺曲线。

不同频率的电流在钢中的透入深度是不同的，频率越高电流透入深度越浅，频率越低透入深度越深。尤其是电流热态透入深度，直接影响工件的加热效率和淬火效果。可以利用公式f ÷

=∆500800 计算出高中频设备在加热钢制工件时的电流热态透入深度。

由于焊缝的形状所限，局部加热焊缝，只能采用平面加热感应器，此时有效圈上产生的是横向磁场，即磁力线与加热表面相垂直。采用横向磁场时，钢板厚度与热状态(800℃)下的电流透入深度之比小于3.5时，感应器的电效率仍然是高的，(当采用圆形感应器加热圆棒或板坯时，板厚/△＞3.5时，感应器电效率才能高)。

感应器设计

焊缝感应器一般采用平面加热感应器，其结构形式有三种：

(1)、返回式(Split return type)，有效部分是中间段A ，两个并联分支B 与C 是电流返回支路，可以设计在A 段的上或下部。

(2)、回线式(Loop type)，是矩形管结构，有效部分装上导磁体上、下铜管截面相同。

(3)、宽背回线式。其返回支路导管截面大大加宽，因此，感应器损耗减少。