正確選用和設(shè)計(jì)、生產(chǎn)優(yōu) 質(zhì)的感應(yīng)鍛造爐

　　這當(dāng)然首先要滿足用戶的生產(chǎn)和工藝要求。主要是生產(chǎn)率，其主要決定于變頻電源的功率，然后是節(jié)能，這取決于電源的頻率和感應(yīng)器設(shè)計(jì)的合理性，工藝要求上主要是加熱溫度、溫度分布等，要靠感應(yīng)器設(shè)計(jì)阻抗與電源的匹配及機(jī)械化、自動(dòng)化水平等，則要根據(jù)用戶要求進(jìn)行協(xié)商；其次是產(chǎn)品質(zhì)量要好；設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)，如能耗低、材料省、運(yùn)行費(fèi)用低、勞動(dòng)條件好等；設(shè)備可靠性要高；使用、維護(hù)方便，操作安 全可靠。

　　感應(yīng)透熱爐的主要缺點(diǎn)是通用性差，如果爐料的規(guī)格、尺寸相差懸殊，則需分組設(shè)計(jì)多臺(tái)感應(yīng)器。為此，對(duì)多規(guī)格加熱的爐子往往需要提出代表品種，作為設(shè)計(jì)和產(chǎn)品驗(yàn)收的主要依據(jù)。

　?。?）選擇電源的頻率 加熱用頻率合理與否，直接關(guān)系到加熱器的電效率和加工工藝質(zhì)量，電源頻率的選用，主要考慮兩個(gè)因素。

　　第 一、從保證電效率考慮，第 二、從提高截面溫度均勻性考慮。

　　由此可看出，進(jìn)一步降低頻率已不能加深加熱層，反而會(huì)影響電效率。進(jìn)一步均溫只有靠爐料自身的熱傳導(dǎo)。所以0.4R2是在該頻率下的大加熱深度。

　　在此范圍內(nèi)應(yīng)向高 端選取頻率。當(dāng)然也應(yīng)根據(jù)具體情況靈活處理，如在加熱速度較慢（單位功率?。r(shí)，可選高一些的頻率，靠傳熱來(lái)彌補(bǔ)加熱層淺的不足，對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)高的材料，也可選用偏高些的頻率等。在用戶經(jīng)濟(jì)投資允許時(shí)，對(duì)較大型透熱爐，可建議采用在技術(shù)上更為合理的雙頻或三頻率加熱，即分成低溫段（磁性，低頻），高溫段（非磁性，高頻率）均溫段（也可不用）。

　?。?）確定電源容量 感應(yīng)器平均加熱功率的估算。一般情況下，取電源功率Py＞Pg，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)系列中給定的值，對(duì)磁性材料周期式加熱時(shí)，如果沒(méi)有自動(dòng)控制功能，為防止加熱初期的峰值，需加大電源容量，使Py≈（1.5~1.7）Pg，非磁性材料周期式加熱時(shí)，Py≈（1.05~1.10）Pg即可。這樣，我們知道了電源功率和頻率，就可結(jié)合用戶和制造廠的具體條件和需求來(lái)合理地選定電源。

　?。?）加熱爐核心部件感應(yīng)器規(guī)模的確定 求出感應(yīng)器幾何尺寸，即可大致估計(jì)爐體的大小。第 一、求感應(yīng)線圈長(zhǎng)度a1。鍛造加熱爐（包括全部透熱爐），當(dāng)然希望心表溫差△T越小越好。為保證△T所需短加熱時(shí)間tk以便通過(guò)該值確定線圈總長(zhǎng)度a1（連續(xù)式）或爐內(nèi)裝料數(shù)n（順序式）或爐子臺(tái)數(shù)n（周期式）。

　　透熱爐當(dāng)然希望心表溫差越小越好，但從上面論述已知，感應(yīng)加熱雖然是自身加熱，但其有效加熱層僅為ξ≤0.4R2，其余部分仍需靠傳熱來(lái)均溫，電效率ηd。線圈內(nèi)徑取值的合適，確保了爐子的效率和其工作可靠性。直徑太大，增加了漏磁，會(huì)降低電效率；而取得過(guò)小，將使?fàn)t襯太薄，不但降低其熱效率，也會(huì)影響爐襯強(qiáng)度，如間隙太小還會(huì)妨礙爐料的運(yùn)行。原則上存在一個(gè)zui佳的D1/D2值。

　　從上面討論可知，電效率與兩個(gè)因素有關(guān)：相對(duì)頻率m2和線圈與爐料之間的氣隙，即他們直徑比D1/D2。這從圖1和圖4上可清楚看出，電效率隨頻率急劇上升而提高，經(jīng)過(guò)拐點(diǎn)后升速變緩，慢慢趨于極限值。就氣隙而言，當(dāng)然是氣隙越小，電磁耦合越好，漏磁少而電效率越高。從圖4可看出，當(dāng)D1/D2由1增大至2時(shí)，電效率大約從95%下降至76%。

　　（3）綜合上述兩點(diǎn)，其總效率可定性做出曲線。

　　兩曲線交點(diǎn)即為選定的耐火和保溫材料時(shí)取值的zui佳點(diǎn)。對(duì)主要加熱對(duì)象的鋼材鍛造加熱而言，從電熱效率綜合考慮，建議取D1/D2=1.4～1.8，但取D1/D2≈1.2～2.0也可以接受。直徑大時(shí)取偏小值，直徑小時(shí)取偏大值。如果D2過(guò)粗或太細(xì)時(shí)，有可能超出此范圍。D1的zui終確定應(yīng)以實(shí)用為主，應(yīng)考慮以下諸多因素

　　D1=D2+△D1.1+△D1.2+△D1.3+△D1.4+△D1.5

　　式中△D1.1—爐料在爐中運(yùn)行時(shí)必 須的間隙（mm）；

　　△D1.2—爐襯耐火層的厚度（mm）；

　　△D1.3—爐襯保溫層的厚度（mm）；

　　△D1.4—爐料熱膨脹尺寸（mm）；

　　△D1.5—加工公差（mm）。

　　從以上估算中，我們知道了設(shè)備所需電源的功率和頻率，也就選定了電源，我們又知道了感應(yīng)線圈的規(guī)模，考慮其工作高度給出安裝方式和外殼及框架對(duì)爐體的用材也基本心中有數(shù)，水冷用水量則可從表1的總效率得知爐子能耗，即需要用水帶走的熱量，從而也可進(jìn)行初步的估算。

　?。?）爐子的機(jī)電成套 我國(guó)現(xiàn)有的一些感應(yīng)電熱設(shè)備主要生產(chǎn)廠家，均有根據(jù)用戶工藝需求提供不同技術(shù)層次機(jī)電配套要求的能力。根據(jù)和用戶商定的機(jī)械化、自動(dòng)化要求，進(jìn)行與主機(jī)連接，本身的上下料機(jī)械化和操作系統(tǒng)的自動(dòng)化，可提出一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的方案，并據(jù)此精心設(shè)計(jì)和生產(chǎn)出物美價(jià)廉，經(jīng)久耐用的產(chǎn)品。