中頻感應爐的加熱時間

       中頻感應爐的加熱時間是中頻爐設計中很重要的參數之一，關系到中頻感應爐的生產能力是否能達到預期的產量，關系到客戶工廠的整個生產能力，還關系到客戶的營收平衡是否能達到、更加直接關系到班產量和年產量，因此中頻感應爐的加熱時間的設計選擇，對于中頻感應爐來說尤為重要。下面，海山電爐從理論角度來計算、解釋中頻感應爐的加熱時間的選擇。

      1、中頻感應爐?的芯表溫差：?

      中頻感應爐在加熱中，感應線圈的縱向磁場中圓形截面金屬坯料，不論電流頻率如何低，電流透入工件的有效加熱層深總是接近于0.4倍坯料半徑，即△2 =0.4R2。而從有效加熱層到坯料心部的繼續加熱必須靠金屬本身的熱傳導。感應加熱時的心表溫差（徑向溫差）就是這樣產生的。因此，在△2≥0.4R2的條件下，合理選擇頻率（見式2-3、2-4），會使坯料表面與心部透熱的路程最短。

      2、中頻感應爐加熱時間計算：

      中頻感應爐最短加熱時間tk根據熱傳導微分方程的特解求得：

      tk —— 為保證一定心表溫差的最短加熱時間（ｓ）；

      α—— 導溫系數。表示材料的溫度（熱量）傳遞能力的大小。

               α=λ/Cγ            （2-16）

式中：λ—— 導熱系數，   C —— 比熱

         γ —— 比重（密度），τ—— 付里葉準

S（α，1），-S（α，0）—— 輔助函數，可以從圖2-3 中查找。

其中：     α= 1- △2/R2          （2-18）

     鋼通過中頻感應爐加熱到1300℃，心表溫差ΔT為50℃時的最短加熱時間簡化公式的推導：

由（2－18），α= 1-△2/R2，

設△2≈0，∴α=1。

查圖2-3，可得：

S（1，1）=0.125

S（1，0）= - 0.125

將α=1、S（1，1）=0.125和S（1，0）=- - 0.125代入（2－17），得：

  =3.125

經驗表明，將溫差值加大一倍計算，結果更加精確。

將τ、D2、△2、α值代入式（2-15），

                  =12.2×104×(D2-Δ2)2   （ｓ）（2-19）

其中：α= 6.4×10-6   （m2/s）

這就是ΔT=50℃時的中頻感應爐加熱時間簡化公式。

同樣，可得：

ΔT=100℃，

tk=5.9×104×(D2-Δ2)2 （ｓ）         （2-20）

ΔT=150℃，

tk=3.7×104×(D2-Δ2)2（ｓ）         （2-21）

tk 是指坯料從進入中頻感應爐感應器開始加熱到離開感應器的時間。坯料離開感應器到鍛壓設備還有時間間隔。在這個時間間隔內，心表溫差以大約每秒1～2℃的速度繼續均溫。根據絕大多數鋼種的中頻感應爐加熱規范要求，多采用ΔT=100℃的公式（式2-20）計算加熱時間。

       以上為等匝距中頻感應爐感應器加熱時間的確定，采用變匝距中頻感應爐感應器加熱可使加熱時間大大縮短。所謂中頻感應爐變匝距方式是指繞制感應器線圈的銅管（一般為矩形截面銅管）的軸向寬度（匝距）進料端較窄，出料端較寬，一般分為兩級或三級。這種設計是因為所有線圈內通過相同電流，磁場強度和單位功率在感應器進料端最大，使溫度很快升高。

       坯料表面溫度升高到最終溫度需經過總加熱時間的10%～30%，即在占感應器總長10%～30%長度內，由于心表溫差大，金屬的熱傳導速率快，實現了快速加熱。

變匝距感應加熱時間的計算方法：

ΔT=100℃，

tk=2.5×104×(D2-Δ2)2   （ｓ）       （2-22）

ΔT=150℃，

tk=1.8×104×(D2-Δ2)2   （ｓ）       （2-23）

依照經驗：ΔT=50℃，

tk=5.2×104×(D2-Δ2)2   （ｓ）        （2-24）

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