防爆電加熱器比如熱軋,不只要求外表達(dá)到一定的溫度,而且要求工件加熱溫度均勻,即工件徑向與軸向溫差小。此特定溫度下進行軋制既能保證能源的合理利用,又能使軋制力在正常范圍內(nèi)以方便軋制。又如在淬火加熱中,除了外表溫度要求外,對加熱層厚度也有不同要求。所有這些都要求加熱功率、加熱時間等工藝參數(shù)選擇合理。而在實際生產(chǎn)中,生產(chǎn)過程的復(fù)雜性以及人工控制的不精確性和隨機性,可能就會發(fā)生兩種不希望出現(xiàn)的情況:一是加熱功率過大,加熱時間過短。雖然鋼坯的外表溫度已達(dá)到要求,但鋼坯內(nèi)部卻沒達(dá)到工藝溫度分布要求,將會影響后續(xù)工藝。如在軋制過程中,如果鋼坯沒被加熱透,硬度較大,不只對熱成型的廢品、半成品的質(zhì)量造成很大影響,損壞產(chǎn)品信譽,而且會使軋制鋼坯的軋錕逐漸發(fā)生裂紋,嚴(yán)重縮短軋錕的壽命,導(dǎo)致軋錕僅在短短數(shù)月甚至是一個月左右就不能再用。而軋錕利息一般比較高,會給工廠造成較大的損失;二是加熱功率過小,加熱時間過長。這種情況不只會增加氧化皮含量,而且浪費能源。
防爆電加熱器能源價格日益上漲和能源危機日趨嚴(yán)重情況下,應(yīng)盡可能防止這種現(xiàn)象發(fā)生,以節(jié)約能源,造福后世。同時加熱時間過長也會降低工廠的生產(chǎn)率,增加產(chǎn)品的本錢??偠灾?,加熱爐內(nèi)的加熱溫度,一方面影響加熱爐的能耗和工件燒損,另一方面又影響后續(xù)工藝。將工件溫度控制在合理的范圍內(nèi),既可保證產(chǎn)品的性能,又可使加熱爐和后續(xù)設(shè)備的總能耗最低。因此,如何在復(fù)雜的生產(chǎn)過程中有效地控制加熱溫度是當(dāng)前迫切需要解決的問題。要有效地控制加熱溫度,其中最關(guān)鍵的確定鋼坯外表溫度的同時,也確定鋼坯的芯部溫度,然而就目前的測溫技術(shù)而言,很難用儀器直接丈量出被加熱鋼坯的芯部溫度。目前的做法是熱處置完畢之后,室溫狀態(tài)下通過解剖方法測定組織狀態(tài)和殘留應(yīng)力分布情況下來進行估算。這種算法不只耗費大量人力、物力、和時間,而且所得的僅是某一零件、某一具體工藝條件下的最后情況,很難獲得直接推廣應(yīng)用的規(guī)律性效果。故目前感應(yīng)加熱熱處置工藝大多數(shù)還是建立在定性分析基礎(chǔ)上,憑經(jīng)驗制定的生產(chǎn)力迅速發(fā)展要求的高質(zhì)量、低利息相去甚遠(yuǎn)。
感應(yīng)加熱的優(yōu)點加熱速度快:用電磁感應(yīng)加熱時,溫度上升的速度遠(yuǎn)比用石油或煤氣加熱的速度快得多;2鐵屑損耗少:快速加熱能有效地降低資料損耗。而用煤氣為燃料的裝置,加熱速度慢,損耗很大;防爆電加熱器啟動快:有些加熱裝置中,有很多耐火資料,加熱啟動時它吸收熱量,即裝置的熱慣性大。感應(yīng)加熱不存在這類問題,因而啟動快;4節(jié)能:不工作時感應(yīng)加熱電源可以關(guān)閉,因為感應(yīng)加熱啟動快的特點,而對其他裝置來說,由于啟動慢,不工作時,也必需維持一定的加熱溫度;5生產(chǎn)效率高:由于加熱時間短,感應(yīng)加熱可以提高生產(chǎn)效率,降低本錢。除此之外,感應(yīng)加熱還有便于控制、易于實現(xiàn)自動化、減少設(shè)備占地面積、工作環(huán)境恬靜、平安、潔凈、維護簡單等優(yōu)點感應(yīng)電源按頻率范圍可分為以下等級:500Hz以下為低頻,1-10KHz為中頻;20KHz以上為超音頻和高頻。
防爆電加熱器感應(yīng)加熱電源發(fā)展與電力電子器件的發(fā)展密切相關(guān)。1970年浙大研制勝利國內(nèi)第一臺100KW/1KHz晶閘管中頻電源以來,國產(chǎn)KGPS系列中頻電源已覆蓋了中頻機組的全部型號。超音頻電源方面,日本在1986年就利用SITH研制出100KW/60KHz超音頻電源,爾后日本和西班牙又在1991年相繼研制出500KW/50KHz和200KW/50KHzIGBT超音頻電源。國內(nèi)在超音頻領(lǐng)域與國外還有一定差異,但發(fā)展很快,1995年浙大研制出50KW/50KHzIGBT超音頻電源,北京有色金屬研究總院和本溪高頻電源設(shè)備廠在1996年聯(lián)合研制出100KW/20KHzIGBT電源。高頻這一頻段可供選擇的全控型器件只有靜電感應(yīng)晶閘管(SITH和功率場效應(yīng)晶閘管(MOSFET前者是日本研制的3KW200KW20KHz300KHz系列高頻電源,防爆電加熱器的金屬感應(yīng)熱處理中的加熱目標(biāo)是將金屬加熱到特定溫度分布。后者由歐美采用MOSFET研制勝利輸出頻率為200300KHz,輸出功率為100400KW高頻電源。與國外相比,國內(nèi)導(dǎo)體高頻電源存在較大差距,鐵嶺高頻設(shè)備廠1993年研制成功80KW/150KHzSIT高頻電源,但由于SIT很少進入國際化流通渠道,整機價格偏高,并沒有投入商業(yè)運行。