正確選用和設(shè)計、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)計阻抗與電源的匹配及機械化、自動化水平等，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)濟指標(biāo)先進(jìn)，如能耗低、材料省、運行費用低、勞動條件好等；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)計多臺感應(yīng)器。為此，對多規(guī)格加熱的爐子往往需要提出代表品種，作為設(shè)計和產(chǎn)品驗收的主要依據(jù)。

　　（1）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（單位功率小）時，可選高一些的頻率，靠傳熱來彌補加熱層淺的不足，對導(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)濟投資允許時，對較大型透熱爐，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，對磁性材料周期式加熱時，如果沒有自動控制功能，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，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，即可大致估計爐體的大小。第 一、求感應(yīng)線圈長度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所需短加熱時間tk以便通過該值確定線圈總長度a1（連續(xù)式）或爐內(nèi)裝料數(shù)n（順序式）或爐子臺數(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，會降低電效率；而取得過小，將使?fàn)t襯太薄，不但降低其熱效率，也會影響爐襯強度，如間隙太小還會妨礙爐料的運行。原則上存在一個zui佳的D1/D2值。

　　從上面討論可知，電效率與兩個因素有關(guān)：相對頻率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)過拐點后升速變緩，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，電效率大約從95%下降至76%。

　?。?）綜合上述兩點，其總效率可定性做出曲線。

　　兩曲線交點即為選定的耐火和保溫材料時取值的zui佳點。對主要加熱對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。直徑大時取偏小值，直徑小時取偏大值。如果D2過粗或太細(xì)時，有可能超出此范圍。D1的zui終確定應(yīng)以實用為主，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—爐料在爐中運行時必 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。

　?。?）爐子的機電成套 我國現(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)層次機電配套要求的能力。根據(jù)和用戶商定的機械化、自動化要求，進(jìn)行與主機連接，本身的上下料機械化和操作系統(tǒng)的自動化，可提出一個技術(shù)經(jīng)濟合理的方案，并據(jù)此精心設(shè)計和生產(chǎn)出物美價廉，經(jīng)久耐用的產(chǎn)品。