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防爆电加热器的金属感应热处理


发布时间:2018/5/30 9:24:55 来源: 浏览次数:

摘要:防爆电加热器的金属感应热处理中的加热目标是将金属加热到特定温度分布,比如热轧,不仅要求表面达到一定的温度,而且要求工件加热温度均匀

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 防爆电加热器的金属感应热处理中的加热目标是将金属加热到特定温度分布,比如热轧,不仅要求表面达到一定的温度,而且要求工件加热温度均匀,即工件径向与轴向温差小。在此特定温度下进行轧制既能保证能源的合理利用,又能使轧制力在正常范围内以方便轧制。又如在淬火加热中,除了表面温度要求外,对加热层厚度也有不同要求。所有这些都要求加热功率、加热时间等工艺参数选择合理。而在实际生产中,生产过程的复杂性以及人工控制的不精确性和随机性,可能就会产生两种不希望出现的情况:一是加热功率过大,加热时间过短。虽然钢坯的表面温度已达到要求,但钢坯内部却没达到工艺温度分布要求,将会影响后续工艺。如在轧制过程中,如果钢坯没被加热透,硬度较大,不仅对热成型的成品、半成品的质量造成很大影响,损坏产品信誉,而且会使轧制钢坯的轧锟逐渐产生裂纹,严重缩短轧锟的寿命,导致轧锟仅在短短数月甚至是一个月左右就不能再用。而轧锟成本一般比较高,会给工厂造成较大的损失;二是加热功率过小,加热时间过长。这种情况不仅会增加氧化皮含量,而且浪费能源。在能源价格日益上涨和能源危机日趋严重情况下,应尽可能避免这种现象发生,以节约能源,造福后世。同时加热时间过长也会降低工厂的生产率,增加产品的成本。     总而言之,加热炉内的加热温度,一方面影响加热炉的能耗和工件烧损,另一方面又影响后续工艺。将工件温度控制在合理的范围内,既可保证产品的性能,又可使加热炉和后续设备的总能耗最低。因此,如何在复杂的生产过程中有效地控制加热温度是当前迫切需要解决的问题。要有效地控制加热温度, 其中最关键的是在确定钢坯表面温度的同时,也确定钢坯的芯部温度,然而就目前的测温技术而言,很难用仪器直接测量出被加热钢坯的芯部温度。目前的做法是热处理完毕之后,在室温状态下通过解剖方法测定组织状态和残留应力分布情况下来进行估算。这种算法不仅耗费大量人力、物力、和时间,而且所得的仅是某一零件、某一具体工艺条件下的最后情况,很难获得直接推广应用的规律性成果。故目前感应加热热处理工艺大多数还是建立在定性分析基础上,凭经验制定的,生产力迅速发展要求的高质量、低成本相去甚远。  1.2 感应加热的优点  1)加热速度快:用电磁感应加热时,温度上升的速度远比用石油或煤气加热的速度快得多; 2)铁屑损耗少:快速加热能有效地降低材料损耗。而用煤气为燃料的装置,加热速度慢,损耗很大;  3)防爆电加热器启动快:在有些加热装置中,有很多耐火材料,加热启动时它们吸收热量,即装置的热惯性大。感应加热不存在这类问题,因而启动快; 4)节能:不工作时感应加热电源可以关闭,因为感应加热启动快的特点,而对其他装置来说,由于启动慢,不工作时,也必须维持一定的加热温度;  5)生产效率高:由于加热时间短,感应加热可以提高生产效率,降低成本。除此之外,感应加热还有便于控制、易于实现自动化、减少设备占地面积、工作环境安静、安全、洁净、维护简单等优点感应电源按频率范围可分为以下等级:500Hz以下为低频,1-10KHz为中频;20KHz以上为超音频和高频。防爆电加热器感应加热电源发展与电力电子器件的发展密切相关。1970年浙大研制成功国内第一台100KW/1KHz晶闸管中频电源以来,国产KGPS系列中频电源已覆盖了中频机组的全部型号。在超音频电源方面,日本在1986年就利用SITH研制出100KW/60KHz的超音频电源,此后日本和西班牙又在1991年相继研制出500KW/50KHz和200KW/50KHz的IGBT超音频电源。国内在超音频领域与国外还有一定差距,但发展很快,1995年浙大研制出50KW/50KHz的IGBT超音频电源,北京有色金属研究总院和本溪高频电源设备厂在1996年联合研制出100KW/20KHz的IGBT电源。在高频这一频段可供选择的全控型器件只有静电感应晶闸管(SITH)和功率场效应晶闸管(MOSFET),前者是日本研制的3KW~200KW,20KHz~300KHz系列高频电源,后者由欧美采用MOSFET研制成功输出频率为200~300KHz,输出功率为100~400KW的高频电源。与国外相比,国内导体高频电源存在较大差距,铁岭高频设备厂1993年研制成功80KW/150KHz的SIT高频电源,但由于SIT很少进入国际化流通渠道,整机价格偏高,并没有投入商业运行。


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