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感應加熱作為新興的學科,在近30年來得到了真正應用。在能源緊缺的今天,其重要性顯得尤為突出,技術正在迅速提高,用途日益廣泛。我國在改革開放之后開始發展感應加熱技術,其應用前景非常看好。
1、感應加熱特點
(1)加熱溫度高,而且是非接觸式加熱。
?。?)加熱效率高。
?。?)加熱速度快。
(4)溫度容易控制。
(5)可以局部加熱。
(6)容易實現自動控制。
?。?)作業環境好,幾乎沒有噪聲和灰塵。
(8)工作占地少,生產效率高。
?。?)能加熱形狀復雜的工件。
?。?0)工件容易加熱均勻,產品質量好。
(11)熔煉中溶液有電磁攪拌作用。可以均勻地調節金屬液成份,溶液溫度均勻,不會出現局部高溫。金屬燒損少,這一點,對熔煉稀有金屬更重要。
2、感應加熱優點
首先是能耗低。感應熔煉爐與感應透熱爐的實際坯料加熱熱效率可達到65%~75%,而火焰爐和各種室式爐只有30%左右。
第二,該種爐型無需煤爐、燃氣爐及電阻爐等必須的預熱過程,使用方便,操作簡單,可長時間連續工作也可根據需要隨時開啟或停止工作,全手動也可全自動或半自動工作,即可在生產調度時具備絕對優勢。
第三,無需對工件整體加熱,可選擇局部加熱,因而電能消耗少,工件變形小而且加熱速度快,可使工件在極短的時間內達到所需的溫度,從而使工件表面氧化和脫碳等加熱缺陷降到很低程度,可用于鋼鐵、鎢、鉬等鋼鐵材料也可應用于化學活性較強的鋁、鈦、鋯、鈮的加熱或熱處理。
第四,感應加熱設備可安裝在生產線上,易于實現生產線的自動化和機械化,便于管理,可有效減少運輸,節約人力,提高生產效率。
第五,感應加熱還具備電能利用率高、環保節能、安全可靠和作業環境好等優點。
基于以上優點,在電能代替煤、油、氣等不可再生能源在加熱領域正逐步成為優勢能源的今天,感應加熱在熔煉、加熱等領域得到日益廣泛的應用,電加熱特別是感應加熱的應用有非常廣泛的應用前景,感應加熱設備生產廠商具備廣闊的發展空間。
3、在汽車制造中的應用
汽車工業的蓬勃發展給汽車零部件的產業帶來了前所未有的發展機遇。感應加熱技術在汽車制造領域也正得到越來越廣泛的應用。
在熔煉方面,鑄造是一種易于成形的金屬加工方法。采用鑄造方法可以制成汽車上各種不同尺寸和復雜形狀的零件??梢哉f在汽車工業的發展方面物盡其用,幾乎所有的鑄造工藝方法在汽車工業都可以盡其所能。國內外鑄造汽車零部件的生產主要采用的熔煉工藝有沖天爐熔煉工藝、中頻感應電爐熔煉工藝和沖天爐-中頻感應電爐雙聯熔煉工藝,而感應熔煉爐由于其技術優勢在鑄造行業也正在得到日益廣泛的應用。
在加熱方面,據統計,前蘇聯在汽車工業中感應熱處理的零件已占熱處理零件的40%~45%。感應加熱技術發展到今天,其應用及發展程度不言而喻。
感應加熱技術在汽車行業中主要應用于以下領域:
(1)金屬的熔煉。
?。?)鍛造毛坯的加熱。
?。?)汽車零部件的熱處理。
?。?)汽車零件粘接后的感應加熱固化。
?。?)感應加熱半固態成形。
?。?)感應加熱裝配。
?。?)感應加熱釬焊。
4、國外感應加熱現狀
隨著電力半導體器件的開發和電力電子技術的不斷發展,感應加熱裝置的面貌也隨之日新月異,以裝置的體積、質量、性能方面的變化尤為突出。例如頻率,同容量的晶體管式變頻裝置與電子管式變頻裝置相比體積縮小2/3,重量減輕2/3,冷卻水節約1/2,耗電量節約1/3,效率提高35%,使用壽命更長,更加安全可靠,容易實現自動控制,有利于提高加熱效率及質量,維護工作量更小,能做到隨用隨開。
德國、美國、英國、法國、日本、意大利、西班牙、比利時和俄羅斯等工業發達國家的感應加熱裝置的技術發展及應用位于世界前列。
5、國內發展與現狀
我國感應加熱技術的應用開始于20世紀50年代,發展主要是改革開放以后,主要用于機床、汽車、拖拉機等制造業。感應加熱集中在工件表面淬火,而熔煉和透熱方面的應用較少。感應加熱的技術幾乎全來自前蘇聯和捷克。80年代,浙大自主開發了第一臺并聯式晶閘管中頻電源并向全國推廣。
20世紀90年代,國外的一些感應電爐公司直接到中國來辦廠,如美國的應達感應加熱公司和彼樂公司等,和國內的同行業廠家同臺競爭。他們的產品技術含量高、電源功率大、品牌全、爐子噸位大、生產線規模大,占據了國內的很大一部分市場。只是他們的設備價格高(國內同性能產品大約是其價格的1/5左右),這才使國內廠家有了一定的市場發展空間。
國內感應加熱方面從地域上還分“南派”和“北派”技術和產品方面的競爭。“南派”的代表有振吳、四達、兆力等公司;“北派”是以西安市感應加熱的公司為代表,這些廠家中比較有影響的有西安博大電爐有限公司、西安電爐研究所有限公司、西安鵬遠重型電爐廠、西安機電研究所、陜西海意、西安自動化和華立等。
6、感應加熱裝置發展趨勢
感應加熱裝置由兩部分組成,一部分是提供能量的交流電源,也稱變頻電源,另一部分是完成電磁感應能量轉換的感應線圈及機械結構,稱感應爐。變頻電源有工頻、中頻和高頻之分。
(1)高頻加熱設備
它有一套將工頻50Hz交流電轉變為高頻(70 000~1000000Hz)電能的裝置,通常采用電子管高頻發生器。
(2)中頻加熱設備
也有一套將工頻50Hz轉變成中頻(500~10 000Hz)電能的裝置,通常為中頻發電機(功率因數低)和晶閘管變頻器。
?。?)工頻感應加熱設備
感應器的電源頻率與電網的頻率相同,即50Hz,所以可以直接從電網吸取能量。美中不足的是功率因數過低。
隨著市場需求的發展,感應加熱裝置的發展呈現電源隨電力電子功率器件的大容量化變得高頻化,電子技術裝置的控制模擬向數字化、自動控制向智能化發展,感應加熱裝置的發展趨勢呈現以下幾個方面的特點:
(1)電源趨向高頻大容量化
感應加熱電源中頻段主要采用晶閘管;超音頻段主要采用IGBT;高頻頻段原來是SIT,現在主要發展MOSFET電源。采用IGCT的電源也開始亮相。高頻電源的需要催生了新的功率器件,而新的器件又反過來促進了高頻電源的發展。感應加熱電源的大容量化,如幾十兆瓦、幾百兆瓦,都是可以實現的。
(2)感應加熱裝置趨向機械化、自動化
近幾年,隨著機電一體化、計算機、信息和控制、裝備自動化、新材料、新工藝等的快速發展,鑄造、鍛壓和熱處理過程趨向數字化、精密化。反映在對加熱方面的需求趨勢為:數字化制造融入鑄鍛過程,包括加熱、熔煉設備;鑄鍛短流程生產要求減少資源浪費;大型鑄鍛件生產要求工業節能;自動化控制下的清潔生產。
因此,感應加熱裝備在其節能環保的特點下,有應市場需求向大型化、自動化和控制趨向智能化方向發展的趨向。(摘自金屬加工在線)