[其他]多線感應加熱

無效

• 申請號: 86101419
• 申請日: 1986-03-06
• 公開（公告）號: CN86101419A
• 公開（公告）日: 1986-09-24
• 發明（設計）人: 格德弗里德·萬尼斯特;邁克爾·尼恩克
• 申請（專利權）人: 貝克特股份有限公司
• 主分類號: C21D9/60
• 分類號: C21D9/60
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 李強

本發明涉及感應加熱，特別涉及通過使細長金屬制品（如鋼鐵線材）穿過感應線圈而對其進行的感應加熱。

經常需要把鋼鐵線材加熱至較低或中等的溫度。熱處理的例子有新擴散、應力釋放、回火、部分或全部退火等。加熱步驟可獨立進行，也可以同其它步驟（如表面及理、涂覆工序、變形工序等）一致地進行。本發明特別涉及把直徑小于5mm，最好在0.5至3mm范圍內的鋼鐵線材加入至不超過居里（Curie）溫度750-760℃的溫度。然而本發明也可被用于其它工藝中。為生產目的，通常希望對多條在連續平行移動中的線材同時進行加熱，而本發明正好特別適用于這種場合。用于同時加熱多條鋼線材的傳統裝置可包括燃料爐或電爐，溶鉛或鹽浴爐和采用直接接觸線材加熱的電阻加熱生產線等。

就把線材高速準確地加熱至750℃而言，由于在此低至中溫區傳熱率很低，所以傳統加熱爐的性能受到了限制。其結果，為達到較高的線材通過造度，就需要很大的爐體長度，但不論從技術還是經濟角度上看，這都是不合算的辦法。與此相反，在溶鹽或鉛中的直接浸入加熱既快又更有效，但其主要缺點是線材表面受到沾污，需要進行額外清洗，及較差的工作條件。

借助電觸輥把加熱電流通入線材的直接電阻裝置已被工業界用于幾種線材加熱應用。然而，隨著速度和功率密度的增加，打火和表面缺陷可能變得非常嚴重。對于高質量細線材的生產來說，這是極需避免的。

產生快速無接觸加熱的感應加熱法提供了一個有希望的解決辦法。當前，對大尺寸制品，（如坯塊和桿材）和象表面硬化產生（如軸、活塞桿）在鍛造或加工等之前的加熱來說，感應加熱是廣泛采用的技術。它還在一定程度上與線材拉制機一致地用于對拉制銅線材進行退火。

然而，感應加熱未被廣泛地用于多線材設備，該設備目前可同時處理大量（5、10、20、30甚至40或更多條）線材。多條線材無接觸感應加熱概念長期以來被認為在技術上不現實和/或在能量和資金上太浪費，特別對小尺寸線材更是如此。據稱由于據認為要為分立的線材導向器分別配置感應加熱線圈，以及把所有感應器以支路形式連到具有適當頻率的電源的復雜性，因而感應加熱過于昂貴。類似地，人們通常看到并相信的是，與其它加熱法相比，線材的感應加熱在電和/或熱效率上都是不合算的。就此方面說，人們確信，對小直徑線材進行感應加熱不僅很不令人滿意，而且當線材直徑小于某一限度，如1至1.5mm時，它將是不可能的。

對小至中尺寸（直徑大約2-3mm）鋼鐵線材進行有效感應加熱的具體問題包括以下幾個方面：感應電流有效膚深與線材直徑的比值變得至關重要;由于更小的線圈填充度，即更小的線材與線圈直徑比，而導致磁藕合損耗加大，等等。為對這些因素進行補償，曾試驗把多條線材通過一個筒形感應線圈以增加有效填充度。還進行了其它嘗試，但沒一種真正成功，或能滿足實際要求和現代多條線材加工線的經濟要求。

關于某些已知的感應加熱理論和原理，下面舉出了一些參數文獻的例子：

“Induction????heating”（感應加熱Simpson????P.G，McGraw-Hill，N.Y.1960。

“Induction????heating????handfook”（感應加熱手冊）-J.Davies，P.Simpson.Mc.Graw-Hill，U.K.1979。

美國專利第4，118，617號：Process????and????apparatus????for????Continuous????heat????treatment????of????metallic????Wires????and????bands（金屬線材和帶材的連續熱處理裝置和方法）。

歐洲專利申請第90，488號：Apparatus????for????Simultaneously????heating????a????pluratity????of????elogated????workpicces（多條細長制品的同時加熱方法）。

當考慮到螺線管中的柱形加工制品時，確定有效感應加熱的基本因素是勵磁電流的頻率和密度、加工件同線圈之間的氣隙，即加工件直徑與線圈內徑比、線圈繞組的幾何設置。

為確定在加工件本身中起作用的加熱功率，首先要考慮感應電流的有效膚深，它由下式（1）給出：