金屬的感應加熱、淬火和感應熔煉

最完美的加熱方式是熱量直接在被加熱體中產生的加熱方式。通過使電流通過身體，這種加熱方法非常好。然而，由於技術和實際原因，直接將加熱體包含在電路中並不總是可行的。

在這些情況下，可以使用感應加熱實現完美的加熱類型，其中熱量也在加熱體本身中產生，從而消除了爐壁或其他加熱元件中不必要的、通常是大量的能量消耗。因此，儘管產生高頻電流的效率相對較低，但感應加熱的整體效率往往高於 與其他加熱方式.

感應方法還可以快速均勻地加熱非金屬物體的整個厚度。這種物體的導熱性差，排除了以通常方式快速加熱其內層的可能性，即通過從外部供熱。在感應法中，外層和內層以相同的方式產生熱量，如果外層沒有進行必要的隔熱，甚至可能存在內層過熱的風險。

感應加熱的一個特別有價值的特性是被加熱體中能量非常集中的可能性，易於精確計量。僅有的 電弧 可以獲得相同數量級的能量密度，但這種加熱方式難以控制。

感應加熱的特性和眾所周知的優勢為其在許多行業的應用創造了廣泛的機會。此外，它還允許您創建傳統熱處理方法根本無法實現的新型結構。

物理過程

在感應爐和設備中，導電加熱體中的熱量通過交變電磁場在其中感應的電流釋放。以這種方式，直接加熱在這裡發生。

金屬的感應加熱基於兩個物理定律： 法拉第-麥克斯韋電磁感應定律 和焦耳-楞次定律。放置金屬體（毛坯、零件等） 交變磁場, 在他們心中掀起一陣旋風 電場…感應的電動勢由磁通量的變化率決定。在感應電動勢的作用下，渦流（封閉在體內）在體內流動，釋放熱量 根據焦耳-楞次定律……這個 EMF 是在金屬中產生的 交流電，這些電流釋放的熱能導致金屬升溫。感應加熱是直接和非接觸的。它可以讓您達到足以熔化最難熔金屬和合金的溫度。

只有在由特殊設備 - 電感器產生的高強度和頻率的電磁場中才能進行強烈的感應加熱。電感器由 50 Hz 網絡（工業頻率裝置）或單獨的能源（中頻和高頻發電機和轉換器）供電。

低頻間接感應加熱裝置最簡單的感應器是一根絕緣導線（延長或盤繞）置於金屬管內或疊加在其表面。當電流流過管中的電感線時，它會升溫 渦流…熱量從管子（也可以是坩堝、容器）傳遞到被加熱的介質（流經管子的水、空氣等）。

感應加熱和金屬淬火

最廣泛使用的中高頻金屬直接感應加熱。為此，使用了具有特殊設計的電感器。電感器發出 電磁波，它落在加熱的物體上並在其中死亡。吸收波的能量在體內轉化為熱量。發射的電磁波的形狀（扁平、圓柱形等）越接近身體的形狀，加熱係數就越高。因此，平面電感器用於加熱扁平體，圓柱形（螺線管）電感器用於圓柱形工件。在一般情況下，由於需要將電磁能集中在所需方向，它們可能具有復雜的形狀。

感應能量輸入的一個特點是能夠調節流動區的空間排列 渦流.

首先，渦流在電感器覆蓋的區域流動。只有與感應器磁接觸的身體部分被加熱，而不管身體的整體尺寸。

其次，渦流循環區的深度以及能量釋放區的深度取決於電感器電流的頻率（在低頻時增加並隨著頻率增加而降低）等因素。

從電感器到加熱電流的能量傳輸效率取決於它們之間的間隙大小，並隨著間隙的減小而增加。

感應加熱用於鋼製品的表面淬火，通過加熱進行塑性變形（鍛造、沖壓、壓制等）、金屬熔化、熱處理（退火、回火、正火、淬火）、焊接、壓層、金屬釬焊。

間接感應加熱用於加熱工藝設備（管道、容器等）、加熱液體介質、乾燥塗層、材料（例如木材）。感應加熱裝置最重要的參數是頻率。對於每個過程（表面硬化，通過加熱），都有一個最佳頻率範圍，可提供最佳技術和經濟指標。 50 Hz 至 5 MHz 的頻率用於感應加熱。

感應加熱的優點

1) 將電能直接傳輸到被加熱體中可以直接加熱導電材料。在這種情況下，與僅從表面加熱產品的間接作用裝置相比，加熱速率有所提高。

2）將電能直接傳遞到被加熱體中不需要接觸裝置。當使用真空和保護裝置時，在自動化製造生產的條件下是方便的。

3）由於表面效應現象，最大功率釋放在被加熱產品的表層。因此，冷卻過程中的感應加熱提供了產品表層的快速加熱。這使得可以獲得具有相對粘性介質的零件的高表面硬度。感應表面硬化比其他表面硬化方法更快、更經濟。

4) 在大多數情況下，感應加熱可提高生產率並改善工作條件。

感應熔煉爐

感應爐或設備可以被認為是一種變壓器，其中初級線圈（電感器）連接到交流電源，加熱體本身用作次級線圈。

感應熔煉爐的工作過程的特點是液態金屬在熔池或坩堝中的電動和熱運動，這有助於獲得具有相同成分的金屬和整個體積的均勻溫度，以及低金屬浪費（少幾倍略低於電弧爐）。

感應熔煉爐用於生產鋼、鑄鐵、有色金屬和合金的鑄件，包括異型件。

感應熔煉爐可分為工頻通道爐和工業、中、高頻坩堝爐。

感應管道爐是一種變壓器，通常為工頻 (50 Hz)。變壓器的次級繞組是熔融金屬繞組。金屬被封閉在環形耐火通道中。

主磁通量在通道金屬中感應出 EMF，EMF 產生電流，電流加熱金屬，因此感應通道爐類似於在短路模式下運行的變壓器。

槽式爐的感應器由縱向銅管製成，採用水冷方式，爐膛的槽道部分由風機或集中風系統冷卻。

通道式感應爐專為連續運行而設計，很少有從一種金屬過渡到另一種金屬的情況。槽式感應爐主要用於熔煉鋁及其合金，以及銅及其部分合金。其他系列的熔爐專門用作混合器，用於在鑄造模具中澆鑄之前保持和過熱液態鐵、有色金屬和合金。

感應坩堝爐的操作基於導電電荷對電磁能的吸收。電池放置在圓柱形線圈 - 電感器內。從電氣角度看，感應坩堝爐是一個二次繞組為導電電荷的短路空氣變壓器。

感應坩堝爐主要用於以批量操作模式熔化壓鑄金屬，並且無論操作模式如何，都用於熔化某些合金，例如青銅，這會對通道爐的內襯產生不利影響。