金属的感应加热、淬火和感应熔炼

最完美的加热方式是热量直接在被加热体中产生的加热方式。通过使电流通过身体，这种加热方法非常好。然而，由于技术和实际原因，直接将加热体包含在电路中并不总是可行的。

在这些情况下，可以使用感应加热实现完美的加热类型，其中热量也在加热体本身中产生，从而消除了炉壁或其他加热元件中不必要的、通常是大量的能量消耗。因此，尽管产生高频电流的效率相对较低，但感应加热的整体效率往往高于 与其他加热方式.

感应方法还可以快速均匀地加热非金属物体的整个厚度。这种物体的导热性差，排除了以通常方式快速加热其内层的可能性，即通过从外部供热。在感应法中，外层和内层以相同的方式产生热量，如果外层没有进行必要的隔热，甚至可能存在内层过热的风险。

感应加热的一个特别有价值的特性是被加热体中能量非常集中的可能性，易于精确计量。仅有的 电弧 可以获得相同数量级的能量密度，但这种加热方式难以控制。

感应加热的特点和众所周知的优势为其在许多行业的应用创造了广泛的机会。此外，它还允许您创建传统热处理方法根本无法实现的新型结构。

物理过程

在感应炉和设备中，导电加热体中的热量通过交变电磁场在其中感应的电流释放。以这种方式，直接加热在这里发生。

金属的感应加热基于两个物理定律： 法拉第-麦克斯韦电磁感应定律 和焦耳-楞次定律。放置金属体（毛坯、零件等） 交变磁场, 在他们心中掀起一阵旋风 电场…感应的电动势由磁通量的变化率决定。在感应电动势的作用下，涡流（封闭在体内）在体内流动，释放热量 根据焦耳-楞次定律……这个 EMF 是在金属中产生的 交流电，这些电流释放的热能导致金属升温。感应加热是直接和非接触的。它可以让您达到足以熔化最难熔金属和合金的温度。

只有在由特殊设备 - 电感器产生的高强度和频率的电磁场中才能进行强烈的感应加热。电感器由 50 Hz 网络（工业频率装置）或单独的能源（中频和高频发电机和转换器）供电。

低频间接感应加热装置最简单的感应器是一根绝缘导线（延长或盘绕）置于金属管内或叠加在其表面。当电流流过管中的电感线时，它会升温 涡流…热量从管子（也可以是坩埚、容器）传递到被加热的介质（流经管子的水、空气等）。

感应加热和金属淬火

最广泛使用的中高频金属直接感应加热。为此，使用了具有特殊设计的电感器。电感器发出 电磁波，它落在加热的物体上并在其中死亡。吸收波的能量在体内转化为热量。发射的电磁波的形状（扁平、圆柱形等）越接近身体的形状，加热系数就越高。因此，平面电感器用于加热扁平体，圆柱形（螺线管）电感器用于圆柱形工件。在一般情况下，由于需要将电磁能集中在所需方向，它们可能具有复杂的形状。

感应能量输入的一个特点是能够调节流动区的空间排列 涡流.

首先，涡流在电感器覆盖的区域流动。只有与感应器磁接触的身体部分被加热，而不管身体的整体尺寸。

其次，涡流循环区的深度以及能量释放区的深度取决于电感器电流的频率（在低频时增加并随着频率增加而降低）等因素。

从电感器到加热电流的能量传输效率取决于它们之间的间隙大小，并随着间隙的减小而增加。

感应加热用于钢制品的表面淬火，通过加热进行塑性变形（锻造、冲压、压制等）、金属熔化、热处理（退火、回火、正火、淬火）、焊接、压层、金属钎焊。

间接感应加热用于加热工艺设备（管道、容器等）、加热液体介质、干燥涂层、材料（例如木材）。感应加热装置最重要的参数是频率。对于每个过程（表面硬化，通过加热），都有一个最佳频率范围，可提供最佳技术和经济指标。 50 Hz 至 5 MHz 的频率用于感应加热。

感应加热的优点

1) 将电能直接传输到被加热体中可以直接加热导电材料。在这种情况下，与仅从表面加热产品的间接作用装置相比，加热速率有所提高。

2）将电能直接传递到被加热体中不需要接触装置。当使用真空和保护装置时，在自动化制造生产的条件下是方便的。

3）由于表面效应现象，最大功率释放在被加热产品的表层。因此，冷却过程中的感应加热提供了产品表层的快速加热。这使得可以获得具有相对粘性介质的零件的高表面硬度。感应表面硬化比其他表面硬化方法更快、更经济。

4) 在大多数情况下，感应加热可提高生产率并改善工作条件。

感应熔炼炉

感应炉或设备可以被认为是一种变压器，其中初级线圈（电感器）连接到交流电源，加热体本身用作次级线圈。

感应熔炼炉的工作过程的特点是液态金属在熔池或坩埚中的电动和热运动，这有助于获得具有相同成分的金属和整个体积的均匀温度，以及低金属浪费（少几倍略低于电弧炉）。

感应熔炼炉用于生产钢、铸铁、有色金属和合金的铸件，包括异型件。

感应熔炼炉可分为工频通道炉和工业、中、高频坩埚炉。

感应管道炉是一种变压器，通常为工频 (50 Hz)。变压器的次级绕组是熔融金属绕组。金属被封闭在环形耐火通道中。

主磁通量在通道金属中感应出 EMF，EMF 产生电流，电流加热金属，因此感应通道炉类似于在短路模式下运行的变压器。

槽式炉的感应器由纵向铜管制成，采用水冷方式，炉膛的槽道部分由风机或集中风系统冷却。

通道式感应炉专为连续运行而设计，很少有从一种金属过渡到另一种金属的情况。槽式感应炉主要用于熔炼铝及其合金，以及铜及其部分合金。其他系列的熔炉专门用作混合器，用于在铸造模具中浇铸之前保持和过热液态铁、有色金属和合金。

感应坩埚炉的操作基于导电电荷对电磁能的吸收。电池放置在圆柱形线圈 - 电感器内。从电气角度看，感应坩埚炉是一种二次绕组为导电电荷的短路空气变压器。

感应坩埚炉主要用于以批量操作模式熔化压铸金属，并且无论操作模式如何，都用于熔化某些合金，例如青铜，这会对通道炉的内衬产生不利影响。