如上所述,提高供電頻率時,由于h與萬成反比,透人深度減小,熱效率降低;但為了提高電效率,又不希望頻率太低。電熱效率,隨頻率f變化的曲線是駝峰形,其峰值就是感應加熱的*佳頻率。此時可以保證在盡量短的時間內(nèi)能夠深透加熱。*佳頻率的范圍如式(12-6)。
金屬的感應加熱過程
感應加熱過程中金屬物料物理參數(shù)的變金屬物料的物理參數(shù)有:電阻率P、導磁率產(chǎn)等。一般地說,金屬的電阻率與溫度成正比。材料根據(jù)其導磁性能可分為兩大類。一類是銅、鋁、欽、奧氏體不銹鋼等,它們的導磁率與真空及空氣的導磁率很接近,相對導磁率等于I,幾乎與溫度和磁場強度沒有關系,這類材料稱為非磁性材料。另一類材料如鑄鐵、鋼、鎳等,導磁率比真空及空氣大得多。且隨溫度及磁場強度而變。磁性材料有一特性,就是當溫度升高到某一臨界值時,導磁率突然降低,相對導磁率下降為1,而且不再隨溫度的升高而變化。這一磁性轉(zhuǎn)變溫度稱為居里點,如鐵的居里點為7700C,中碳鋼為7240C,鎳為360'C金屬在感應加熱過程中,由于截面上表面與中心溫度不同,故電阻率也不同,對于磁性材料,導磁率也有差別。其次感應加熱時,磁場強度也是從表面向中心衰減的,所以各處的導磁率也不相同。
感應加熱過程中金屬物料電參數(shù)的變化
由式(12-2)可知透人深度h隨P與Y的大小而變,即與溫度的增加成正比。加熱磁性材料時,在溫度低于居里點的階段,由于P隨溫度的上升而增加,產(chǎn)保持不變,故電流透人深度h隨溫度升高而略有增加。當溫度上升到居里點時,p下降到1,引起h猛烈增大到原來的7-。9倍。如溫度超過居里點后,p保持不變,p繼續(xù)增加,故h有所增加。
當通過感應器的電流、感應器單位長度的匝數(shù)、電流頻率等參數(shù)恒定時,物料表面所吸收的有功功率與p和IL的乘積成正比。由此可知,加熱爐非磁性材料時,隨溫度的上升P也升高。物料吸收的有功功率增加,加熱速度加快。當加熱磁性材料時,在居里點以下情況與以上相同;但沮度達到居里點時,由于產(chǎn)的下降,使物料吸收的有功功率大幅度降低,當溫度超過居里點后,物料吸收的有功功率隨P的增大而略有增加,但幅度不大。故加熱磁性材料時,在居里點以上應注意,金屬物料吸收的有功功率能否滿足生產(chǎn)能力與加熱速度要求。
感應加熱過程中金屬物料溫度的變化
由于存在集膚效應,故物料的表面與中心存在一定的溫度差。對于磁性材料,開始時由于導磁率產(chǎn)大,吸收功率的能力強,表面溫度升高得快,達到居里點后。lu突然降低,升溫速度變得緩慢。同時表層熱量不斷傳向中心,使表面與中心的溫差縮小。
壓力加工工藝要求金屬內(nèi)部溫度差不超過一定范圍,例如國往形鑄鋁錠感應加熱的徑向溫差允許在20-80℃之間。影響溫差的因素有錠的直徑、表面功率、加熱時間及導溫系數(shù)等。為了既要保證生產(chǎn)率,又要保證沮差不超過允許范圍,應有一*短加熱時間r;磁性材料加熱,表面很快達到居里點,這段時間可以忽略不計。近似地只進行從居里點開始到終了的*短加熱時間的計算,所得結(jié)果誤差在10%以內(nèi)。
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