用于擠壓坯料感應加熱的加熱爐和再加熱爐有立式和臥式之分。一般認為,當擠壓生產(chǎn)的產(chǎn)品為高合金鋼材料時,采用立式感應加熱爐;而當擠壓生產(chǎn)的產(chǎn)品為碳鋼和低合金材料時,采用臥式感應加熱爐。但實際情況是,這種以擠壓產(chǎn)品材料的種類來選擇坯料感應加熱爐的形式并沒有嚴格的界限,實際生產(chǎn)中更多的是根據(jù)不同形式感應加熱爐的特點和生產(chǎn)現(xiàn)場的實際需要進行選擇,也有在一個擠壓車間內(nèi)選擇兩者并用的形式。
一、臥式感應加熱爐
臥式感應加熱爐分為放置一個坯料的、帶有水冷封口和補償磁場的臥式感應加熱爐和可連續(xù)通過多個坯料的臥式感應加熱爐兩種。
英國的工頻感應加熱爐制造公司,為大量生產(chǎn)碳素鋼和低合金鋼制品的31MN(3100t)擠壓機生產(chǎn)線裝備了2座臥式連續(xù)通過的坯料感應加熱爐(圖8-5),年產(chǎn)量達10萬噸/年。每組感應加熱爐裝備2條平行的作業(yè)線,每條作業(yè)線上布置3個感應器,并在每個加熱室內(nèi)都帶有防止坯料前端被冷卻的硅合金加熱器。
圖8-6所示為放置一個坯料、帶有專門的水冷塞子,以便補償磁場的臥式感應器。這種感應器被認為是在工頻感應加熱爐中,可以消除加熱坯料縱向不均勻成應加熱爐。
美國Amerex擠壓不銹鋼管廠,25MN(2500t)臥式擠壓機生產(chǎn)的產(chǎn)品為不銹鋼管和各種型材,年產(chǎn)量3萬噸,采用的臥式工頻感應加熱爐和再加熱爐的性能見表8-13.
二、立式感應加熱爐
近代擠壓車間中,穿孔機前和擠壓機前坯料的加熱和再加熱,更多地選擇了立式感應加熱爐,而且普遍采用的都是工頻感應加熱爐和再加熱爐。立式工頻感應加熱爐如圖8-7所示。
但也有資料推薦,對于再加熱爐應選擇采用高頻感應再加熱爐更為合理。這是因為對直徑相同的坯料,隨著頻率的增加,電熱轉(zhuǎn)換時的熱效率提高。另外,坯料經(jīng)穿孔后,空心坯內(nèi)表面的溫度要比外表面高出50~150℃,再加上坯料運輸過程會造成內(nèi)外表面溫差加大;而感應線圈通電后在坯料表面產(chǎn)生的最大感應電流引起坯料加熱的透熱深度值與電流的頻率成反比,即頻率越高,透熱深度越淺,從而達到了均衡坯料內(nèi)外表面溫差的目的。因此,對于穿孔后坯料的再加熱采用高頻加熱更為有利。
下面將介紹幾個擠壓不銹鋼管廠所配備的立式工頻感應加熱爐和再加熱爐。
1. 尼科波爾南方不銹鋼管廠再加熱爐
尼科波爾南方不銹鋼管廠立式感應再加熱爐性能見表8-14.
尼科波爾南方不銹鋼管廠具有6座立式工頻感應再加熱爐,最大小時產(chǎn)量為80t/h,其也用于經(jīng)預鉆孔后空心坯從室溫直接加熱到設定的擠壓溫度。
50MN(5000t)擠壓機組配置的立式再加熱爐用于碳鋼、低合金鋼和不銹鋼空心坯的再加熱,其技術特性如下:
圖8-8所示為П?ви ЗHджиHPиHT 制造的帶有立式感應器的工頻感應加熱爐示意圖。
感應器和坯料之間的間隙為100mm,平時用外罩蓋上;當采用保護氣體時,能夠密封。
用改變坯料的運動速度或者周期性地接通、切斷功率,來實現(xiàn)坯料在臥式或立式感應加熱時加熱溫度的調(diào)整;用速度可調(diào)的液壓頂鋼機實現(xiàn)坯料在爐內(nèi)的運動或定位。
對著感應器線匝線圈之間的孔內(nèi)安裝輻射高溫計或光電高溫計來測量坯料的溫度。
20MN(2000t)管型材擠壓機的擠壓生產(chǎn)線上配置的臥式工頻感應加熱爐和立式工頻感應再加熱爐的技術特性列于表8-15.
臥式和立式感應爐用于加熱和再加熱碳鋼、合金鋼和不銹鋼。臥式感應加熱爐由3個依次放置的感應器和一個均熱室組成。感應器之間50~75mm的距離由外殼密封,這樣封閉了工作空間,并為采用保護氣體提供了可能性。坯料由推鋼機推過感應器。均熱室采用電阻元件(硅合金)加熱,功率為80kW,坯料的出爐采用專門的夾鉗機構。
立式工頻感應再加熱爐將坯料從900℃再加熱到1250℃.空心坯沿分配輥道被送向感應器后被擋板停住,然后被推料機推到底板上,轉(zhuǎn)到垂直位置并提升到感應器的線圈中,推料機從下部封閉感應器后接通電源。加熱后推鋼機與空心坯料一起下降,底板將空心坯轉(zhuǎn)至水平位置,并將其拋到輥道上。
在每一個感應器上都設有縱向的槽,用于使用專門的光學高溫計測量坯料的溫度,測量結(jié)果會被顯示在控制臺上,達到指定的溫度時斷開輸入電壓。
為了改變加熱制度,輸入功率可以比額定電壓減小50%。
2. 德國CG6689 工頻感應加熱爐
CG6689 工頻感應加熱爐的特點如下:
a. 感應線圈有特殊結(jié)構的耐高溫混凝土套筒爐襯保護(圖8-9所示為CG6689工頻感應加熱爐感應器的斷面結(jié)構)。
b. 感應線圈上設置了輻射高溫計測溫裝置,測量鋼坯的表面溫度,并能實現(xiàn)感應爐溫度控制的自動化。
c. 設計了使鋼坯上下端溫度接近一致的端頭補償裝置。
d. 線圈上設置了較靈敏的接地漏電繼電器,保證了感應爐的正常通電運行。當整個線路上有漏電或短路時,能立即切斷主電源,防止了接地漏電或線路短路而出現(xiàn)的故障。
e. 控制線路上設置了無功功率繼電器,使爐子的功率因數(shù)能自動的調(diào)節(jié)到1.0。
CG6689 工頻感應加熱爐的橫斷面結(jié)構:CG6689工頻感應加熱爐與3150t臥式管棒型材擠壓機相匹配,可加熱4種規(guī)格的坯料(Φ350mm、Φ290mm、Φ254mm、φ214mm),相應的,該感應加熱爐也有4個系列的感應器(表8-16)。從一種直徑的坯料更換成另一種直徑的坯料時,需對爐子進行調(diào)整,而且需要更換感應器。
表8-16為CG6689工頻感應加熱爐的線圈系列及橫斷面結(jié)構尺寸。
圖8-10所示為10MN(1000t)立式穿(擴)機配套的帶有端部補償?shù)牧⑹焦ゎl感應加熱爐的電氣原理,圖8-11所示為31.5MN(3150t)臥式擠壓機配套的帶有端部補償?shù)牧⑹焦ゎl感應再加熱爐的電氣原理。
從圖8-10感應加熱爐的供電系統(tǒng)圖看出,為了增強線圈兩端的功率,在線圈的兩端各接上可調(diào)單相干式變壓器的容量為105kV·A,可變電容器的容量為105kV·A;而圖8-11感應再加熱爐的供電系統(tǒng)中各接上可調(diào)單相干式變壓器的容量為75kV·A,可變電容器的容量為75kV·A。
工頻感應加熱爐和再加熱爐的技術參數(shù)列于表8-17.