感應加熱作為新興的學科,在近30年來得到了真正應用。在能源緊缺的今天,其重要性顯得尤為突出,技術正在迅速提高,用途日益廣泛。我國在改革開放之后開始發(fā)展感應加熱技術,其應用前景非常看好。
1、感應加熱特點
(1)加熱溫度高,而且是非接觸式加熱。
?。?)加熱效率高。
?。?)加熱速度快。
?。?)溫度容易控制。
?。?)可以局部加熱。
(6)容易實現(xiàn)自動控制。
?。?)作業(yè)環(huán)境好,幾乎沒有噪聲和灰塵。
?。?)工作占地少,生產(chǎn)效率高。
?。?)能加熱形狀復雜的工件。
(10)工件容易加熱均勻,產(chǎn)品質(zhì)量好。
?。?1)熔煉中溶液有電磁攪拌作用??梢跃鶆虻卣{(diào)節(jié)金屬液成份,溶液溫度均勻,不會出現(xiàn)局部高溫。金屬燒損少,這一點,對熔煉稀有金屬更重要。
2、感應加熱優(yōu)點
首先是能耗低。感應熔煉爐與感應透熱爐的實際坯料加熱熱效率可達到65%~75%,而火焰爐和各種室式爐只有30%左右。
第二,該種爐型無需煤爐、燃氣爐及電阻爐等必須的預熱過程,使用方便,操作簡單,可長時間連續(xù)工作也可根據(jù)需要隨時開啟或停止工作,全手動也可全自動或半自動工作,即可在生產(chǎn)調(diào)度時具備絕對優(yōu)勢。
第三,無需對工件整體加熱,可選擇局部加熱,因而電能消耗少,工件變形小而且加熱速度快,可使工件在極短的時間內(nèi)達到所需的溫度,從而使工件表面氧化和脫碳等加熱缺陷降到很低程度,可用于鋼鐵、鎢、鉬等鋼鐵材料也可應用于化學活性較強的鋁、鈦、鋯、鈮的加熱或熱處理。
第四,感應加熱設備可安裝在生產(chǎn)線上,易于實現(xiàn)生產(chǎn)線的自動化和機械化,便于管理,可有效減少運輸,節(jié)約人力,提高生產(chǎn)效率。
第五,感應加熱還具備電能利用率高、環(huán)保節(jié)能、安全可靠和作業(yè)環(huán)境好等優(yōu)點。
基于以上優(yōu)點,在電能代替煤、油、氣等不可再生能源在加熱領域正逐步成為優(yōu)勢能源的今天,感應加熱在熔煉、加熱等領域得到日益廣泛的應用,電加熱特別是感應加熱的應用有非常廣泛的應用前景,感應加熱設備生產(chǎn)廠商具備廣闊的發(fā)展空間。
3、在汽車制造中的應用
汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展給汽車零部件的產(chǎn)業(yè)帶來了前所未有的發(fā)展機遇。感應加熱技術在汽車制造領域也正得到越來越廣泛的應用。
在熔煉方面,鑄造是一種易于成形的金屬加工方法。采用鑄造方法可以制成汽車上各種不同尺寸和復雜形狀的零件??梢哉f在汽車工業(yè)的發(fā)展方面物盡其用,幾乎所有的鑄造工藝方法在汽車工業(yè)都可以盡其所能。國內(nèi)外鑄造汽車零部件的生產(chǎn)主要采用的熔煉工藝有沖天爐熔煉工藝、中頻感應電爐熔煉工藝和沖天爐-中頻感應電爐雙聯(lián)熔煉工藝,而感應熔煉爐由于其技術優(yōu)勢在鑄造行業(yè)也正在得到日益廣泛的應用。
在加熱方面,據(jù)統(tǒng)計,前蘇聯(lián)在汽車工業(yè)中感應熱處理的零件已占熱處理零件的40%~45%。感應加熱技術發(fā)展到今天,其應用及發(fā)展程度不言而喻。
感應加熱技術在汽車行業(yè)中主要應用于以下領域:
?。?)金屬的熔煉。
(2)鍛造毛坯的加熱。
?。?)汽車零部件的熱處理。
?。?)汽車零件粘接后的感應加熱固化。
?。?)感應加熱半固態(tài)成形。
?。?)感應加熱裝配。
?。?)感應加熱釬焊。
4、國外感應加熱現(xiàn)狀
隨著電力半導體器件的開發(fā)和電力電子技術的不斷發(fā)展,感應加熱裝置的面貌也隨之日新月異,以裝置的體積、質(zhì)量、性能方面的變化尤為突出。例如頻率,同容量的晶體管式變頻裝置與電子管式變頻裝置相比體積縮小2/3,重量減輕2/3,冷卻水節(jié)約1/2,耗電量節(jié)約1/3,效率提高35%,使用壽命更長,更加安全可靠,容易實現(xiàn)自動控制,有利于提高加熱效率及質(zhì)量,維護工作量更小,能做到隨用隨開。
德國、美國、英國、法國、日本、意大利、西班牙、比利時和俄羅斯等工業(yè)發(fā)達國家的感應加熱裝置的技術發(fā)展及應用位于世界前列。
5、國內(nèi)發(fā)展與現(xiàn)狀
我國感應加熱技術的應用開始于20世紀50年代,發(fā)展主要是改革開放以后,主要用于機床、汽車、拖拉機等制造業(yè)。感應加熱集中在工件表面淬火,而熔煉和透熱方面的應用較少。感應加熱的技術幾乎全來自前蘇聯(lián)和捷克。80年代,浙大自主開發(fā)了第一臺并聯(lián)式晶閘管中頻電源并向全國推廣。
20世紀90年代,國外的一些感應電爐公司直接到中國來辦廠,如美國的應達感應加熱公司和彼樂公司等,和國內(nèi)的同行業(yè)廠家同臺競爭。他們的產(chǎn)品技術含量高、電源功率大、品牌全、爐子噸位大、生產(chǎn)線規(guī)模大,占據(jù)了國內(nèi)的很大一部分市場。只是他們的設備價格高(國內(nèi)同性能產(chǎn)品大約是其價格的1/5左右),這才使國內(nèi)廠家有了一定的市場發(fā)展空間。
國內(nèi)感應加熱方面從地域上還分“南派”和“北派”技術和產(chǎn)品方面的競爭。“南派”的代表有振吳、四達、兆力等公司;“北派”是以西安市感應加熱的公司為代表,這些廠家中比較有影響的有西安博大電爐有限公司、西安電爐研究所有限公司、西安鵬遠重型電爐廠、西安機電研究所、陜西海意、西安自動化和華立等。
6、感應加熱裝置發(fā)展趨勢
感應加熱裝置由兩部分組成,一部分是提供能量的交流電源,也稱變頻電源,另一部分是完成電磁感應能量轉換的感應線圈及機械結構,稱感應爐。變頻電源有工頻、中頻和高頻之分。
(1)高頻加熱設備
它有一套將工頻50Hz交流電轉變?yōu)楦哳l(70 000~1000000Hz)電能的裝置,通常采用電子管高頻發(fā)生器。
(2)中頻加熱設備
也有一套將工頻50Hz轉變成中頻(500~10 000Hz)電能的裝置,通常為中頻發(fā)電機(功率因數(shù)低)和晶閘管變頻器。
?。?)工頻感應加熱設備
感應器的電源頻率與電網(wǎng)的頻率相同,即50Hz,所以可以直接從電網(wǎng)吸取能量。美中不足的是功率因數(shù)過低。
隨著市場需求的發(fā)展,感應加熱裝置的發(fā)展呈現(xiàn)電源隨電力電子功率器件的大容量化變得高頻化,電子技術裝置的控制模擬向數(shù)字化、自動控制向智能化發(fā)展,感應加熱裝置的發(fā)展趨勢呈現(xiàn)以下幾個方面的特點:
(1)電源趨向高頻大容量化
感應加熱電源中頻段主要采用晶閘管;超音頻段主要采用IGBT;高頻頻段原來是SIT,現(xiàn)在主要發(fā)展MOSFET電源。采用IGCT的電源也開始亮相。高頻電源的需要催生了新的功率器件,而新的器件又反過來促進了高頻電源的發(fā)展。感應加熱電源的大容量化,如幾十兆瓦、幾百兆瓦,都是可以實現(xiàn)的。
(2)感應加熱裝置趨向機械化、自動化
近幾年,隨著機電一體化、計算機、信息和控制、裝備自動化、新材料、新工藝等的快速發(fā)展,鑄造、鍛壓和熱處理過程趨向數(shù)字化、精密化。反映在對加熱方面的需求趨勢為:數(shù)字化制造融入鑄鍛過程,包括加熱、熔煉設備;鑄鍛短流程生產(chǎn)要求減少資源浪費;大型鑄鍛件生產(chǎn)要求工業(yè)節(jié)能;自動化控制下的清潔生產(chǎn)。
因此,感應加熱裝備在其節(jié)能環(huán)保的特點下,有應市場需求向大型化、自動化和控制趨向智能化方向發(fā)展的趨向。
聯(lián)系電話
電話熱線
查看APP