Нагревательные печи и устройства
222
ГЛАВА 9.
НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ИНДУКЦИОННЫЕ,
ЭЛЕКТРОННЫЕ, ПЛАЗМЕННЫЕ И ЛАЗЕРНЫЕ
УСТАНОВКИ И УСТРОЙСТВА
9.1. Индукционные нагревательные установки
Принцип индукционного нагрева заключается в том, что если в
переменное магнитное поле поместить кусок металла, то в нем возни-
кают вихревые токи Фуко, за счет которых металл нагревается. Однако
электродвижущая сила и ток неодинаковы по сечению нагреваемого
металла (заготовки).
К преимуществам индукционного нагрева относятся:
– большая скорость нагрева по сравнению с пламенным;
– значительное уменьшение окалинообразования, которое составляет
0,5 – 0,8% от массы нагреваемого металла, против 2 – 4% при нагре-
ве в пламенных печах;
– возможность получить желаемое распределение температурных по-
лей по сечению и длине нагреваемой заготовки, что способствует не
только экономии энергии, но и благоприпятствует течению металла
при его деформировании;
– легкая управляемость и повторяемость режимов нагрева и, следова-
тельно, возможность использования АСУ ТП;
– компактность оборудования и экологические преимущества перед
способами нагрева, где теплогенерация осуществляется при сжига-
нии топлива.
Основные недостатки этого способа нагрева:
– диапазон размеров заготовок, нагреваемых в индукционных уста-
новках, значительно ниже, чем в пламенных печах и электрических
печах сопротивления;
– большая сложность, а в ряде случае и невозможность нагрева фасон-
ных заготовок при относительно приемлемом КПД системы индук-
тор-заготовка.
При индукционном нагреве проявляется ряд явлений:
– поверхностный эффект;
– эффект близости (кольцевой);
– изменение физических свойств нагреваемого металла.
Поверхностный эффект заключается в том, что сила тока и мощ-
ность, поглощаемая телом, распределяются в некотором слое
δ
от по-
верхности. Рассмотрение системы уравнений Максвелла, описываю-
