浙江至德鋼業(yè)有限公司在實(shí)際擠壓不銹鋼管生產(chǎn)過程中，采用電能來加熱鋼管坯料的方法有以下四種：

 1. 電阻爐加熱   電流通過加熱元件發(fā)出熱量，靠爐膛的輻射和對(duì)流來加熱金屬。

 2. 電接觸加熱  電流由電源通過觸頭直接流過金屬，金屬坯料內(nèi)的電阻使其得到加熱。

 3. 鹽浴爐加熱  將直流電源的一極通入電解液，另一極接入加熱的金屬，通電后，電解出來的氣體附在金屬表面形成一層氣膜，把金屬和電解液隔開，于是在金屬和電解液間產(chǎn)生電弧，發(fā)出熱量，使金屬加熱。

 4. 電感應(yīng)加熱  利用電磁感應(yīng)，在金屬內(nèi)激勵(lì)出電流，使金屬得到加熱。

  在電阻爐內(nèi)加熱時(shí)，熱量的傳遞基本上與在火焰爐內(nèi)一樣，因此，金屬的加熱時(shí)間很長(zhǎng)電接觸加熱是較為先進(jìn)而又經(jīng)濟(jì)的方法，但是由于其要求加熱的坯料的斷面和長(zhǎng)度的尺寸有一定的比例，而限制了其應(yīng)用范圍；此外，不能加熱變斷面的坯料、很難使觸頭下的金屬加熱均勻、平穩(wěn)調(diào)節(jié)加熱速度有困難等，迫使其要與其他加熱方式配合使用。鹽浴爐加熱時(shí)，由于熱量是在金屬表面附近的一薄層電解液中生成，而坯料本體是按熱傳導(dǎo)加熱的，因此，加熱速度較慢，且電能消耗較大。感應(yīng)加熱的形式有兩種：工頻（50Hz）感應(yīng)加熱和增高頻率的感應(yīng)加熱。工頻感應(yīng)加熱一般坯料的直徑大于150mm。同時(shí)，需解決一些技術(shù)問題，諸如如何使坯料在三相感應(yīng)加熱中溫度均勻，如何平穩(wěn)地改變感應(yīng)器的輸入功率，如何調(diào)整金屬的加熱速度等。用增高頻率進(jìn)行坯料的感應(yīng)加熱時(shí)，其規(guī)格范圍廣泛得多。

 坯料感應(yīng)加熱的工藝特點(diǎn)與感應(yīng)加熱時(shí)，電流通過感應(yīng)線圈的特性有著密切的關(guān)系，主要有以下幾點(diǎn)：

a. 集膚效應(yīng)

 當(dāng)直流電流通過等截面的導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體截面中的電流密度（單位為A/mm2）是相等的。但當(dāng)交變電流通過導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體截面上的電流密度不是均勻分布的，最大電流密度出現(xiàn)在導(dǎo)體的表面層，這樣導(dǎo)體的截面就沒有得到完全的利用，這種電流集聚的現(xiàn)象叫做集膚效應(yīng)。集膚效應(yīng)使電流密度從導(dǎo)體中心向其表面逐漸增大，也即電流密度從表面向中心衰減，而且電流密度與深度的關(guān)系服從指數(shù)定律(圖2-90)。

 由集膚效應(yīng)可以看出，采用交變電流時(shí)，電流只流過導(dǎo)體的表面層。電流頻率越高，電流通過的表面層越薄。為了簡(jiǎn)化整個(gè)感應(yīng)加熱的計(jì)算，引入電流穿透深度的概念，即導(dǎo)體某一深度處的電流密度為其表面電流密度的 1/e = 1/2.718 = 0.368 時(shí)，這一深度 △ 即為電流穿透深度（圖 2-9），可用下式確定：

圖 2-10 所示為電流頻率與電流穿透深度的關(guān)系。

  由此可知，感應(yīng)加熱時(shí)的電流穿透深度與采用的電流頻率有關(guān)，頻率越高，穿透越淺；而頻率越低，則穿透深度越深（圖2-10).在坯料表面穿透深度外的中心部位的加熱主要還是依靠來自被加熱的穿透深度層的熱傳導(dǎo)進(jìn)行加熱。

表2-9為在不同的電流頻率和溫度下，部分材料的電流穿透深度。

 由上可知，由于電流傳導(dǎo)時(shí)的表面集膚效應(yīng)引起被加熱坯料表里溫差，導(dǎo)致坯料徑向加熱溫度不均。這對(duì)于高合金鋼坯料的加熱是很不利的。不過在坯料的感應(yīng)加熱過程中隨著溫度的升高，電阻系數(shù)增加，使電流穿透深度提高。同時(shí)采用感應(yīng)加熱時(shí)，坯料中的電流穿透深度值畢竟還有相當(dāng)?shù)膶挾?，而且坯料中部仍有渦電流產(chǎn)生，其加熱速度還是很快的。不會(huì)像在火焰爐內(nèi)靠輻射和傳導(dǎo)加熱時(shí)那么慢。并且坯料在環(huán)形爐中經(jīng)過預(yù)熱到800~900℃的高溫，這些因素都為坯料在感應(yīng)加熱時(shí)的表里溫差提供了補(bǔ)償。此時(shí)，坯料可以采用大功率進(jìn)行快速加熱。

b. 邊緣效應(yīng)

 感應(yīng)加熱時(shí)，在感應(yīng)器內(nèi)磁場(chǎng)的分布是不均勻的，感應(yīng)器中部磁場(chǎng)強(qiáng)度最大，而兩端部磁場(chǎng)強(qiáng)度則降低，此稱為感應(yīng)器的邊緣效應(yīng)。也正由于此，坯料的軸向加熱不均勻。為了消除此現(xiàn)象，可將感應(yīng)器制作得比坯料略長(zhǎng)；或在感應(yīng)器的兩端各加上一個(gè)鋼墊，將坯料兩端溫度偏低的部分移到兩端的鋼墊上。這兩種方法都使感應(yīng)加熱的經(jīng)濟(jì)性和可操作性降低到無法接受。目前，普遍采用的方法是在感應(yīng)器兩端加設(shè)補(bǔ)償線圈，以產(chǎn)生補(bǔ)償磁場(chǎng)，來降低感應(yīng)加熱后坯料的軸向溫差。另外，對(duì)于坯料的加熱有冷和熱兩種規(guī)定，其定義為：從室溫到磁性轉(zhuǎn)變溫度，稱為冷加熱規(guī)范。從磁性轉(zhuǎn)變溫度到加工溫度，稱為熱加熱規(guī)范。并且電流穿透深度也有冷和熱之分。

c. 鄰近效應(yīng)

  在坯料進(jìn)行感應(yīng)加熱時(shí)，往往必須將導(dǎo)體（感應(yīng)線圈）和空心坯料置于同心，由于鄰近效應(yīng)，負(fù)載電流都分布在內(nèi)管（空心坯料）的外表面和外管（感應(yīng)線圈）的內(nèi)表面，任何內(nèi)管位置的偏移都會(huì)使電流分布更不均勻，如圖2-11所示。