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(guò)程中，采用電能來(lái)加熱鋼管坯料的方法有以下四種：

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

 2. 電接觸加熱  電流由電源通過(guò)觸頭直接流過(guò)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)導(dǎo)體的表面層。電流頻率越高，電流通過(guò)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(lái)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(guò)在坯料的感應(yīng)加熱過(guò)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(guò)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(wú)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(lái)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。