我國感應(yīng)加熱技術(shù)的應(yīng)用,起源于上世紀(jì)50 年代,感應(yīng)加熱技術(shù)幾乎全來自前蘇聯(lián)和捷克等國家,主要用于機(jī)床、紡機(jī)、汽車、拖拉機(jī)等制造業(yè)。感應(yīng)加熱集中在工件表面淬火方面,熔煉和透熱方面用的較少。20世紀(jì)60年代,由于和蘇聯(lián)的關(guān)系破裂,我國走上了感應(yīng)加熱技術(shù)獨立發(fā)展的道路。這段時間直到改革開放后,由浙大開發(fā)了第一臺并聯(lián)式晶閘管中頻電源,并向全國推廣。有關(guān)單位相繼也生產(chǎn)了容量在幾百kW,頻率500 Hz~8 kHz的中頻電源。電子管式超音頻電源也研制成功,填補了我國8~200 kHz之間的頻率缺口。
感應(yīng)加熱電源真正大量應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)則是20世紀(jì)80年代后。近20 多年間我國在感應(yīng)加熱電源和感應(yīng)加熱領(lǐng)域發(fā)生了令人注目的變化,此階段從德國、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(dá)國家引進(jìn)了數(shù)百套感應(yīng)加熱成套裝置(含電源)。粗分類有:各種淬火設(shè)備及電源;透熱設(shè)備及電源;高頻釬焊設(shè)備;熔煉設(shè)備及電源;熔煉設(shè)備無心感應(yīng)爐、有心感應(yīng)爐。
20世紀(jì)90年代,國外的一些感應(yīng)電爐公司直接到中國來辦廠,如美國的英達(dá)感應(yīng)加熱公司,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(shù)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(shè)備價格高(國內(nèi)同性能產(chǎn)品大約是其價格的1/10),這才使技術(shù)落后于他們的國內(nèi)廠家,有了一定的市場發(fā)展空間。
國內(nèi)感應(yīng)加熱方面除了國外在國內(nèi)的辦事機(jī)構(gòu)外,從地域上還分“南派”和“北派”技術(shù)和產(chǎn)品方面的競爭。“南派”以浙江大學(xué)為中心源,從技術(shù)和人事關(guān)系上衍生出浙江、上海、江蘇一帶的感應(yīng)電爐公司,其代表有振吳、四達(dá)、兆力等公司,主導(dǎo)著南方的熔煉爐市場。“北派”是以西安交大、西安電爐研究所、西安重型電爐廠(現(xiàn)西安鵬遠(yuǎn)重型電爐廠)所在地西安為中心,衍生出西安,洛陽,山東,河北,山西等地的電爐公司。僅西安市感應(yīng)加熱的公司就達(dá)百家之多,是名副其實的中國電爐設(shè)計、制造中心。這些廠家中比較有影響的有西安電爐研究所、西安藍(lán)輝機(jī)電設(shè)備有限公司、西安鵬遠(yuǎn)重型電爐廠、西安機(jī)電研究所、西安動化、博大、秦翔、華立等電爐公司。
感應(yīng)加熱的市場發(fā)展前景看好,據(jù)行內(nèi)人士講,西安的幾個大的感應(yīng)爐公司,在2006年、2007年的年產(chǎn)值均在幾千萬至一個億之間,而且產(chǎn)值逐年度快速遞增。其中藍(lán)輝公司、電爐所、海翔公司、機(jī)電所、動化公司等有多臺感應(yīng)爐出口第三世界國家。據(jù)證實,僅藍(lán)輝公司一家2006年就向俄羅斯,哈薩克斯坦等國出口2 t、3 t感應(yīng)爐7臺套。
目前國內(nèi)感應(yīng)加熱電源的技術(shù)水平表現(xiàn)在下面幾點。
感應(yīng)加熱的高頻、中頻小功率電源大量的采用IGBT 及MOSFET晶體管功率器件,功率在幾kW 到幾百kW,頻率從10 kHz到幾百kHz。這種電源多用于淬火,適應(yīng)于不同透入深度的工件硬層處理。另有量的雙頻電源和超高頻(27.12 MHz)小功率電源。
雙頻電源一般是指高頻與超音頻組合,例如超音頻40 kHz和中頻0.5 kHz 組合,這樣的感應(yīng)加熱電源不但效率高,而且更適應(yīng)處理不同透入深度的工件。
感應(yīng)透熱方面,工頻電源和中頻電源在市場上同時都在應(yīng)用。在中頻電源未發(fā)展起來的前20年,工頻電源在感應(yīng)透熱和熔煉方面起著主導(dǎo)作用,現(xiàn)正在逐步退出市場。兩種電源的區(qū)別在于工頻電源是由50 Hz 輸出,頻率不變,功率的調(diào)節(jié)靠前端的變壓器抽頭調(diào)輸出電壓達(dá)到調(diào)功率的目的。由于負(fù)載是一相,輸入是三相電,所以電源內(nèi)有三相調(diào)平衡裝置;工頻電源功率因數(shù)可補償?shù)?。中頻電源是眾所周知的典型的AC-DC-AC變頻結(jié)構(gòu),即先把三相工頻電源整流成單相直流,濾波后再逆變?yōu)楦鞣N頻率的中頻單相交流電源,供給負(fù)載感應(yīng)線圈。
一般椎300 mm 以上的金屬棒料、錠料透熱,大型軸承表面處理多選用工頻電源;椎300 mm 以下的金屬棒料等多選用中頻電源。但也有例外的情況,如2005年公布的國家科技進(jìn)步一等獎第六項“100 MN鋁擠壓設(shè)備技術(shù)”,其中用的是2 600 kW 中頻加熱電源,爐子加熱的是椎560 mm×1 950 mm 鋁錠,屬于國際上特大型設(shè)備之一。該項目采用計算機(jī)控制,梯度加熱,還設(shè)計了297 mm×279 mm×580 mm 鋼錠透熱裝置,用的中頻電源是2 400 kW,400 Hz,加熱溫度達(dá)到1 300℃。
感應(yīng)加熱電源真正大量應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)則是20世紀(jì)80年代后。近20 多年間我國在感應(yīng)加熱電源和感應(yīng)加熱領(lǐng)域發(fā)生了令人注目的變化,此階段從德國、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(dá)國家引進(jìn)了數(shù)百套感應(yīng)加熱成套裝置(含電源)。粗分類有:各種淬火設(shè)備及電源;透熱設(shè)備及電源;高頻釬焊設(shè)備;熔煉設(shè)備及電源;熔煉設(shè)備無心感應(yīng)爐、有心感應(yīng)爐。
20世紀(jì)90年代,國外的一些感應(yīng)電爐公司直接到中國來辦廠,如美國的英達(dá)感應(yīng)加熱公司,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(shù)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(shè)備價格高(國內(nèi)同性能產(chǎn)品大約是其價格的1/10),這才使技術(shù)落后于他們的國內(nèi)廠家,有了一定的市場發(fā)展空間。
國內(nèi)感應(yīng)加熱方面除了國外在國內(nèi)的辦事機(jī)構(gòu)外,從地域上還分“南派”和“北派”技術(shù)和產(chǎn)品方面的競爭。“南派”以浙江大學(xué)為中心源,從技術(shù)和人事關(guān)系上衍生出浙江、上海、江蘇一帶的感應(yīng)電爐公司,其代表有振吳、四達(dá)、兆力等公司,主導(dǎo)著南方的熔煉爐市場。“北派”是以西安交大、西安電爐研究所、西安重型電爐廠(現(xiàn)西安鵬遠(yuǎn)重型電爐廠)所在地西安為中心,衍生出西安,洛陽,山東,河北,山西等地的電爐公司。僅西安市感應(yīng)加熱的公司就達(dá)百家之多,是名副其實的中國電爐設(shè)計、制造中心。這些廠家中比較有影響的有西安電爐研究所、西安藍(lán)輝機(jī)電設(shè)備有限公司、西安鵬遠(yuǎn)重型電爐廠、西安機(jī)電研究所、西安動化、博大、秦翔、華立等電爐公司。
感應(yīng)加熱的市場發(fā)展前景看好,據(jù)行內(nèi)人士講,西安的幾個大的感應(yīng)爐公司,在2006年、2007年的年產(chǎn)值均在幾千萬至一個億之間,而且產(chǎn)值逐年度快速遞增。其中藍(lán)輝公司、電爐所、海翔公司、機(jī)電所、動化公司等有多臺感應(yīng)爐出口第三世界國家。據(jù)證實,僅藍(lán)輝公司一家2006年就向俄羅斯,哈薩克斯坦等國出口2 t、3 t感應(yīng)爐7臺套。
目前國內(nèi)感應(yīng)加熱電源的技術(shù)水平表現(xiàn)在下面幾點。
感應(yīng)加熱的高頻、中頻小功率電源大量的采用IGBT 及MOSFET晶體管功率器件,功率在幾kW 到幾百kW,頻率從10 kHz到幾百kHz。這種電源多用于淬火,適應(yīng)于不同透入深度的工件硬層處理。另有量的雙頻電源和超高頻(27.12 MHz)小功率電源。
雙頻電源一般是指高頻與超音頻組合,例如超音頻40 kHz和中頻0.5 kHz 組合,這樣的感應(yīng)加熱電源不但效率高,而且更適應(yīng)處理不同透入深度的工件。
感應(yīng)透熱方面,工頻電源和中頻電源在市場上同時都在應(yīng)用。在中頻電源未發(fā)展起來的前20年,工頻電源在感應(yīng)透熱和熔煉方面起著主導(dǎo)作用,現(xiàn)正在逐步退出市場。兩種電源的區(qū)別在于工頻電源是由50 Hz 輸出,頻率不變,功率的調(diào)節(jié)靠前端的變壓器抽頭調(diào)輸出電壓達(dá)到調(diào)功率的目的。由于負(fù)載是一相,輸入是三相電,所以電源內(nèi)有三相調(diào)平衡裝置;工頻電源功率因數(shù)可補償?shù)?。中頻電源是眾所周知的典型的AC-DC-AC變頻結(jié)構(gòu),即先把三相工頻電源整流成單相直流,濾波后再逆變?yōu)楦鞣N頻率的中頻單相交流電源,供給負(fù)載感應(yīng)線圈。
一般椎300 mm 以上的金屬棒料、錠料透熱,大型軸承表面處理多選用工頻電源;椎300 mm 以下的金屬棒料等多選用中頻電源。但也有例外的情況,如2005年公布的國家科技進(jìn)步一等獎第六項“100 MN鋁擠壓設(shè)備技術(shù)”,其中用的是2 600 kW 中頻加熱電源,爐子加熱的是椎560 mm×1 950 mm 鋁錠,屬于國際上特大型設(shè)備之一。該項目采用計算機(jī)控制,梯度加熱,還設(shè)計了297 mm×279 mm×580 mm 鋼錠透熱裝置,用的中頻電源是2 400 kW,400 Hz,加熱溫度達(dá)到1 300℃。
國內(nèi)還有幾臺不同功率的電源在同一透熱線上聯(lián)合工作的情況,這些電源功率從2 000 kW 至幾百kW,每個電源負(fù)擔(dān)幾個加熱線圈,完成一個區(qū)域的加熱。幾個電源和各自若干個線圈組合起來,達(dá)到了整個生產(chǎn)線的感應(yīng)加熱要求。