电感应式荒管再加热炉由高频电流供电系统、感应线圈、电容器、冷却水系统、电气控制系统和检测仪表等六部分组成。荒管在通过带电感应线圈时得到加热。与传统的步进式再加热炉相比.在线电感应式再加热炉不仅基建投资可节约70%以上,而且能耗和维护(修)等生产成本要低20元(t管)以上。由于电感应式荒管再加热炉加热荒管的时间不超过30s,属于“特快速”加热,荒管加热后的晶粒很细,综合力学性能会得到显著的改善,因此,成品无缝钢管的力学性能和工艺性能的合格率将有明显的提高。其次是加热过程中几乎没有烧损,从而有效地提高了钢管的成材率。
电感应式再加热炉通过闭环自动化控制系统的控制,不仅能够按照设定的温度准确地控制荒管的加热温度和终轧温度,还可以均匀荒管的纵向温度差。正是因为电感应式再加热炉具有上述优越性,所以近年来已有多套自动轧管机组、三辊式轧管机组、二辊式斜轧管机组甚至包括连轧管机组,都已普遍采用在线电感应式再加热炉来加热荒管。
电感应式再加热炉的加热电流频率和功率大小对荒管加热过程影响很大,荒管在通过高频电流加热时,因电流的集肤效应,电流会分布在被加热荒管表面的一定深度内,电流的透人深度与电流频率的平方根成反比。一般来讲,当电流的透人深度为被加热金属直径的1/3.5时。荒管感应加热的总效率(电效率和热效率)最高。由于被加热的荒管最大壁厚一般不大于40mm,因此电流频率一般选择在1000-2000Hz之间。
在选择电感应式再加热炉的功率时,应考虑铁磁性金属(非奥氏体钢)的磁导率和电导率都相对较小,其加热总效率远高于非铁磁金属这一特点。碳素结构钢和合金结构钢的温度在Ar, (723℃)以下时是铁磁材料(非奥氏体钢),温度在Ar:以上则大部分组织转变成奥氏体钢,此时加热总效率会显著降低。加热前,当荒管温度大于相变点温度(723℃)时,电感应式再加热炉的总功率W1(kw)为:
W1=0.011 7Nv (R-Q) / K1
加热前,当荒管温度小于相变点温度(723℃)时,电感应式再加热炉的总功率W2 (kw)为:
W2=0.0117Nv [(723-Q) / K2+ (R-723) / K1]
式中N——荒管单承,kg/m;
V——荒管的线速度,m/min;
K1——相变点温度以上的总效率,1 /℃;
K2——相变点温度以下的总效率,1/℃。
在选择电感应加热线圈的直径时.要考虑线圈的内径与荒管的外表面之间的间隙对加热效率的影响。当其间隙愈小时,则加热总效率会越高但间隙太小,荒管易撞坏线圈;同时还应考虑所加热的荒管规格,使多种外径的荒管能共用一个加热线圈,以便于生产组织。一般认为,加热线圈的内径与荒管的外径的差值最好控制在40-80mm内。