感應(yīng)加熱來(lái)源于法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，也就是交變的電流會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而招致導(dǎo)體發(fā)熱。1890年瑞典技術(shù)人員創(chuàng)造了一臺(tái)感應(yīng)熔煉爐 ——開(kāi)槽式有芯爐， 1916年美國(guó)人創(chuàng)造了閉槽有芯爐，從此感應(yīng)加熱技術(shù)逐步進(jìn)入適用化階段。

　　20世紀(jì)電力電子器件和技術(shù)的飛速開(kāi)展，極大地促進(jìn)了感應(yīng)加熱技術(shù)的開(kāi)展。

　　1957年，美國(guó)研制出作為電力電子器件里程碑的晶閘管，標(biāo)志著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的開(kāi)端，也引發(fā)了感應(yīng)加熱技術(shù)的反動(dòng)。1966年，瑞士和西德首先應(yīng)用晶閘管研制感應(yīng)加熱安裝，從此感應(yīng)加熱技術(shù)開(kāi)端飛速開(kāi)展。

　　20世紀(jì)80年代后，電力電子器件再次快速開(kāi)展，GTO、MOSFET、IGBT、M CT及 SIT等器件相繼呈現(xiàn)。感應(yīng)加熱安裝也逐步摒棄晶閘管，開(kāi)端采用這些新器件。如今比擬常用的是IGBT和MOSFET， IGBT用于較大功率場(chǎng)所，而MOSFET用于較高頻率場(chǎng)所。據(jù)報(bào)道，國(guó)外能夠采用IGBT將感應(yīng)加熱安裝做到功率超越1000kW ，頻率超越50kHz。而MOSFET較適用高頻場(chǎng)所，通常應(yīng)用在幾千瓦的中小功率場(chǎng)所，頻率可到達(dá)500kHz以上，以至幾兆赫茲。但是國(guó)外也有推出采用 MOSFET的大功率的感應(yīng)加熱安裝，比方美國(guó)研制的2000kW /400kHz的安裝。

　　我國(guó)感應(yīng)熱處置技術(shù)的真正應(yīng)用始于1956年，從前蘇聯(lián)引入，主要應(yīng)用在汽車工業(yè)。隨著 20世紀(jì)電源設(shè)備的制造，感應(yīng)淬火工藝配備也緊隨其后得到開(kāi)展。如今國(guó)內(nèi)感應(yīng)淬火工藝配備制造業(yè)也日益擴(kuò)展，產(chǎn)品種類多，原來(lái)需求進(jìn)口的配備，逐漸被國(guó)產(chǎn)品所取代，在為國(guó)度儉省外匯的同時(shí)，開(kāi)展了國(guó)內(nèi)的相關(guān)企業(yè)。目前感應(yīng)加熱制造業(yè)的效勞對(duì)象主要是汽車制造業(yè)，今后現(xiàn)代冶金工業(yè)將對(duì)感應(yīng)加熱有較大需求。

　　一、感應(yīng)加熱特性

　　感應(yīng)加熱技術(shù)具有快速、清潔、節(jié)能、易于完成自動(dòng)化和在線消費(fèi)、消費(fèi)效率高等特性，是內(nèi)部熱源，屬非接觸加熱方式，能提供高的功率密度，在加熱外表及深度上有高度靈敏的選擇性，能在各種載氣中工作 （空氣、維護(hù)氣、真空），損耗極低，不產(chǎn)生任何物理污染，契合環(huán)保和可持續(xù)開(kāi)展方針，是綠色環(huán)保型加熱工藝之一。它與可控氛圍熱處置、真空熱處置少無(wú)氧化技術(shù)已成為熱處置技術(shù)的開(kāi)展主流。

　　其主要應(yīng)用有：

　　（1）冶金 有色金屬的冶煉，金屬資料的熱處置，鍛造、擠壓、軋制等型材消費(fèi)的透熱，焊管消費(fèi)的焊縫。

　?。?）機(jī)械制造 各種機(jī)械零件的淬火，以及淬火后的回火、退火和正火等熱處置的加熱;壓力加工前的透熱。

　?。?）輕工 罐頭以及其他包裝的封口，比方好的利樂(lè)磚的封口包裝。

　?。?）電子 電子管真空除氣的加熱。

　?。?）特殊應(yīng)用 如等離子、堆焊等。

　　以一汽為例，在消費(fèi)的中型車、輕型車和轎車上，就有近200種零件需求感應(yīng)加熱淬火處置，從感應(yīng)加熱淬火零件的外形和尺寸來(lái)看，可稱得上把戲繁多且大小均有。隨著感應(yīng)淬火技術(shù)的不時(shí)開(kāi)展，感應(yīng)淬火的零件已上升到占全部熱處置零件的50%左右。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)標(biāo)明，在我國(guó)的汽車工業(yè)中，感應(yīng)熱處置的應(yīng)用正進(jìn)入世界先進(jìn)程度的行列。

　　二、感應(yīng)加熱新工藝

　　感應(yīng)加熱工藝是感應(yīng)加熱技術(shù)程度的主要表現(xiàn)，是技術(shù)開(kāi)展的根底，先進(jìn)的感應(yīng)加熱工藝技術(shù)能夠有效地發(fā)揮感應(yīng)加熱的特性，完成高效、節(jié)能的部分熱處置。

　?。?）縱向感應(yīng)加熱淬火 半軸縱向感應(yīng)加熱淬火已用于汽車、拖拉機(jī)工業(yè)。半軸縱向加熱是一次淬火。在德國(guó)、美國(guó)有半軸一次淬火專用機(jī)床，將加熱、校正和淬火在一臺(tái)機(jī)床上完成，進(jìn)步了消費(fèi)率，一次淬火與連續(xù)淬火相同產(chǎn)量的設(shè)備占空中積各為40m2與115m2。

　　（2）曲軸頸圓角淬火 曲軸頸圓角淬火后，疲倦強(qiáng)度比正火的進(jìn)步一倍，我國(guó)消費(fèi)的康明斯與 NH發(fā)起機(jī)曲軸均已采用此種工藝。

　?。?）低淬透性鋼齒輪淬火 早在20世紀(jì)70年代我國(guó)曾停止55DT、60DT、70DT鋼研討并獲得初步成果，以后因鋼的淬透性不穩(wěn)定等緣由，低淬鋼未繼續(xù)用于消費(fèi)。1992年俄羅斯低淬鋼開(kāi)創(chuàng)人，K.3ЩЕПЕ ЛЯКОВСКЦЦ博士來(lái)中國(guó)講學(xué)，并到某一鋼廠調(diào)查冶煉低淬鋼的條件，以為該廠完整具備消費(fèi)低淬鋼條件。YB 2009—1981《低淬透性含鈦優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼》中對(duì)合金元素的控制與俄羅斯不同，（俄）1054—74、58（55П П）鋼的元素含量對(duì) Mn、Cr、Ni、Cu四元素之和規(guī)則請(qǐng)求<0.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），而YB2009—8155Ti鋼對(duì)Cr、Ni、Cu三元素之和規(guī)則<0.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），這可能是關(guān)鍵所在。

　　俄羅斯低淬鋼及控制淬透性鋼已大量應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)后橋齒輪、發(fā)掘機(jī)齒輪、傳動(dòng)十字軸、火車車廂用滾動(dòng)軸承、汽車板簧和鐵路螺旋彈簧等，獲得了極大的經(jīng)濟(jì)效益。

　?。?）感應(yīng)電阻淬火 眾所周知，轉(zhuǎn)向齒條的齒部采用感應(yīng)電阻法淬火，國(guó)內(nèi)已有三臺(tái)以上的進(jìn)口機(jī)床在消費(fèi)。英國(guó)一臺(tái)機(jī)床將此工藝用于齒輪消費(fèi)，發(fā)現(xiàn)淬火后齒輪根本不變形并可隨后進(jìn)入裝配工序。

　?。?）曲軸軸頸固定加熱淬火 新設(shè)備稱為 Gr ankproTM，用二個(gè)半環(huán)形固定加熱感應(yīng)器取代8字半環(huán)形旋轉(zhuǎn)加熱感應(yīng)帶。此套設(shè)備能對(duì)曲頸停止淬火與回火，與老工藝相比，具有節(jié)能、占空中積小、工件變形小和感應(yīng)器壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

　　三、感應(yīng)加熱電源及技術(shù)

　　在電源方面晶閘管中頻取代機(jī)式發(fā)電機(jī)。20世紀(jì) 90年代初，國(guó)內(nèi)晶閘管電源廠曾如雨后春筍，遍地開(kāi)花，經(jīng)過(guò)優(yōu)勝劣汰的競(jìng)爭(zhēng)，如今消費(fèi)廠已趨向穩(wěn)定。目前晶閘管電源又在向 IGBT晶體管電源開(kāi)展，而電子管高頻則將開(kāi)展為MOSFET晶體管電源，手提晶體管超音頻、高頻電源市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)非常劇烈，其將來(lái)也將是誰(shuí)的質(zhì)量高、技術(shù)程度高，誰(shuí)就能站穩(wěn)腳跟。

　　國(guó)產(chǎn)中頻電源目前都采用并聯(lián)諧振型逆變器構(gòu)造。因而，在研討和開(kāi)發(fā)更大容量的并聯(lián)逆變中頻電源的同時(shí)，研制構(gòu)造簡(jiǎn)單、易于頻繁起動(dòng)的串聯(lián)逆變中頻電源是國(guó)內(nèi)中頻感應(yīng)加熱安裝范疇有待處理的問(wèn)題，特別是在熔煉、鑄造應(yīng)用中，串聯(lián)逆變電源易完成全工況下恒功率輸出 （有利于降低電能噸耗）及一機(jī)多負(fù)載功率分配控制，更值得推行應(yīng)用。

　　在超音頻 （10～100kHz）范圍內(nèi)，由于晶閘管自身開(kāi)關(guān)特性等參數(shù)的限制，給研制該頻段的電源帶來(lái)了很大的技術(shù)難度。固然在 80年代浙江大學(xué)采用晶閘管倍頻電路研制了50kW /50kHz超音頻電源，采用時(shí)間分割電路研制了30kHz的晶閘管超音頻電源，但由于倍頻電路的雙諧振回路耦合使負(fù)載呈非線性，時(shí)變加熱負(fù)載參數(shù)與諧振回路參數(shù)匹配調(diào)試相當(dāng)復(fù)雜，而時(shí)間分割電路控制和主回路構(gòu)造復(fù)雜，逆變管應(yīng)用率低，因而沒(méi)有得到很好的推行應(yīng)用。

　　70至80年代初，人們將現(xiàn)代半導(dǎo)體微集成加工技術(shù)與功率半導(dǎo)體技術(shù)停止分離，相繼開(kāi)發(fā)出一大批全控電力電子半導(dǎo)體器件 （GTR、MOSFET、SIT、SITH及MCT等），為全固態(tài)超音頻、高頻電源的研制打下了堅(jiān)實(shí)的根底。

　　在高頻 （100kHz以上）頻段，目前國(guó)外正處在從傳統(tǒng)的電子管電源向晶體管化全固態(tài)電源的過(guò)渡階段。日本某些公司采用SIT，電源程度在80年代末到達(dá)了1000kW、200kHz， 400kW、400kHz。

　　而在歐美，由于SIT存在高通態(tài)損耗 （SIT工作于非飽和區(qū)）等缺陷，其高頻功率器件以MOSFET為主。隨著MOSFET功率器件的模塊化、大容量化， MOSFET高頻感應(yīng)加熱電源的容量得到了飛速開(kāi)展。西班牙采用MOSFET的電流型感應(yīng)加熱電源制造程度達(dá)600kW、400kHz，德國(guó)在1989年研制的電流型MOSFET感應(yīng)加熱電源程度達(dá)480kW、50～200kHz，比利時(shí)I nductoEiphiac公司消費(fèi)的電流型MOSFET感應(yīng)加熱電源程度可達(dá)1000kW、15～600kHz。浙江大學(xué)在 90年代研制出 20kW、300kHz MOSFET高頻電源，已被勝利應(yīng)用于小型刀具的外表熱處置和飛機(jī)渦輪葉片的熱應(yīng)力考核。

　　目前，感應(yīng)加熱電源在中頻頻段主要采用晶閘管，超音頻頻段主要采用IGBT，而在高頻頻段，由于SIT存在高導(dǎo)通損耗等缺陷，國(guó)際上主要開(kāi)展MOSFET電源。感應(yīng)加熱電源雖采用諧振逆變器，有利于功率器件完成軟開(kāi)關(guān)，但是感應(yīng)加熱電源通常功率較大，對(duì)功率器件、無(wú)源器件、電纜、布線、接地和屏蔽等均有許多特殊請(qǐng)求。因而，完成感應(yīng)加熱電源高頻化仍有許多應(yīng)用根底技術(shù)需求進(jìn)一步討論，特別是新型高頻大功率器件 （如MCT、IGBT及SIT功率器件等）的問(wèn)世，將進(jìn)一步促進(jìn)高頻感應(yīng)加熱電源的開(kāi)展。

　　從電路的角度來(lái)思索感應(yīng)加熱電源的大容量化，可將大容量化技術(shù)分為兩大類:一類是器件的串、并聯(lián);另一類是多橋或多臺(tái)電源的串、并聯(lián)。在器件的串、并聯(lián)方式中，必需認(rèn)真處置串聯(lián)器件的均壓?jiǎn)栴}和并聯(lián)器件的均流問(wèn)題，由于器件制造工藝和參數(shù)的離散性，限制了器件的串、并聯(lián)數(shù)目，且串、并聯(lián)數(shù)越多，安裝的牢靠性越差。多臺(tái)電源的串、并聯(lián)技術(shù)是在器件串、并聯(lián)技術(shù)根底上進(jìn)一步再容量化的有效手腕，借助于牢靠的電源串、并聯(lián)技術(shù)，在單機(jī)容量恰當(dāng)?shù)臓顩r下，可簡(jiǎn)單地經(jīng)過(guò)串、并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)方式得到大容量安裝，每臺(tái)單機(jī)只是安裝的一個(gè)單元 （或一個(gè)模塊）。

　　感應(yīng)加熱電源逆變器主要有并聯(lián)逆變器和串聯(lián)逆變器，串聯(lián)逆變器輸出可等效為一低阻抗的電壓源，當(dāng)兩電壓源并聯(lián)時(shí)，互相間的幅值、相位和頻率不同或動(dòng)搖時(shí)將招致很大的環(huán)流，以致逆變器件的電流產(chǎn)生嚴(yán)重不均，因而，串聯(lián)逆變器存在并機(jī)擴(kuò)容艱難;而對(duì)并聯(lián)逆變器，逆變器輸入端的直流大電抗器可充任各并聯(lián)逆變器之間的電流緩沖環(huán)節(jié)，使得輸入端的AG/DG或DG/DG環(huán)節(jié)有足夠的時(shí)間來(lái)糾耿直流電流的偏向，到達(dá)多機(jī)并聯(lián)擴(kuò)容，晶體管化超音頻、高頻電流多采用并聯(lián)逆變器構(gòu)造，并聯(lián)逆變器易于模塊化、大容量化是其中的一個(gè)主要緣由。

　　感應(yīng)加熱電源的負(fù)載對(duì)象形形色色，而電源逆變器與負(fù)載是一有機(jī)的整體，普通采用匹配變壓器銜接電源和負(fù)載感應(yīng)器，高頻、超音頻電源用的匹配變壓器從磁性資料到繞組構(gòu)造正在得到進(jìn)一步的優(yōu)化改良，同時(shí)，從電路拓?fù)渖夏軌蛴萌裏o(wú)源元件替代二無(wú)源元件，以取消變壓器，完成高效、低本錢匹配。

　　感應(yīng)加熱電源，晶閘管、晶體管與電子管式在國(guó)內(nèi)均能消費(fèi)。晶閘管電源已消費(fèi)應(yīng)用多年。目前 IGBT電源因其優(yōu)點(diǎn)更多而更為用戶所采用。MOSFET電源電效率高、低壓，但價(jià)錢較高，正在逐漸取代電子管高頻電源。手提式小型高頻電源因價(jià)廉、便當(dāng)，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用普遍，以至進(jìn)入國(guó)外市場(chǎng)。

　　超高頻電源 （27.12MHz），過(guò)去依賴進(jìn)口，如今國(guó)內(nèi)至少有兩個(gè)企業(yè)已停止消費(fèi)，處理了刀片、鋸條等特殊工藝的需求。

　　隨著感應(yīng)熱處置消費(fèi)線自動(dòng)化控制水平及電源高牢靠性請(qǐng)求的進(jìn)步，必需增強(qiáng)加熱工藝成套安裝的開(kāi)發(fā)。同時(shí)感應(yīng)加熱系統(tǒng)正向智能化控制方向開(kāi)展，具有計(jì)算機(jī)智能接口、遠(yuǎn)程控制和毛病自動(dòng)診斷等控制性能的感應(yīng)加熱電源系統(tǒng)正成為下一代的開(kāi)展目的。