加熱爐加熱過(guò)程

　　圖3 2表示了鋼坯在直接電熱過(guò)程中表面和中心溫度的變化。從圖中曲線可以看到，加熱爐加熱的開始階段，物料中心的溫度明顯地低于表面的溫度。但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，物料溫度升高表面散熱損失增加；加熱時(shí)間足夠長(zhǎng)以后，中心溫度就會(huì)等于表面溫度(曲線的交叉點(diǎn)處，甚至超過(guò)表面溫度。因此，直接電熱的加熱時(shí)間應(yīng)當(dāng)選擇在曲線的交叉點(diǎn)上，或稍前一些，使其在允許的溫度差范圍內(nèi)，井據(jù)此來(lái)考慮物料的加熱速度。

　
　　
圖3—2鋼坯接觸加熱時(shí)表面和中心溫度的變化
    1一中心溫度；2一表面溫度
 

加熱時(shí)間

　　現(xiàn)討論物料直接通電加熱過(guò)程中物料溫度及有關(guān)參量變化的規(guī)律性。

　　圖3—3是直接通電加熱物料電路原理圖。圖中，Rm為物料電阻，Rb與Lb為短網(wǎng)電阻與電感，D為整流管，B為電源變壓器，T為可控硅，C為補(bǔ)償電容，U*為電源電壓，U與I為工作電壓與電流。K1與K2為電路轉(zhuǎn)換開關(guān)，表示改變電路，可以實(shí)現(xiàn)直流電加熱，也可以調(diào)整工作電壓。

　　為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，假設(shè)物料是規(guī)則的型材(管、棒、線)，材質(zhì)和溫度均一，物料的電感可以忽略，短網(wǎng)的電阻為定值。并假設(shè)物料的比熱容cp和電阻率Io按線性規(guī)律變化，即

電熱功率

　　根據(jù)上列各式，就可以實(shí)現(xiàn)定流加熱和定壓加熱兩種加熱方式。定流加熱是利用可控硅調(diào)整工作電壓維持加熱過(guò)程中工作電流為指定值；定壓加熱是在工作電壓為指定值的條件下完成加熱過(guò)程。在定流加熱過(guò)程中，電熱功率Pm只隨Rm成正比地變化。   
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    　定流加熱和定壓加熱兩種加熱方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，都有工業(yè)應(yīng)用。定壓加熱無(wú)需自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓裝置，設(shè)備比較簡(jiǎn)單；但是加熱過(guò)程中電熱功率變化較大，物料溫升較不均勻，電流變化大，變壓器的利用率低。定流加熱設(shè)備的工作電壓可以在較大的范圍內(nèi)調(diào)整，適用多品種物料加熱。隨著可控硅調(diào)壓技術(shù)發(fā)展，近來(lái)趨向發(fā)展定流加熱。
 
    　對(duì)于石墨化電爐，由于物料的電阻率溫度系數(shù)是負(fù)值，在加熱前期為定壓加熱，而后期為定流加熱。定壓加熱鋼坯，升溫到居里點(diǎn)以上，電流趨于穩(wěn)定，電熱規(guī)律也就近似于定流加熱。

    　采用直流電加熱，可以消除電感引起的不良效應(yīng)，但需增置整流裝置。石墨化電爐改用直流電，可縮短加熱時(shí)間，降低電耗。