钢材采用中频感应加热设备进行热处理,影响其径向温差的因素都有哪些?-凯时国际app

来源:郑州高氏 发布日期:2015-3-17 10:18:01 浏览次数:

    钢材在采用中频感应加热设备进行加热热处理时,受多方面因素的影响,可能会产生径向温差缺陷,从而大大影响工件的使用寿命,因此,掌握缺陷的预防措施是非常重要的。我们都知道,要想找到预防措施,首先我们需要弄明白影响感应加热钢材径向温差的因素。

    影响感应加热钢材径向温差的因素有加热电源的频率、表面功率密度、加热温度以及钢材尺寸等。另外,感应器的设置、感应器与钢材之间的间隙等也不同程度地对径向温差产生影响。现将这些因素的影响分析如下。

    (1)加热电源频率对径向温差的影响 在居里点以下加热时,加热金属的热量是由表面向中心传导。电流透入深度越深,径向温差就越小。因此,随加热电源频率增高,径向温差增大。

    (2)表面功率密度对径向温差的影响 钢材采用中频感应加热设备加热时,施加于感应器内单位钢材表面积上的功率,称为表面功率密度。表面功率密度是决定加热升温速度的重要指标,表面功率密度与升温速度成正比。表面功率密度越大,升温速度就越快,钢材的径向温差相应增大。我们在研究冷拉钢材感应加热快速退火工艺时,利用2.5khz的中频感应加热设备,在相同条件下,以不同的功率加热直径为16mm的gcr15钢棒,通过观察可知,随表面功率密度增加,钢材的径向温差增大。这充分表明,在快速热处理选择加热速度时,必须给予钢材合理的透热时间。升温速度越快,钢材的径向温差越大,透热时间应相应延长。

    不论单只感应器加热还是多只感应器组加热,当加热用表面功率密度越大,钢材的径向温差就增大。为了减少径向温差,应增加均温时间。

    (3)加热温度与钢材径向温差的关系 用多只感应器连续加热时,在加热条件基本相似的情况下,在居里点以下产生的径向温差大于在居里点以上产生的径向温差。我们试验测定,在居里以下,用2500hz中频感应加热设备加热直径为22mm的gcr15钢材时,钢材温差与加热温度的关系呈倒置抛物线状。温差最大值约165℃,大于150℃温差出现在加热温度300-600℃区间,当加热温度接近居里点时,温差小于50℃,800℃时温差接近于零。由此可见,从加热温度与钢材温差的关系来看,感应加热回火处理时应特别注意加热钢材产生的温差对热处理质量的影响。钢材感应加热回火处理,设置均温感应器或均温装置是完全有必要的,它对减小钢材温差将起到很好的作用。

    (4)钢材直径与径向温差的关系  在加热条件相似的情况下,钢材直径越大,消除温差越困难,达到合理温差也必须要较长的加热时间,这也是棒材感应加热快速热处理限制在直径60mm的原因。通过实验可知,随钢材直径增加,径向温差增大。因为,传导热量和升温速度随钢材尺寸、重量的增加而减慢。钢材的尺寸越大,加热所需的表面功率应相应增加,在处理大尺寸钢材时要使用较大的电源功率和较长的加热时间,才能减少钢材径向温差。

    了解了影响感应加热钢材径向温差的因素,我们就可以根据这些因素制定其预防措施,从而保证钢材的热处理质量了。