感应加热技术在钢管热处理、圆钢穿透加热锻造和圆钢穿透加热穿孔热轧钢管工艺中的应用及其优点分析

利用中频电源的电磁感应加热原理来进行石油专用管的淬火、回火或正火和圆钢透热，在美国等发达国家已经属于一种成熟的工艺技术，并且在石油专用管的制造领域得到了广泛的应用。20世纪70年代，国外感应加热热处理炉在钢管尤其是石油钢管的强化和调质热处理中得到了应用与发展。美国LONGSTAR公司、无限制管公司以及日本川崎钢铁公司都用中频感应热处理炉，对石油套管进行调质处理。在法国和日本的许多工厂均采用中频感应加热炉来对焊管进行热处理。前苏联采用感应加热对钢管进行热处理也比较普遍，如塔干罗格冶金厂有一条石油套管和加厚钻杆的中频感应加热调质处理线；伏尔加钢管厂有一条大口径（Ф1020mm）焊管整体调质热处理线，产品用作北极寒冷地区油、气输送管线。

感应加热以电作为能源，完全不同于使用天然气、发生煤气或液化石油气等燃气。使用燃气的钢管加热的过程中会产生烟尘和二氧化碳，形成空气的污染。而电能属于绿色能源，不会对环境造成破坏，符合人类社会对环保的要求，所以也是国内外政府鼓励发展的环保型工艺技术开发项目。同时，采用感应加热技术对钢管进行淬火、回火或正火，升温速度快，效率高，生产组织灵活方便，避免并节省了燃气加热钢管时炉子的升温和降温所需要的时间及能耗。

近年来随着中频感应加热技术的发展，苏州振吴电炉有限公司通过自主创新，把中频感应加热技术应用于石油专用管热处理生产线、圆钢穿透加热锻造和圆钢穿透加热穿孔热轧钢管方面都取得了成功。2006年第一条采用中频感应加热石油专用管、规格为Ф60.3～Ф88.9mm（大部分端部加厚）、年产量为6万吨的全自动调质热处理线在江苏凡力钢管有限公司安装调试一次成功，产品经西安管材所检测符合API标准。近二年来生产一直正常，累计超过10万吨的钢管产品出口美国、加拿大、中东。第二条、第三条石油专用管调质热处理线，2007年底安装在无锡西姆莱斯石油专用管制造有限公司，适用Ф60.3～Ф88.9mm和Ф114.3～Ф139.7mm规格石油专用管，单线最大产量16t/h，目前正常生产运作中。第四条生产线是为大庆油田益朗司特公司制造。

采用变频中频感应加热石油专用管热处理与以往用燃气加热和燃油加热相比有如下优点：

1．启动快：燃气炉和燃油炉由于炉衬耐火材料积蓄热和辐射等因素。热损大，炉温升温很慢，而采用中频感应加热启动快，即开即出产品。

2．加热速度快：由于感应加热运用电磁的感应作用在工件内部产生涡旋电流加热工件，属于金属内部直接加热，升温速度很快，加热时间仅2～3分钟，而燃气、燃油炉是靠炉内温度传导、辐射从工件外表传到工件内部，所以升温速度很慢，在炉内加热要一个多小时。

3．温度容易控制：苏州振吴电炉有限公司的感应加热热处理自动线，采用双色红外测温仪并反馈给中频电源自动调节中频电源功率，组成闭环温控系统。并做到工件中心和表面温度的一致性和长度上温度分布的一致性。

4．加热效率高：由于感应加热速度快，辐射散热损失很少，并可以随时开机出产品和随时关机，热量损失很少，属节能加热，能耗少。

5．表面质量好，降低成本：感应加热速度快，产品氧化皮很少，表面质量好。根据现场实测，圆钢在斜底燃气炉内加热氧化皮损耗≥2%，而采用感应加热氧化皮不到0.2%。

6．质量稳定，变形小：感应加热是属快速加热，加热时间短，使晶粒细化、小颗粒碳化物均匀分布在细晶粒索氏体中，这种组织有利于抗腐蚀。晶粒细化提高韧性。这种加热方法能消除热轧中夹杂物引起的带状组织使纵向横向性能一致。变形很小，因此还为用户节省校直机。

7．环保：感应加热无有害气体排放，而燃气加热有大量的CO2气体排放，造成环境温室效应。另外，燃气炉有大量辐射热，操作工人劳动环境差。因此感应加热大大改善劳动环境，使环境安静、清洁。

通过上述分析，中频电磁感应加热是一种更经济、环保、快速和高质量满足热处理加热要求的优质低成本的绿色加热方法。