加热炉加热过程

　　图3 2表示了钢坯在直接电热过程中表面和中心温度的变化。从图中曲线可以看到，加热炉加热的开始阶段，物料中心的温度明显地低于表面的温度。但随着时间的延长，物料温度升高表面散热损失增加；加热时间足够长以后，中心温度就会等于表面温度(曲线的交叉点处，甚至超过表面温度。因此，直接电热的加热时间应当选择在曲线的交叉点上，或稍前一些，使其在允许的温度差范围内，井据此来考虑物料的加热速度。

　
　　
图3—2钢坯接触加热时表面和中心温度的变化
    1一中心温度；2一表面温度
 

加热时间

　　现讨论物料直接通电加热过程中物料温度及有关参量变化的规律性。

　　图3—3是直接通电加热物料电路原理图。图中，Rm为物料电阻，Rb与Lb为短网电阻与电感，D为整流管，B为电源变压器，T为可控硅，C为补偿电容，U*为电源电压，U与I为工作电压与电流。K1与K2为电路转换开关，表示改变电路，可以实现直流电加热，也可以调整工作电压。

　　为了简化问题，假设物料是规则的型材(管、棒、线)，材质和温度均一，物料的电感可以忽略，短网的电阻为定值。并假设物料的比热容cp和电阻率Io按线性规律变化，即

电热功率

　　根据上列各式，就可以实现定流加热和定压加热两种加热方式。定流加热是利用可控硅调整工作电压维持加热过程中工作电流为指定值；定压加热是在工作电压为指定值的条件下完成加热过程。在定流加热过程中，电热功率Pm只随Rm成正比地变化。   
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    　定流加热和定压加热两种加热方式各有优缺点，都有工业应用。定压加热无需自动调节电压装置，设备比较简单；但是加热过程中电热功率变化较大，物料温升较不均匀，电流变化大，变压器的利用率低。定流加热设备的工作电压可以在较大的范围内调整，适用多品种物料加热。随着可控硅调压技术发展，近来趋向发展定流加热。
 
    　对于石墨化电炉，由于物料的电阻率温度系数是负值，在加热前期为定压加热，而后期为定流加热。定压加热钢坯，升温到居里点以上，电流趋于稳定，电热规律也就近似于定流加热。

    　采用直流电加热，可以消除电感引起的不良效应，但需增置整流装置。石墨化电炉改用直流电，可缩短加热时间，降低电耗。