中频感应加热机对钢管淬火过程的数值模拟

利用中频感应加热机对钢管进行感应加热具有感应加热时间短，温度控制精确，环境友好等优点，已经广泛应用到钢管的淬火，弯曲等方面。针对某一典型品种无缝钢管淬火感应加热过程，特别是不同加热段采用不同频率下，进行述职模拟，获得钢管在整个加热过程中温度场的变化过程。利用模型可以对感应加热过程参数进行优化，从而进行无缝钢管淬火感应加热工艺的制定提供参考依据。

利用中频电磁感应加热机对无缝钢管进行感应加热，在欧美发达国家已经是一种比较成熟的工艺技术，并且在是有专用管制造领域得到了广泛的应用，例如美国的TIMKEN公司，LONGSTAR公司，日本川崎钢铁公司等都拥有自己的钢管感应加热公司，日本川崎钢铁公司等都拥有自己的钢管感应加热热处理生产线，当前，我国应用感应加热钢管技术才刚刚起步，例如，无锡的西姆莱斯是有专用管制造有限公司2006在国内建设了一条是有专用管感应加热热处理生产线，在加热区都使用中频感应加热设备对钢管进行感应加热。同事，电磁感应加热也广泛应用到钢管的扩径，弯曲等方面。感应加热以电能作为能源，避免了排放二氧化碳及其他有害气体，因此环境友好。同事，感应加热钢管升温快，效率较高，温度控制精确，易于实现自动化，生产组织灵活方便，既省了燃气加热钢管时炉子升降温所需要的时间及消耗。因此感应加热方法被认为是最有发展前途的钢管加热方式，拥有广阔的应用前景。

本文以典型的45钢无缝钢管（外径88.9mm，壁厚6.45mm）的感应加热过程作为研究对象，在建立的三位磁场，温度场及他们之间的耦合的数字模型基础上，采用有限元法计算感应加热过程中钢管内部温度场的变化，为制定合理的感应加热工艺提供参考依据。

我们用物理数学模拟及求解方法得出的结论和讨论。

1. 通过建立无缝钢管淬火感应加热磁-热耦合模型，能够很好的预测钢管温度场的瞬时分布。获得钢管内部温度场的变化。在300-1000HZ的组合频率下，钢管内外表面温度趋于一致。通过与实际工程中钢管的加热温度对比可知，模拟结果是可信的。

2. 数值模拟结果能够体现磁性转变温度对加热效率的影响，为了保证合理的加热速度，必须选择合理的加热频率组合。通过模拟可以看出来实际应用的频率组合是合适的。

3. 通过无缝钢管的感应加热数值模拟，可以有针对性的制定钢管淬火感应加热制度。