如果我們將被加熱的物料夾緊于兩個接觸夾頭之間,當電流通過物料時,根據焦耳一楞茨定律,在物料本身內部電阻使電能轉換為熱能。因為沒有加熱元件,加熱速度很快,熱損失小,熱效率高,金屬的氧化脫碳也很少。由于熱量的產生取決于物料的電阻和通過的電流,一般金屬物料的電阻較小,故必須采用變壓器供給低電壓大電流的電源。
交流電通過被加熱的金屬時,由于交流電的集膚效應(趨表效應),造成金屬橫截面上的電流密度不均的現象,越靠近表層,電流密度越大,越靠近中心,電流密度越小。電流分布不均勻,引起金屬斷面上的溫度也不均勻。開始加熱階段表層溫度高,以后依靠傳導傳熱。表面與中心的溫差逐漸縮小。因此,加熱時間不能太短。同時在被加熱物整個長度上,電阻必須均勻,故直接加熱只適用于沿整個長度截面均勻的材料,如管材、棒材、帶材等。
電熱體材料及其性能
電熱體是電阻爐的發熱元件,選擇電熱體材料應滿足下述要求:
(1)電熱體材料應具有高的電阻率。當電壓一定時,電熱體的電阻率愈大,發出同樣功率所用的電熱體材料愈少,電熱體在爐內所占的位置也愈小。
(2)電熱體材料的電阻溫度系數要小。電阻溫度系數具有的正值愈小,電熱體隨溫度的升高其功率的變化也愈小;具有負值電阻溫度系數的電熱體,由于爐溫升高會使爐子功率增加,特別是電阻溫度系數變化大的材料,會把電熱體燒壞,此時爐子要安裝調壓器供電,以便調整爐子的功率。
(3)電熱體材料應有足夠的耐熱性與高溫強度。電熱體的工作溫度一般比爐溫高100-2001C,要使其在高溫下穩定工作,必須保持不氧化,不與爐氣發生化學反應,并有足夠的高溫強度,不易變形。
(4)熱膨脹系數小。電熱體熱膨脹系數大時,會隨溫度的升高而增長,可能造成短路。
常用的電熱體材料有金屬材料與非金屬材料兩大類。金屬電熱體材料有合金和純金屬材料兩種,其性能見表12-1、表12-2。非金屬電熱爐體材料分為硅碳系、碳系和硅鑰系三種。材料性能見表12-3。