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“超导强磁超低频感应加热设备和技术,来源于大型/重型金属压延成型材工业配套电热设备的开创性研究和应用。利用超导材料在直流环境中的低损耗特性,融合电磁感应加热技术,实现非磁性金属压延成型过程中挤压环节前的低能耗高质量预热,是超导电力应用技术和感应加热技术的有机结合,相对于传统电加热技术,在电能利用率和工件加热效果方面具有巨大的竞争优势。

传统的电加热技术,利用交变磁场在静止坯料中产生感应涡流实现坯料加热,在加热铝、铜等非铁磁性材料时,加热效率不足50%,还存在加热不均匀、透热时间过长、加热质量不高等问题。超导直流感应加热技术,利用坯料在静止的磁场中的旋转运动,产生感应涡流实现坯料加热,加热效率提高至约80-85%。一台兆瓦级超导直流感应加热设备每年可节约640万度电,并可以将铝挤压的加热成本从260元/吨降至130元/吨。当前我国铝型材产能占世界总量的一半,全国铝型材企业所用加热设备超过万台,若能通过产业化关键技术的突破,将成本回收周期控制在两到三年,采用该技术进行节能改造的降耗空间和市场潜力都将非常巨大。

超导感应加热技术由于其加热频率低(4-10Hz),具有优越的温度均匀性和加热质量,且设备运行安全,对电网友好,可实现高效、均匀地对非铁磁性金属进行压延成型过程中的预加热处理。该加热技术是全球唯一能对大口径(直径400mm以上)金属工件进行芯表同步均匀快速加热的方法。且基于该方法的原理样机已经在南昌研发成果并通过鉴定。这种高透热深度、超均匀的加热方式应用于军工级别合金成型工艺,可以有效地解决材料由于受热不均匀而容易开裂的问题;将其应用于其他大尺寸非铁磁性金属工件,如船舶领域的主轴、大工件的热处理等,可以解决传统设备加热不均匀的行业痛点;该技术还可对导电性差的钛合金实现快速、均匀、大功率的加热,这些突出优势将助力我国军工金属材料品质整体提升。

此项技术目前只有德国、韩国和中国(仅联创超导)掌握,我们的技术从基础超导材料到设备全部自主化,不受国外卡脖子影响。而且,德国技术和韩国技术都是针对小尺寸金属工件(直径小于240mm)的加热设备,只有我国南昌的设备是针对大尺寸金属工件(直径大于400mm)的,而且联创超导的设备还是国际上功率最大、频率最低的超导感应加热器,因此南昌的超导感应加热原理样机是全球范围内可以对大尺寸金属工件进行通体(内外同时)快速均匀加热的唯一装置。”

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