孙格平 杨秀霞 马大江 朱学刚 万 敏

(1.中钢集团邢台机械轧辊有限公司，河北054025；2.轧辊复合材料国家重点实验室，河北054025)

感应加热是19世纪发展起来的新型加热方式，具有效率高、控制精度高、温度均匀性好、污染小等特点。据资料介绍，感应加热的效率可以达到60%～70%[1]，而目前大量使用的火焰炉效率只有20%左右，电阻炉的效率也只有40%左右，因此推广感应加热是节能减排的优选措施之一，目前感应加热在熔炼、锻造加热、热处理、焊接、烧结等方面获得了广泛应用。

感应加热的基本原理源于法拉第现代电磁感应理论[2]：初级线圈电流的变化，会引起线圈周围磁场的变化，变化的磁场又会在附近次级线圈感应出电流。对于感应加热来说，感应加热线圈相当于初级线圈，被加热工件相当于次级线圈，只有一匝，接成短路[1]。感应线圈中电流的变化，会在工件中产生感应电流，即我们常说的涡流，由于工件材料有电阻，这些涡流会产生焦耳热，从而实现对工件的加热。

感应加热工件中电流的分布、变化一直是科研工作者研究的课题，感应加热涉及电、磁、热等多个物理场，而场方程的描述一般是偏微分方程，因而至今仍无完整的数学方法对这些耦合场进行精确描述，计算机技术和离散分析技术的发展，使得这些偏微分方程求解成为可能。1965年，Winslow A. N.首先将有限元法用于电磁场的分析，后续科研人员采用各种方法对感应加热的温度场进行模拟计算，有些涉及复杂的贝塞尔函数，有的基于半无限大平板进行相应简化，对推动感应加热的研究起到积极作用。……