| 标准编号 | GB/T 10067.37-2024 (GB/T10067.37-2024) | | 中文名称 | 电热和电磁处理装置基本技术条件 第37部分：超导直流感应透热装置 | | 英文名称 | Basic specifications for electroheating and electromagnetic processing installations - Part 37: Superconducting direct current induction through-heating installations | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | K61 | | 国际标准分类 | 25.180.10 | | 字数估计 | 22,254 | | 发布日期 | 2024-10-26 | | 实施日期 | 2025-05-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会 | GB/T 10067.37-2024: 电热和电磁处理装置基本技术条件 第37部分：超导直流感应透热装置
ICS 25.180.10
CCSK61
中华人民共和国国家标准
电热和电磁处理装置基本技术条件
第37部分:超导直流感应透热装置
2024-10-26发布
2025-05-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
引言 Ⅴ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 产品分类 3
5 技术要求 4
6 试验方法 10
7 检验规则 11
8 标志、包装、运输和贮存 12
9 订购和供货 12
附录A(资料性) 热成形工艺的一些典型温度 14
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
本文件是GB/T 10067《电热和电磁处理装置基本技术条件》的第37部分。GB/T 10067已经发布
了以下部分:
---第1部分:通用部分;
---第101部分:真空电热和电磁处理装置的通用要求;
---第2部分:电弧加热装置;
---第21部分:大型交流电弧炉;
---第3部分:感应电热装置;
---第31部分:中频无心感应炉;
---第32部分:电压型变频多台中频无心感应炉成套装置;
---第33部分:工频无心感应熔铜炉;
---第34部分:晶体管式高频感应加热装置;
---第35部分:中频真空感应熔炼炉;
---第36部分:感应透热装置;
---第37部分:超导直流感应透热装置;
---第4部分:间接电阻炉;
---第41部分:网带式电阻加热机组;
---第42部分:推送式电阻加热机组;
---第43部分:强迫对流井式电阻炉;
---第44部分:箱式电阻炉;
---第45部分:真空淬火炉;
---第46部分:罩式电阻炉;
---第47部分:真空热处理和钎焊炉;
---第48部分:台车式电阻炉;
---第49部分:自然对流井式电阻炉;
---第410部分:单晶炉;
---第411部分:电热浴炉;
---第412部分:箱式淬火炉;
---第413部分:实验用电阻炉;
---第414部分:工业宝石炉;
---第415部分:铝材退火炉;
---第416部分:多晶硅铸锭炉;
---第417部分:碳化硅单晶生长装置;
---第5部分:高频介质加热设备;
---第6部分:工业微波加热装置;
---第8部分:电渣重熔炉。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国电器工业协会提出。
本文件由全国工业电热设备标准化技术委员会(SAC/TC121)归口。
本文件起草单位:江西联创光电超导应用有限公司、北京交通大学、西安电炉研究所有限公司、西安
慧金科技有限公司、中冶赛迪工程技术股份有限公司、浙江省白马湖实验室有限公司、山东华宁电伴热科
技有限公司、陕西瑞森金属复合材料有限公司、东莞市麦斯莫科电子科技有限公司、恒进感应科技(十堰)
股份有限公司、陕西能源职业技术学院、北京热协热处理技术有限公司、上海超导科技股份有限公司、
江西联创光电科技股份有限公司、东北轻合金有限责任公司、山东南山铝业股份有限公司、西安聚能超
导磁体科技有限公司。
本文件主要起草人:戴少涛、毛润辉、肖学文、肖鹏、马韬、李志、李琨、张永武、余维江、佟晓辉、伍锐、
蒋国忠、王卫刚、洪智勇、曾智斌、李芳昕、刘显东、曹善鹏、李超、陈思侃、周祥成、赵建新、杜毅、曹姣、
尹清军、钟星立、吴艳美、孙士恩、俞李斌、刘红梅、潘震华、赵原、张建华、谢文霞、贺立青。
引 言
电热和电磁处理装置是国民经济各工业部门的重要热工艺装备。该装置主要按不同电加热方式和
电磁处理分类,也可按不同应用、不同工作频率和不同工作气氛等分类。为了保证该装置的开发、生产、
使用和销售有序进行,促进其技术进步和产品质量的提高,更好满足热工艺的要求,有必要制定该装置
的基本技术条件,这也为制定其安全和试验方法标准提供了必要条件。在这方面,我国已建立了
GB/T 10067《电热和电磁处理装置基本技术条件》系列标准,由通用部分及其补充和按上述分类的各专
用部分组成。GB/T 10067旨在规定电热和电磁处理装置的产品分类以及在设计、制造、安全、节能和
环保、性能和成套等方面需要满足的要求并且描述用于判定该要求是否得到满足的证实方法,拟由以下
40个部分构成。
---第1部分:通用部分。目的在于规定各类电热和电磁处理装置的通用技术要求。
---第101部分:真空电热和电磁处理装置的通用要求。目的在于规定真空电热和电磁处理装置
的通用技术要求。
---第102部分:具有保护和反应性气氛的电热和电磁处理装置的通用要求。目的在于规定各类
该装置的通用技术要求。
---第2部分:电弧加热装置。目的在于规定电弧加热装置的特殊技术要求。
---第21部分:大型交流电弧炉。目的在于规定大型交流电弧炉的特殊技术要求。
---第22部分:真空重熔电弧炉。目的在于规定真空重熔电弧炉的特殊技术要求。
---第3部分:感应电热装置。目的在于规定感应电热装置的特殊技术要求。
---第31部分:中频无心感应炉。目的在于规定中频无心感应炉的特殊技术要求。
---第32部分:电压型变频多台中频无心感应炉成套装置。目的在于规定电压型变频多台中频无
心感应炉成套装置的特殊技术要求。
---第33部分:工频无心感应熔铜炉。目的在于规定工频无心感应熔铜炉的特殊技术要求。
---第34部分:晶体管式高频感应加热装置。目的在于规定晶体管式高频感应加热装置的特殊技
术要求。
---第35部分:中频真空感应熔炼炉。目的在于规定中频真空感应熔炼炉的特殊技术要求。
---第36部分:感应透热装置。目的在于规定感应透热装置的特殊技术要求。
---第37部分:超导直流感应透热装置。目的在于规定超导直流感应透热装置的特殊技术要求。
---第4部分:间接电阻炉。目的在于规定间接电阻炉的特殊技术要求。
---第41部分:网带式电阻加热机组。目的在于规定网带式电阻加热机组的特殊技术要求。
---第42部分:推送式电阻加热机组。目的在于规定推送式电阻加热机组的特殊技术要求。
---第43部分:强迫对流井式电阻炉。目的在于规定强迫对流井式电阻炉的特殊技术要求。
---第44部分:箱式电阻炉。目的在于规定箱式电阻炉的特殊技术要求。
---第45部分:真空淬火炉。目的在于规定真空淬火炉的特殊技术要求。
---第46部分:罩式电阻炉。目的在于规定罩式电阻炉的特殊技术要求。
---第47部分:真空热处理和钎焊炉。目的在于规定真空热处理和钎焊炉的特殊技术要求。
---第48部分:台车式电阻炉。目的在于规定台车式电阻炉的特殊技术要求。
---第49部分:自然对流井式电阻炉。目的在于规定自然对流井式电阻炉的特殊技术要求。
---第410部分:单晶炉。目的在于规定单晶炉的特殊技术要求。
---第411部分:电热浴炉。目的在于规定电热浴炉的特殊技术要求。
---第412部分:箱式淬火炉。目的在于规定箱式淬火炉的特殊技术要求。
---第413部分:实验用电阻炉。目的在于规定实验用电阻炉的特殊技术要求。
---第414部分:工业宝石炉。目的在于规定工业宝石炉的特殊技术要求。
---第415部分:铝材退火炉。目的在于规定铝材退火炉的特殊技术要求。
---第416部分:多晶硅铸锭炉。目的在于规定多晶硅铸锭炉的特殊技术要求。
---第417部分:碳化硅单晶生长装置。目的在于规定碳化硅单晶生长装置的特殊技术要求。
---第5部分:电热和电化学用等离子体设备。目的在于规定电热和电化学用等离子体设备的特
殊技术要求。
---第6部分:工业微波加热装置。目的在于规定工业微波加热装置的特殊技术要求。
---第7部分:具有电子枪的电热装置。目的在于规定具有电子枪的电热装置的特殊技术要求。
---第8部分:电渣重熔炉。目的在于规定电渣重熔炉的特殊技术要求。
---第9部分:高频介质加热设备。目的在于规定高频介质加热设备的特殊技术要求。
---第10部分:伴热系统。目的在于规定伴热系统的特殊技术要求。
---第11部分:电磁处理装置。目的在于规定电磁处理装置的特殊技术要求。
---第12部分:红外电热装置。目的在于规定红外电热装置的特殊技术要求。
本文件根据GB/T 10067.1-2019制定,针对超导直流感应透热装置的特点对 GB/T 10067.1-
2019的有关规定进行完善和补充。
电热和电磁处理装置基本技术条件
第37部分:超导直流感应透热装置
1 范围
本文件规定了超导直流感应透热装置的产品分类、技术要求、检验规则、标志、包装、运输和贮存以
及订购和供货,描述了对应的试验方法。
本文件适用于工作频率为3Hz~25Hz,对以低电阻率、非铁磁性金属及合金为主的坯料(或工件)
进行整体或局部加热的超导直流感应透热装置(以下简称“超导透热装置”)。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
GB/T 150.4-2011 压力容器 第4部分:制造、检验和验收
GB/T 2900.23 电工术语 工业电热装置
GB/T 2900.100 电工术语 超导电性
GB/T 5959.1-2019 电热和电磁处理装置的安全 第1部分:通用要求
GB 5959.3-2008 电热装置的安全 第3部分:对感应和导电加热装置以及感应熔炼装置的特殊
要求
GB/T 10066.1-2019 电热和电磁处理装置的试验方法 第1部分:通用部分
GB/T 10066.32-2021 电热和电磁处理装置的试验方法 第32部分:感应透热装置
GB/T 10067.1-2019 电热和电磁处理装置基本技术条件 第1部分:通用部分
GB/T 10067.3-2015 电热装置基本技术条件 第3部分:感应电热装置
GB/T 12604.6 无损检测 术语 涡流检测
GB/T 16895.2 低压电气装置 第4-42部分:安全防护 热效应保护
GB/T 18442.4-2019 固定式真空绝热深冷压力容器 第4部分:制造
JB/T 9691 电热设备 产品型号编制方法
3 术语和定义
GB/T 2900.23、GB/T 2900.100、GB/T 12604.6和GB/T 10066.32-2021界定的以及下列术语和
定义适用于本文件。
3.1
铁磁性 ferromagnetic
磁导率远大于1,能被磁化、导磁的材料特性。
3.2
非铁磁性 non-ferromagnetic
不具备铁磁性的材料特性。
3.3
超导线圈 superconductingcoil
按特定的结构和工艺将超导带材绕制而成的线匝。
3.4
由超导线圈及低温容器等附属构件组成,用于产生外磁场的装置。
3.5
临界电流 criticalcurrent
在超导线圈中,能视为几乎无阻流动的最大直流电流。
3.6
铁心 ferromagneticcore
由铁磁性材料制成,形成低磁阻磁通回路的部件。
3.7
由铁心及其加热气隙构成的闭合磁路。
3.8
通过超导磁体产生直流磁场,并通过机械动力装置使磁场和坯料(或工件)之间产生相对转动的一
种特殊感应加热装置。
注:该装置不需要半导体变频器提供交流电源,也不具有感应器和补偿电容器组成的负载谐振回路。
3.9
为坯料提供感应加热功率的所有坯料旋转电机的供电电路。
3.10
额定加热功率 ratedheatingpower
超导透热装置设计时规定并在铭牌上标出的,用于坯料感应透热的最大功率。
3.11
工作频率 workingfrequency
超导透热装置设计时规定并在铭牌上标出的,感应透热时坯料实际承受的磁感应强度周期变化的
频率。
注:工作频率主要根据坯料直径大小设定,根据工艺需要进行调整,通常以频率范围来表示。
3.12
旋转驱动部件 rotationdriver
驱动坯料在加热气隙中进行旋转所需的附属电气和机械机构组成的部件。
3.13
加热气隙 heatinggap
在形成磁通路的铁心中所预留的用于坯料加热作业的空气间隙。
3.14
额定运行条件下,铁心加热气隙几何中心处的磁感应强度。
3.15
装置正常运行时,磁场工作区域最大泄漏允许值。
3.16
超导线圈能够长期稳定运行在超导态时的温度。
3.17
超导线圈能够长期稳定运行的最大直流电流。
3.18
坯料经加热后出料时的温度均匀程度。
注:坯料温度均匀度以在坯料各测温点上测得的温度与坯料控温点温度的温差正负范围来表示,对圆柱形棒料用
径向温差和纵向温差来表示。
3.19
低温容器 cryostat
为超导磁体运行提供低温环境的容器。
3.20
工作节拍(加热节拍) takttime
加热一件坯料所需的时间。
3.21
工位 workingstation
坯料在加热工作时所占据的位置。
4 产品分类
4.1 品种和规格
超导透热装置按可同时加热的铁芯加热气隙数分为单工位、双工位和多工位;也可按坯料的材质:
铝、铜、钛等分类。
超导透热装置的产品系列规格应按照坯料的直径与长度尺寸进行划分。
坯料的直径系列范围:150mm~688mm(6in~27in)。
坯料的长度系列范围:300mm~1700mm(12in~67in)。
4.2 型号
超导透热装置的产品型号由下列部分组成,应符合JB/T 9691的规定。
GT
系列代号:感应透热装置(汉语拼音字母)
类型代号:超导直流(汉语拼音字母)
主要参数:每个超导磁体的工位数
主要参数:额定加热功率(kW)
主要参数:坯料材质代号[用元素符号表示:Al-铝(可省略)、
Cu-铜、Ti-钛]
主要参数:坯料尺寸[直径(cm)×长度(cm)]
企业代号(2个 ~3个字母)
4.3 主要参数
超导透热装置的主要参数有:
a) 总功率,单位为千瓦(kW);
b) 电源相数;
c) 电源频率,单位为赫兹(Hz);
d) 电源电压,单位为伏(V);
e) 额定加热功率,单位为千瓦(kW);
f) 坯料尺寸[直径(cm)×长度(cm)],单位为厘米(cm);
g) 额定频率,单位为赫兹(Hz);
h) 额定温度,单位为摄氏度(℃);
i) 坯料温度均匀度,单位为摄氏度(℃);
j) 生产率,单位为吨每小时(t/h);
k) 单位电耗,单位为千瓦时每吨(kWh/t);
l) 超导透热装置加热效率,%;
m) 冷却水压力,单位为兆帕(MPa);
n) 冷却水流量,单位为立方米每小时(m3/h);
o) 气隙中心磁感应强度,单位为特斯拉(T);
p) 工作区域磁泄漏限值,单位为特斯拉(T);
q) 外型尺寸,单位为毫米(mm);
r) 总质量,单位为吨(t)。
在产品标准中可根据产品特点对上述主要参数项作必要的增删。
5 技术要求
5.1 设计要求
5.1.1 一般要求
超导透热装置应符合GB/T 10067.1-2019和GB/T 10067.3-2015中第5章的有关规定及以下
补充规定,当这些文件的规定与本文件有差异时,以本文件为准。
5.1.2 总体设计
超导透热装置主要由超导磁体系统、机械传动系统、冷却系统、坯料传送机构、感应加热主电路、电
气控制与监测系统及辅助设备等组成。
超导透热装置的设计应在满足生产率的前提下确保坯料温度均匀度,应合理选择装置的额定加热
功率和工作频率、合理设计超导磁体和机械传动系统。
超导透热装置的设计宜重点考虑控制系统与旋转电机、间隙调整及温度控制的协调性,以及对工件
温度进行快速准确的测量和控制,防止工件欠温、过热和过烧。
5.1.3 超导磁体
5.1.3.1 一般要求
超导磁体应可靠、稳定地在铁心的加热气隙内提供满足5.4.5要求的磁感应强度和满足5.4.6坯料
温度均匀性要求的磁场分布。该磁感应强度应能通过控制超导线圈直流电流来调节并维持恒定。
5.1.3.2 超导线圈及其制冷设备
通过超导线圈的电流不应超过临界电流的80%。
应根据超导线圈的工作温度高低、尺寸大小和形状选择合适的冷却方式,宜釆用传导冷却方式。制
冷机的压缩机应配置循环冷却水设施,其冷却介质、制冷能力和超导线圈的真空低温容器隔热效果应满
足超导材料对工作温度的要求。
低温容器应采用无磁不锈钢制作,以满足超导磁体在低温环境下长期稳定工作。
应对超导线圈的电流及其工作温度进行实时监控,确保其在规定的条件下稳定工作。
5.1.4 铁心
铁心的设计应与超导线圈和制冷设备相匹配。对于多工位铁心,其磁路由主磁路和分磁路组成,分
磁路数同工位数。铁心宜釆用模块化设计,以便搬运和在用户现场起吊组装,组装面应平整并接触
紧密。
铁心的截面可为圆形、矩(方)形、椭圆形和跑道形等,形状应与超导线圈和加热气隙的形状相匹配。
铁心模块宜釆用电工纯铁厚板拼焊制成;中间圆铁心可采用硅钢片卷绕制成,外部使用低碳钢板绕包
箍紧。
加热气隙的三维尺寸应与最大坯料尺寸相适应,并留有适当余量。加热气隙的形状和尺寸应可局
部调整以满足坯料温度均匀度的要求。邻近加热气隙铁心的内外表面宜加防热辐射和碰撞的保护
层,以提高相关模块的使用寿命。
5.1.5 机械传动系统
5.1.5.1 一般要求
机械传动系统主要由主电机、传动系统、底座和制动装置等组成,用于坯料的夹持、旋转和移动,其
驱动和传动机构应能整体滑动以适应不同长度的坯料。
5.1.5.2 主电机
主电机用于驱动坯料在铁心加热气隙的直流磁场中旋转并为坯料提供感应加热所需的热能,其额
定功率应大于坯料所需的加热功率。
主电机应能为坯料提供与坯料转速相关的力矩,其输出转矩特性应与坯料的负载转矩特性相匹
配,即驱动电机的配置宜考虑:在坯料起动阶段,尖峰转矩较大,转速较低,所需功率较小;而在加热阶
段,转矩较小、转速较高,所需功率较大且用于转化为坯料的感应加热功率。因此,对大坯料,可在坯料
两端同时配置规格不同的主、副电机,起动阶段两电机同时工作;而在加热阶段,仅功率较大的主电机工
作。对小坯料,可采用单端驱动。
驱动电机采用三相感应电机或永磁同步电机,由半导体变频器供电,可实施变频调速,当甚低频的
变频器有难度时,可在驱动电机后增设减速箱。
5.1.5.3 传动系统
传动系统由主轴箱、液压顶紧装置和坯料夹具组成,其作用是可靠、方便地夹持坯料并将电机的旋
转扭力平稳地传递到被加热坯料上。
主轴箱为主轴提供运转所需的轴承组和水冷轴承套。主轴箱宜适当远离铁心加热间隙,以避免磁
场和坯料加热的影响。
坯料夹持采用液压顶紧装置,该装置经由主轴箱的轴承传递给主轴顶紧坯料。
夹具用于径向定位坯料,其结构应避免坯料跳动位移。夹具宜采用非铁磁性耐热钢制作并在结构
设计上尽量降低自身被感应加热的影响。
因此,传动系统运行时同时承受大扭矩、高推力和长臂传动的恶劣工况,为确保其长期可靠运行,与
常规传动设计相比,宜:
---加大主轴和相关零件的规格并选用较好材质,轴颈处的结构宜减轻应力集中;
---合理确定液压推力并选用能承受大推力的轴承作为主轴轴承,相应增加主轴箱体的刚性和
强度;
---采用其他更好的坯料夹持方式,控制偏心跳动量。
5.1.6 冷却系统
冷却系统涉及制冷机的压缩机、铁心、机械传动系统等部分,它们应符合GB/T 10067.1-2019中
5.1.4及以下补充规定。
a) 传动机械轴承的冷却应采用油循环直冷或水套导冷方式。
b) 机械部件采用润滑油循环直冷的,现场安装完成后应进行油压试验。整个油冷系统不应有漏
油、渗油现象。进油口装有油压继电器的,进油压力不低于0.2MPa,进油温度不超过40℃。
c) 机械部件采用水套导冷的,现场安装完成后应进行水压试验。整个冷却系统不应有漏水、渗水
现象。进水口装有水压继电器的,进水压力不低于0.2MPa,进水温度为5℃~35℃。
5.1.7 坯料传送机构
坯料传送机构应能自动、有序地将坯料传送进铁心加热气隙部位,并将已透热的合格坯料传送至热
成型机,将不合格品传送至规定存放处。
5.1.8 设备主电路
5.1.8.1 一般要求
设备主电路由变频器供电电源和连接电路组成。设备主电路应符合GB/T 10067.1-2019中5.1.8
和GB/T 10067.3-2015中5.2.2的规定以及5.1.8.2的补充规定。
5.1.8.2 变频器供电电源
变频器供电电源规定如下:
a) 主电路的电机宜采用变频调速方式,调频范围为0Hz~电机额定频率之间;
b) 主电路稳定度要求电压波动范围不应超过±10%;
c) 功率调节要求电机在额定频率下运行,功率输出变频器可智能调节;
d) 宜增加变频器输入输出电抗器、合理布线、主电路设备单独接地等措施,减少运行中谐波对电
......
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