鑄銅加熱器加熱以其清潔、高效和方便性逐漸成為現(xiàn)代工業(yè)加熱中的主流方式。在某些場合下實現(xiàn)精確的溫度分布是非常重要的。但是因鑄銅加熱器加熱過程的復(fù)雜性和裝置本身的缺陷，實現(xiàn)理想的溫度分布卻又是十分困難的。
我們通過詳細討論了在鑄銅加熱器加熱中實現(xiàn)梯度目標溫度分布的方法。加熱物體的位置對溫度分布的實現(xiàn)至關(guān)重要。為確定某一結(jié)構(gòu)尺寸加熱器和某一溫度分布對應(yīng)的最佳加熱位置，首先明確了同一電壓下加熱物體渦流和空載磁場的近似正比例關(guān)系，從而將研究的思路轉(zhuǎn)為對空載磁場的討論；然后根據(jù)目標溫度分布求出空載磁場的目標分布及其目標函數(shù)，并求每一位置對應(yīng)下的實際空載磁場和目標磁場的差值的最小值，然后比較不同位置下的差值最小值，具有最小差值的位置為最優(yōu)加熱位置。最后將該方法和軟件仿真結(jié)果對比驗證了方法的正確性。
在理想加熱位置下，求取目標溫度分布的控制電壓分為兩個步驟。建立物理模型得出電壓初值。把外部加熱線圈和加熱物體看成若干個螺線管，用軟件求出各螺線管參數(shù)。然后根據(jù)它們之間的電磁關(guān)系合并為三個外部加熱螺線管和三個內(nèi)部等效螺線管，或者直接把加熱線圈和加熱物體各等效為三個螺線管。然后根據(jù)溫度分布和渦流的關(guān)系推導(dǎo)出內(nèi)部等效螺線管的等效電流。利用各螺線管之間的自感和互感關(guān)系推導(dǎo)出控制電壓關(guān)于內(nèi)部等效電流的表達式，進而估算出控制電壓。優(yōu)化初值得出最終控制電壓。
該過程有兩個方法，一個是以目標溫度分布為目標，以電壓和為變量在仿真軟件中利用優(yōu)化算法來求取最佳控制電壓，該方法一般迭代次數(shù)較多，所需時間較長；一個是建立手動調(diào)整的數(shù)學規(guī)則，即先求出溫度變化量和電壓調(diào)整量的關(guān)系式，由所需要調(diào)整的溫度增量確定下步的電壓調(diào)整量，實踐表明調(diào)整三次左右就能實現(xiàn)目標分布。另外，為了減小軸向溫度起伏和心表溫差增加了冷卻時間。并將冷卻時間和控制電壓一起作為優(yōu)化變量。它不僅有利于目標溫度的實現(xiàn)，有時候還是必不可少的。
