An 誘導溶解炉誘導加熱炉は、材料の誘導加熱効果を利用して加熱または溶解する電気炉です。誘導加熱炉の主な構成要素は、センサー、炉本体、電源、コンデンサ、および制御システムです。
誘導炉の主要構成要素には、センサー、炉本体、電源、コンデンサ、および制御システムが含まれる。
誘導炉内で交流電磁場を作用させることにより、材料内部に渦電流が発生し、加熱または溶融効果が得られます。この交流磁場の攪拌効果により、炉内の材料の組成と温度は比較的均一になります。鍛造時の加熱温度は1250℃、溶融時の温度は1650℃に達します。
誘導炉は、大気中で加熱または溶解できるだけでなく、真空中やアルゴン、ネオンなどの保護雰囲気中でも加熱または溶解でき、特殊な品質要件を満たすことができます。誘導炉は、軟磁性合金、高抵抗合金、白金族合金、耐熱合金、耐腐食合金、耐摩耗合金、純金属の浸透または溶解において優れた利点を有しています。誘導炉は通常、誘導加熱炉と溶解炉に分けられます。
誘導コイルによって発生する誘導電流を利用して材料を加熱する電気炉。金属材料を加熱する場合は、耐火材料製のるつぼに入れ、非金属材料を加熱する場合は、黒鉛るつぼに入れます。交流の周波数を上げると、誘導電流の周波数もそれに合わせて上がり、発生する熱量が増加します。誘導炉は加熱が速く、高温になり、操作や制御が容易で、加熱過程における材料の汚染が少なく、製品の品質が保証されます。主に特殊な高温材料の溶解に使用されますが、溶融物からの単結晶成長のための加熱・制御装置としても使用できます。
製錬炉は、芯入り誘導炉と芯なし誘導炉の2種類に分けられる。
コア付き誘導炉は、誘導コイルを貫通する鉄心を備え、商用周波数電源で駆動されます。主に鋳鉄、真鍮、青銅、亜鉛などの各種金属の溶解・絶縁に使用され、電気効率は90%以上です。廃炉材を有効活用でき、溶解コストが低く、最大炉容量は270トンです。
無芯誘導炉は、誘導器を貫通する鉄心がなく、商用周波数誘導炉、三周波誘導炉、発電機セット中周波誘導炉、サイリスタ中周波誘導炉、高周波誘導炉に分類される。
補助機器
中周波誘導炉の完全な設備は、電源および電気制御部、炉本体部、伝動装置、および水冷システムから構成される。
動作原理
誘導コイルに交流電流が流れると、コイルの周囲に交流磁場が発生し、炉内の導電性材料は、この交流磁場の作用によって誘導電位を発生する。炉内材料の表面の一定の深さに電流（渦電流）が発生し、この渦電流によって炉内材料が加熱・溶融される。
（１）加熱速度が速く、生産効率が高く、酸化や脱炭が少なく、材料費と鍛造金型費を削減できる。
中周波誘導加熱の原理は電磁誘導であるため、熱は加工対象物自体の中で発生します。中周波電気炉を使用すれば、専門の炉作業員が事前に炉の焼成や密封作業を行う必要がなく、一般の作業員でも10分後には鍛造作業を再開できます。停電や機器の故障によって石炭炉で加熱されたビレットが無駄になる心配もありません。
この加熱方法は加熱速度が速いため、酸化が非常に少ない。石炭燃焼式加熱方法と比較して、鍛造品1トンあたり少なくとも20～50キログラムの鋼材を節約でき、材料利用率は95％に達する。
均一な加熱と中心部と表面の温度差の最小化により、この加熱方法は鍛造における鍛造金型の耐用年数を大幅に向上させ、鍛造品の表面粗さも50μm未満に抑えられます。
（２）優れた労働環境、労働者の労働環境と企業イメージの向上、無公害、低エネルギー消費
石炭ストーブと比較して、誘導加熱炉は、灼熱の太陽の下で石炭ストーブ特有の熱や煙にさらされることがなくなり、環境保護部門の様々な要求を満たしています。同時に、企業の対外イメージと鍛造業界の将来の発展傾向を確立するものです。
（３）均一な加熱、中心部と表面の温度差の最小化、および高い温度制御精度
誘導加熱は、加工対象物内部で熱を発生させるため、均一な加熱が可能となり、中心部と表面の温度差を最小限に抑えることができます。温度制御システムを適用することで、精密な温度制御を実現し、製品の品質と合格率を向上させることができます。
電源周波数
工業用周波数誘導炉は、工業用周波数電流（50Hzまたは60Hz）を電源とする誘導炉です。工業用周波数誘導炉は、広く普及している製錬設備となっています。主に、ねずみ鋳鉄、可鍛鋳鉄、ダクタイル鋳鉄、合金鋳鉄の製錬炉として使用されます。また、絶縁炉としても使用されます。同様に、商用周波数誘導炉は、鋳造生産の分野においてキュポラ炉に取って代わりつつあります。
キュポラ炉と比較して、工業用高周波誘導炉は、溶銑の組成や温度の制御が容易、鋳造品中のガスや介在物の含有量が少ない、環境汚染がない、省エネルギー、作業環境の改善など、多くの利点があります。そのため、近年、工業用高周波誘導炉は急速に発展しています。
工業用高周波誘導炉の装置一式は、主に4つの部分から構成されています。
1. 炉本体部分
鋳鉄製錬用工業用高周波誘導炉の本体は、2つの誘導炉（1つは製錬用、もう1つはバックアップ用）、炉蓋、炉枠、傾斜炉油シリンダー、および炉蓋の可動開閉装置で構成されている。
2. 電気部品
電気部分は、電力変圧器、主接触器、平衡リアクトル、平衡コンデンサ、補償コンデンサ、および電気制御コンソールで構成されています。
3. 水冷システム
冷却水システムは、コンデンサ冷却、インダクタ冷却、およびフレキシブルケーブル冷却を含む。冷却水システムは、ウォーターポンプ、循環水槽または冷却塔、および配管バルブで構成される。
4. 油圧システム
油圧システムは、オイルタンク、オイルポンプ、オイルポンプモーター、油圧配管およびバルブ、油圧操作プラットフォームから構成される。
中周波数
電源周波数が150～10000Hzの範囲にある誘導炉は中周波誘導炉と呼ばれ、その主周波数は150～2500Hzの範囲にある。国内の小周波誘導炉の電源周波数は、150Hz、1000Hz、2500Hzの3種類がある。
中周波誘導炉は、高品質の鋼および合金の製錬に適した特殊な冶金装置です。作業率誘導炉と比較して、以下の利点があります。
（１）溶解速度が速く、生産効率が高い。中周波誘導炉は電力密度が高く、鋼材１トンあたりの電力構成は工業用周波数誘導炉よりも約２０〜３０％高い。そのため、同じ条件下では、中周波誘導炉の溶解速度は速く、生産効率が高い。
（２）高い適応性と柔軟な使用性。中周波誘導炉の各炉では溶鋼を完全に排出できるため、鋼種の変更が容易です。しかし、工業用周波数誘導炉の各炉では溶鋼を完全に排出することはできず、次の炉の起動のために溶鋼の一部を保持する必要があります。そのため、鋼種の変更は容易ではなく、単一種類の鋼の製錬にのみ適しています。
（３）電磁攪拌効果は良好である。鋼液が受ける電磁力は電源周波数の平方根に反比例するため、中周波電源の攪拌力は商用周波数電源の攪拌力よりも小さい。鋼中の不純物の除去、均一な化学組成、均一な温度に関しては、中周波電源の攪拌効果は比較的良好である。商用周波数電源の過剰な攪拌力は、鋼が炉内張りに及ぼす摩耗力を増加させ、精錬効果を低下させるだけでなく、るつぼの寿命も低下させる。
（４）起動が容易。中周波電流の表皮効果は商用周波数電流の表皮効果よりもはるかに大きいため、中周波誘導炉の起動時に炉材に特別な要件はありません。装填後、すぐに加熱できます。一方、工業用周波数誘導炉は、加熱を開始するために専用の開口部ブロック（るつぼの高さの約半分、例えば鋳鋼や鋳鉄など）が必要で、加熱速度が非常に遅いです。そのため、周期運転の条件下では、中周波誘導炉が主に使用されます。起動が容易なもう１つの利点は、周期運転中に電力を節約できることです。
中周波炉加熱装置は、小型軽量、高効率、優れた熱処理品質、そして良好な環境といった利点を有しています。石炭炉、ガス炉、石油炉、および従来の抵抗炉に急速に取って代わりつつあり、新世代の金属加熱装置です。
上記のような利点から、中周波誘導炉は近年、鋼鉄や合金の製造に広く用いられており、特に周期操業を行う鋳造工場において、鋳鉄の製造においても急速に発展している。
投稿日時：2024年3月13日
