中周波誘導炉の動作原理とは？効率的な金属溶解の説明

中周波誘導炉は電磁誘導の原理で作動し、金属を効率的に加熱・溶解します。三相交流電力を直流に変換し、IGBT誘導炉のようなインバーターシステムを使用して中周波交流（通常200～2500Hz）に戻します。 IGBT誘導炉 .この電流は水冷された銅コイルを通過し、金属チャージに渦電流を誘導する交番磁場を発生させる。これらの電流はジュール加熱によって熱を発生させ、磁場は均一な溶解のための攪拌作用ももたらします。コンパクトな設計、精密な温度制御、エネルギー効率により、鉄鋼から非鉄合金まで、さまざまな金属の溶解に最適です。

ポイントを解説

1. 電力変換プロセス

   • 三相交流電力をまず直流に整流する。
   • インバーター回路（通常はIGBTベース）がDCを中周波AC（200～2500Hz）に変換する。
   • この変換により、加熱パラメーターの精密な制御が可能になる

2. 電磁誘導メカニズム

   • 誘導コイルに中周波交流が流れる
   • 急速な交番磁界を作る（1秒間に200～2500回反転する）
   • ファラデーの法則：変化する磁場が導電性物質に渦電流を誘起する

3. ジュール加熱効果

   • 渦電流が金属電荷の電気抵抗に出会う
   • I²R加熱（ジュール効果）により、溶融が起こるまで温度が上昇する。
   • 加熱は表面だけでなく、電荷体積全体で起こる

4. 電磁攪拌

   • 磁場によるローレンツ力が溶融金属の循環を生み出す
   • 均一な温度と合金組成を確保
   • 温度勾配の低減と冶金品質の向上

5. 周波数に関する考察

   • 中周波（200-2500Hz）が最適なバランスを提供する：
     • 高周波システムよりも深い浸透
     • ライン周波数システムよりも効率的な加熱
   • 浸透深さは周波数に反比例する（表皮効果）

6. システム構成

   • 整流器とIGBTインバーターを備えた電源
   • 水冷銅誘導コイル
   • 耐火物で覆われたルツボ（特定の金属用に材料が選択されている）
   • 力率改善用コンデンサーバンク
   • コイルと電子機器の冷却システム
   • プロセス制御および監視システム

7. 操作上の利点

   • 精密な温度制御による迅速な溶解
   • 高いエネルギー効率（熱損失の低減）
   • クリーンな運転（燃焼副生成物がない）
   • 真空または保護雰囲気下での柔軟な操作
   • 鉄および非鉄金属の両方に最適

8. 材料に関する考慮事項

   • 異なる金属には、特定のるつぼ材料が必要です：
     • 鋼およびニッケル合金用アルミナ
     • 高温用ジルコニア
     • 特定の非鉄金属用グラファイト
   • 周波数選択はチャージサイズに基づく加熱効率に影響

中周波誘導炉は、電磁原理と最新のパワーエレクトロニクスを組み合わせることで、従来の溶解方式を大きく進化させ、多用途で効率的な溶解ソリューションを実現しました。

概要表

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