抵抗炉
抵抗炉は、導体を流れる電流によって発生するジュール熱を熱源とする電気炉です。電気加熱の方法によって、抵抗炉は直接加熱と間接加熱の2種類に分けられます。直接加熱抵抗炉では、電流が材料に直接流れます。電気加熱力が材料自体に集中するため、材料は急速に加熱され、鍛造ビレットの加熱など、急速加熱が必要なプロセスに適しています。このタイプの抵抗炉は、材料を非常に高温に加熱できます。たとえば、炭素材料の黒鉛化電気炉では、材料を2500度以上に加熱できます。直接加熱抵抗炉は、真空抵抗加熱炉または保護ガス抵抗加熱炉として使用できます。粉末冶金では、タングステン、タンタル、ニオブなどの製品の焼結によく使用されます。このタイプの炉を加熱に使用する場合は、次の点に注意する必要があります。
①材料の均一加熱を確実にするために、材料の各部分の導電断面積と導電率が一定であることが必要である。
工業用抵抗炉
工業用抵抗炉
②材料自体の抵抗が比較的小さいため、必要な電熱出力を達成するには、動作電流がかなり高くなります。そのため、送信電極と材料との接触が良好で、アーク放電や材料の燃焼を回避できます。また、回路損失を減らすために、送信バスバーの抵抗は小さくする必要があります。
ほとんどの抵抗炉は間接加熱抵抗炉であり、電気加熱体と呼ばれる電気熱変換を実現するために特別に設計された抵抗体が装備されており、炉内の材料に熱エネルギーを伝達します (図 1: 間接加熱抵抗炉)。
エレクトロスラグ再溶解
このタイプの電気炉殻は鋼板で作られており、炉の内側はセラミックファイバーなどの耐火材で内張りされ、内部に材料が配置されています。
最も一般的に使用される発熱体は、鉄クロムアルミニウム発熱体、ニッケルクロム発熱体、炭化ケイ素棒、モリブデンジシリサイド棒、およびシリコンカーボン棒とジルコニウムジホウ化物セラミック複合発熱体です。必要に応じて、炉内の雰囲気を通常の雰囲気、保護雰囲気、または真空にすることができます。一般的な電源電圧は220ボルトまたは380ボルトであり、必要に応じて、調整可能な電圧の中間変圧器を構成する必要があります。小型炉（<10 kW) single-phase power supply, large furnace three-phase power supply. For materials with a single variety and large batch size, continuous furnace heating is recommended. Resistance furnaces with furnace temperatures below 700 □ are mostly equipped with blowers to enhance heat transfer inside the furnace and ensure uniform heating. A resistance furnace used for melting fusible metals (lead, lead bismuth alloys, aluminum, magnesium and their alloys, etc.), which can be made into a crucible furnace; Alternatively, it can be made into a reflective furnace with a molten pool, and an electric heating element can be installed on the top of the furnace. An electric slag furnace is a resistance furnace that converts slag into electric heating.
誘導炉の紹介
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。誘導炉の基本構成は、銅管を巻いた誘導コイルです。誘導コイルの両端に交流電圧を印加して交流電磁場を発生させます。誘導コイル内に導電性材料を配置すると、電磁誘導により材料に渦電流が発生します。抵抗の作用により、電気エネルギーが熱エネルギーに変換され、材料が加熱されます。したがって、誘導炉は直接加熱抵抗炉とも考えられます。
誘導炉の特徴は、加熱された材料内で変換された電気加熱電力（電流分布）が非常に不均一であり、表面が最も大きく中心が最も小さいことです。これは表皮効果として知られています。誘導加熱の電気加熱効率を向上させるには、電源周波数を適切にする必要があります。小型の溶解炉や材料の表面加熱には高周波電力を使用し、大型の溶解炉や材料の深部浸透加熱には中周波または商用周波電力を使用する必要があります。誘導コイルは、かなりのインダクタンスを持つ負荷であり、その力率は一般に非常に低いです。力率を改善するために、誘導コイルは通常、共振コンデンサと呼ばれる中周波または高周波コンデンサと並列に接続されます。誘導コイルと材料の間のギャップは小さくする必要があります。誘導コイルは角形の銅管で作られ、管内は水冷されている必要があります。誘導コイルのターン間ギャップは可能な限り小さく、絶縁は良好である必要があります。 誘導加熱装置は主に鋼、銅、アルミニウム、亜鉛などの加熱と鋳造に使用されます。加熱が速く、燃焼損失が少なく、機械化と自動化が高く、自動操作ラインでの構成に適しています。
コア誘導炉
産業界で使用されている誘導溶解炉には、るつぼ炉（コアレス誘導炉）と溝炉（コア付き誘導炉）があり、図2に誘導炉本体の概略図を示します。るつぼは耐火物または鋼でできており、容量は数キログラムから数十トンに及びます。溶解特性は、るつぼ内の溶融金属が電気力を受けて溶融池の液面を突き出させ、溶融金属が液面の中心から周囲に流れ、循環流を引き起こすことです。この現象は電気効果と呼ばれ、溶融物の組成を均一にすることができます。欠点は、スラグが周辺に集まり、被覆率が悪いことです。溝炉と比較して、るつぼ炉は操作が柔軟で、溶解温度が高いですが、力率が低く、消費電力が大きいです。溶解溝炉のセンサーは、鉄心、誘導リング、および溶解溝炉ライニングで構成されています。 溶融溝は、溶融材料が充填され、溶融プールに接続された1つまたは2つの帯状の環状溝です。原理的には、トレンチ炉は、二次側に1ターンのコイルと短絡回路のみを備えた鉄心変圧器と見なすことができます。誘導電流が溶融溝に流れ、電気加熱変換を実現します。
生産においては、各炉の金属溶解が完了した後、溶融池を空にすることはできません。そうしないと、乾燥しやすくなります。次の炉の開始溶融物として、溶融物の一部を残しておく必要があります。溶融溝の温度は溶融池の温度よりも高く、溶融流の浸食も受けるため、溶融溝炉のライニングは損傷を受けやすくなります。メンテナンスの利便性のため、現代の炉センサーは簡単に交換できるアセンブリになっています。溶解炉の容量は数百キログラムから百トン以上に及びます。溶解炉は電源周波数に電力を供給し、磁気経路としてシリコン鋼板製の鉄心を使用しているため、電気効率と力率はどちらも高くなります。溶解炉は主に鋳鉄、銅、亜鉛、真鍮などの溶解に使用されます。また、溶融材料を保管および加熱するための混合炉としても使用できます。
アーク炉
アークの熱効果を利用して金属などを溶かす電気炉（図3 アーク炉の種類）。加熱方式には、間接加熱電気アーク炉の3種類があります。
アーク炉
材料に触れることなく、2つの電極間にアークを発生させ、熱放射によって材料を加熱します。このタイプの炉は騒音が大きく、効率が低いため、徐々に廃止されつつあります。直接加熱する電気アーク炉。
電極と材料の間にアークが発生し、材料が直接加熱されます。
製鋼用の三相電気アーク炉は、最も一般的に使用されている直接加熱電気アーク炉です。サブマージアーク炉は、還元炉またはサブマージアーク炉とも呼ばれます。電極の一端が材料層に埋め込まれ、材料層の内部にアークを形成し、材料層自体の抵抗を使用して材料を加熱します。一般的には、フェロアロイの製錬に使用されます。
真空アーク炉
真空炉体内で電気アークを利用して金属を直接加熱・溶解する電気炉です。炉内のガスは薄く、主に溶融金属の蒸気を利用してアークを発生させます。アークを安定させるために、通常は直流電流を供給します。製錬特性により、金属再溶解炉と鋳造炉に分けられます。製錬過程で電極が消費（溶解）されるかどうかにより、自己消費炉と非自己消費炉に分けられます。工業用途のほとんどは自己消費炉です。真空アーク炉は、特殊鋼、チタン、モリブデン、ニオブなどの活性金属や耐火金属の溶解に使用されます。
アーク加熱はアーク抵抗加熱とみなすことができます。安定したアーク抵抗は、炉の正常な生産に必要な条件です。ACアーク炉は通常、商用周波数の電気を使用します。アークを安定させるためには、炉の電源回路に適切なインダクタンスが必要です。しかし、インダクタンスが存在すると、力率と電気効率が低下する可能性があります。電流周波数を下げることは、ACアーク炉を開発する方法です。アーク抵抗値は非常に小さく、必要な熱を得るために、炉はかなりの動作電流を必要とします。したがって、過度の回路損失を避けるために、炉の短絡ネットワークの抵抗はできるだけ小さくする必要があります。三相アーク炉の場合、三相負荷の不均衡を避けるために、三相のインピーダンスが同じになるようにする必要があります。
プラズマ炉
作動ガスがイオン化して発生するプラズマを利用して加熱や溶解を行う電気炉。プラズマを発生させる装置は、通常プラズマガンと呼ばれ、アークプラズマガンと高周波誘導プラズマガンの2種類があります。作動ガスはプラズマガンに導入され、プラズマガンにはアークまたは高周波（5-20 MHz）電界を発生させる装置が装備されています。その作用により作動ガスがイオン化され、電子、正イオン、ガス原子と分子の混合物からなるプラズマが発生します。等距離
電子ビーム炉
プラズマガンのノズルから娘体が噴出した後、高速で高温のプラズマアーク炎が形成され、その温度は一般的なアークよりもはるかに高くなります。最も一般的に使用される作業ガスはアルゴンです。アルゴンはイオン化しやすい単原子ガスであり、材料を保護できる不活性ガスです。作業温度は20000℃まで達します。特殊鋼、チタンおよびチタン合金、超伝導材料などを溶解するために使用されます。炉の種類には、水冷式銅晶析炉、中空陰極炉、誘導加熱式プラズマ炉、耐火ライニング付きプラズマ炉などがあります。