به صورت ساده، کوره القایی یعنی کوره الکتریکی که گرمای آن توسط برق تامین میگردد. به عبارتی عبور جريان از يك سيم پيچ و استفاده از ميدان مغناطيسي براي ايجاد جريان در هسته سيم پيچ ، اساس كار كوره هاي القايي را تشكيل مي دهد استفاده از این کوره های القایی به عصر معاصر و همین چند دهه گذشته مربوط بوده و با توجه به کاربرد آن از ابعاد و وزن کوچک مانند یک کیلو تا ابعاد و سایزهای بزرگ چندین تنی استفاده میگردد.

در سال 1831 ميلادي مايكل فارادي (Faraday) با ارائه اين مطلب كه اگر از سيم پيچ اوليه اي جريان متغيري عبور كند ، در سيم پيچ ثانويه مجاورش نيز جريان القاء ميشود ، تئوري گرمايش القايي را بنا نهاد. علت اصلي اين پديده القاء ، تغييرات شار در مدار بسته ثانويه است كه از جريان متناوب اوليه ناشي ميشود. نزديك به يكصد سال اين اصل در موتورها، ژنراتورها، ترانسفورماتورها، وسايل ارتباط راديويي و … بكار گرفته مي شد و هر اثر گرمايي در مدارهاي مغناطيسي به عنوان يك عنصر نا مطلوب شناخته مي شد .

حال چرا باید از کوره القائی استفاده کرد ؟ دلایل مختلفی وجود دارد. كوره هاي القايي در مقايسه با كوره هاي سوخت فسيلي داراي مزاياي فراواني از جمله دقت بيشتر، بازده بالا، گرمایش سریع،  تميزي و کنترل دقیق گرما، تلفات گرمايي كمتر و … است. تنظیم قدرت و دما ساده و راحت است و دامنه آن گسترده است که می تواند دمای مورد نیاز برای فلز را با دقت کنترل کند. عمل همزن الکتریکی فولاد مذاب در بوته، واکنش متالورژیکی بین فولاد مذاب و سرباره را تسریع می‌کند و می‌تواند باعث حذف اجزاء و گازهای غیر فلزی شود و همچنین منجر به همگن شدن دما و مواد شیمیایی می‌شود. میزان بازیابی عناصر آلیاژی بالاست. در مواردی که فولاد مذاب به خوبی اکسیده شده باشد، می توان عناصر آلیاژی به راحتی اکسید شونده را اضافه کرد. سطح واحد کویل کوره القایی کوچک است، به طوری که عناصر آلیاژی کمتر می سوزند و نرخ بازیابی بالا است. ذوب را می توان در خلاء یا در فضای مساعد برای ذوب انجام داد. به همین دلیل کوره القایی به انتخاب اول در کاربردهای صنعتی، آزمایشگاهی و خانگی تبدیل شده است. همچنين در كوره هايي كه در آنها از روشهاي ديگر ، غير القاء استفاده مي شود ، اندازه كوره بسيار بزرگ بوده و زمان راه اندازي و خاموش كردن آنها طولاني است.

پیشرفت‌های صورت گرفته در فناوری‌ تولید کوره القایی از جمله الکترونیک قدرت، تکنیک‌های کنترل و طراحی دستگاه‌ های مغناطیسی، ساخت کوره القایی با هزینه مناسب و کیفیت بالا را ممکن می‌کند. به همین دلیل است که این فناوری در عصر معاصر، در حوزه‌های فراوانی استفاده می‌شود.

و از اشکالات استفاده از کوره القایی می توان به این دو مورد اشاره کرد، پیچیدگی دستگاه ها به دلیل رنج فرکانسی وسیع که هزینه اولیه نسبتاٌ بالایی را برای خرید کوره القایی ایجاد میکند و دوم اینکه سرباره را نمی توان با القاء گرم کرد فقط می تواند توسط فولاد مذاب گرم شود بنابراین دمای پایین سرباره نسبت به مذاب زیر آن در بعضی مواقع باعث ایجاد حادثه می شود.

     كاربرد گرماي القائي درصنعت

ذوب فلزات مختلف ، مانند فولاد ، چدن ، مس ، آلومينيم ، برنج و … درصنايع ريخته گري .

پيش گرم كردن شمش درصنايع آهنگري ( فورج) ، جهت گرم كردن وشكل دادن قطعات مختلف به وسيله پرس ، نورد و …

سخت كاري درصنايع ماشين سازي ، جهت سخت كاري سطحي قطعات ، مانند چرخ دنده ميل لنگ ، ميل پولس و…

كوره هاي آزمايشگاهي ، جهت آلياژ سازي واندازه گيري تنش ، خمش وكشش دردرجه حرارت معين قطعات و…

سخت كاري موضعي , جوشكاري موضعي وجوشكاري قطعات خاص

انواع کوره های القایی

 در چند دهة اخير توجه متخصصين و دست اندركاران كوره سازي به استفاده از انرژي الكتريكي در اين زمينه جلب شد و نسل جديدي از كوره هاي الكتريكي بوجود آمد كه از اين ميان به دو مدل از كوره هاي ذوب مي توان اشاره نمود:

1-كوره­هاي قوس الكتريك

2- كوره هاي القايي

كوره هاي قوس الكتريك براي ذوب فولاد و به منظور فولادسازي مورد استفاده قرار مي گيرد كه فعلاً بحث درباره آن مورد نظر نيست. اما درباره كوره هاي القايي و يا به عبارتي تكنولوژی گرمايش القايی، زمينة بحث بسيار گسترده و عميق است كه مختصري درباره آن صحبت مي كنيم:

تكنولوژي گرمايش القايي در واقع توليد حرارت توسط ميدان متغير مغناطيسي قوي است كه توسط سيستمهاي مختلفي قابل توليد است. در گذشته اين ميدانها را توسط ژنراتورهاي ديناميكي توليد مي كردند. بدين شكل كه يك ژنراتور فركانس متوسط را با يك موتور سه فاز كوپل مي كردند و با اضافه كردن يكسري خازن در مدار رزونانس، جريان هاي متغيري را در داخل كويل گرمكن بوجود مي آوردند. بر اين مبنا حرارت در قطعه ی قرارداده شده در كويل بوجود مي آمد. با پيشرفت تكنولوژي “الكترونيك قدرت” و ساخته شدن سوئيچ هاي سريع و قوي، نسل جديدي از ژنراتورها بوجود آمد كه اصطلاحاً به آنها ژنراتورهاي استاتيكي گفته مي شود. در اين نوع ژنراتورها حركت مكانيكي وجود ندارد. به اضافه اينكه كنترل قدرت ژنراتور بسيار دقيقتر و كامل تر ميسر است.

نكتة مهم ديگر اينست كه ساخت كورة القايي يك كار تكنولوژي ‌بر است. حداكثر 60 الي 70 درصد قيمت يك كوره, مواد به كار رفته در آن مي‌باشد و بقيه قيمت تكنولوژي آن است. به همين دليل است كه تكنولوژي آن را به ما نمي ‌فروشند. البته دولت ارزش اين تكنولوژي را درك نمي  كند و براي وام گرفتن، تنها ملك و زمين را به عنوان وثيقه قبول دارند و تكنولوژي را كه 50 ميليون دلار ارزش دارد به عنوان وثيقه قبول ندارند و براي آن ريالي ارزش قائل نيستند.

اهميت اين تكنولوژي در اين مطلب نهفته است كه زير بناي بسياري از تكنولوژيها و صنايع مي باشد و به عبارتي اكثر صنايع سنگين به نوعي به اين تكنولوژي وابسته اند. مطلب دوم اينكه اين تكنولوژي خود بستر ساز بسياري از تكنولوژي هاي ديگر است كه به نوبة خود براي كشور مفيد خواهند بود. با توجه به نياز كشور به اين تكنولوژي به نظر مي رسد مي بايد نظر مسئولين مربوطه نسبت به اين صنعت بيشتر جلب گردد تا در آينده بتوانيم شاهد شكوفايي و رشد و ترقي روزافزون اين تكنولوژي در كشور باشيم.

 طبقه بندي كوره هاي القائي از نظر فركانس

كوره هاي القائي انواع مختلفي دارند كه براي كاربردهاي مختلفي ساخته شده اند. دراكثر منابع و مراجع اين كوره ها براساس فركانسي كه توسط آن تغذيه مي شوند طبقه بندي شده اند به اين ترتيب كه معمولا به سه گروه زير دسته بندي مي شوند.

الف – كوره هاي القائي فركانس شبكه

اين كوره ها كه با فركانس 50 هرتز دراروپا و 60 هرتز درآمريكا كارمي كنند، معمولا براي ذوب مواد يا گرم نگاهداشتن مواد درمقادير زياد بكار مي روند. اين نوع كوره ها چون نياز به هيچ گونه تغيير فركانس ندارند . داراي ساختماني ساده مي باشند وتنها مساله مهم در اين نوع كوره ها ، مساله تصحيح ضريب قدرت ويكسان كردن بار برروي سه فاز مي باشد .

ب – كوره هاي القائي با فركانس متوسط

اين نوع كوره ها معمولا با فركانس 500 هرتز تا 50 كيلو هرتز كارمي كنند. البته سازند هاي مختلف ، حدود مختلفي براي تعيين فركانس متوسط دارند. دراين نوع كوره ها معمولا ازيك موتور القائي كه به يك ژنراتور متصل است براي توليد فركانس مورد نياز استفاده مي كنند. البته اخيرا ازمبدل هاي فركانسي نيمه هادي (همان کوره های القایی که امروزه تولید می شوند) براي اين منظور استفاده مي كنند.

ج – كوره هاي القائي با فركانس زياد ( فركانس راديوئي )

اين نوع كوره ها در فركانس 50 كيلو هرتز تا 10 مگاهرتز و بيشتر كار مي كنند و معمولا براي سخت كاري و عمليات حرارتي استفاده مي شود زيرا همان گونه كه بعدا خواهيم ديد عمق نفوذ با فركانس كارنسبت معكوس دارد ( عمق نفوذ اين كوره ها 1/0 تا 2 ميلي متراست ). دراين نوع كوره ها نيزفركانس توسط موتور- ژنراتورها ويا مبدل هاي نيمه هادي ( ترانزیستوری IGBT و MOSFET ) تامين مي شود.

مزاياي كوره هاي القايي نسبت به ساير كوره ها

  • اپراتوري بسيار ساده به علت وجود بخش كنترل كامل الكترونيك

  • عدم آلودگي و اكسيداكسيون بار به علت عدم وجود گاز و شعله اكسيدكننده

  • شروع به كار سريع و عدم نياز به پيش گرم يا ذوب اوليه

  • سرعت بالاي انجام عمليات در مقايسه با ساير كوره ها

  • راندمان بسيار بالاترنسبت به كوره هاي سوختي

  • قابليت تهيه آلياژهاي يكنواخت به علت چرخش داخل مذاب

  • قابليت تهيه و نگهداري ذوب در ظرفيت هاي مختلف

  • سادگي عمل تغذيه و تخليه

  • امكان كنترل دقيق  درجه حرارت

  • قابليت ذوب قراضه

  • اشغال فضاي كمتر نسبت به ساير كوره ها

  • عدم تاثير بر آلودگي محيط زيست