Индукцио́нный нагре́в, нагрев токопроводящих (в основном металлических) тел и ионизированных газов в результате выделения теплоты вихревыми (индукционными) токами, возбуждаемыми переменным электромагнитным полем. Обеспечивает бесконтактный способ передачи энергии от источника электромагнитного поля (индуктора) в нагреваемое тело с преобразованием её в тепловую непосредственно в теле. Наиболее эффективный способ нагрева.

При индукционном нагреве теплота, выделяющаяся в нагреваемом теле (по закону Джоуля – Ленца), зависит от его размеров и физических свойств, частоты и напряжённости магнитного поля. Особенностью индукционного нагрева является неравномерное распределение мощности в нагреваемом теле, обусловленное диссипацией энергии поля и затуханием электромагнитной волны. Такое затухание характеризуют эквивалентной глубиной $\delta_{э}$ (м), т. е. глубиной поверхностного слоя плоского тела, в котором выделяется 86,5 % мощности электромагнитной волны: $\delta_{э} \approx 500 \sqrt{\rho/(\mu_{r} \cdot f)}$, где $\rho$ –удельное электрическое сопротивление (Ом·м), $μ_{r}$ – относительная магнитная проницаемость тела, $f$ – частота изменения поля (Гц). Для индукционного нагрева используют токи разных частот – промышленной (50  Гц), повышенной (150 и 250  Гц), средней (от 0,5 до 10  кГц), высокой (67 и 440  кГц), сверхвысокой (1,76 и 5,28  МГц).

Индукционный нагрев применяют:

• в индукционных нагревательных установках – для нагрева заготовок под пластичную обработку (глубинный или сквозной индукционный нагрев) и деталей под химико-термическую обработку (локальный или поверхностный индукционный нагрев), в том числе под поверхностную закалку токами высокой частоты;

• в индукционных печах – для плавки чёрных и цветных металлов и сплавов, а также зонной плавки, плавки во взвешенном состоянии, для получения низкотемпературной плазмы, получаемой в плазмотроне. Индуктор (основной элемент конструкции индукционных установок и печей) создаёт переменное магнитное поле (напряжённостью 10⁵–10⁶  A/м).

Нагреваемый материал может быть в виде твёрдого массивного тела (в индукционных нагревательных установках), жидкого тела (в индукционных плавильных печах) и ионизированного газа (в СВЧ плазмохимических установках). Первая промышленная индукционная печь для подогрева жидкой стали (до 80  кг) в открытом горизонтальном кольцевом канале введена в эксплуатацию в Швеции в 1900 г., в СССР такие печи начали строить в 1930–е гг.

Индукционные нагревательные установки

В индукционных нагревательных установках используют в основном индукторы 2 типов.

1) Проходные:

• круглого или квадратного поперечного сечения для нагрева заготовок по всей длине;

• щелевые и овального сечения для местного нагрева концов длинных заготовок;

• с поперечным магнитным полем (для листового материала);

• с замкнутым магнитопроводом (для кольцевых заготовок).

2) Закалочные:

• одновитковые (для внешних цилиндрических поверхностей);

• петлевые, зигзагообразные и в виде плоской спирали (для плоских поверхностей);

• кольцевые соленоидные (для внутренних цилиндрических поверхностей).

Через отверстия в индукторе или с помощью спрейерного устройства на поверхность закаливаемой детали подают охлаждающую жидкость (воду, масло, различные эмульсии). 

Индукционные плавильные печи

Индукционные плавильные печи могут быть канальными, работающими на промышленной частоте, вместимостью до 150  т и мощностью до 4,0  МВ$\cdot$А, и тигельными – вместимостью на средней частоте до 25  т и на промышленной частоте (при жидкой завалке) до 60  т.

1. В канальной печи температура металла в ванне (шахте) повышается за счёт теплопередачи от жидкого металла, находящегося в канале. Один или несколько вертикальных либо горизонтальных каналов (прямоугольного или круглого сечения), расположенных в огнеупорной футеровке – т. н. подовом камне, охватывают замкнутый магнитопровод с многовитковым цилиндрическим индуктором. В канале жидкий металл с более высокой температурой под действием электромагнитных сил и свободной тепловой конвекции интенсивно циркулирует, поступая через устье канала в ванну (шахту).

Индукционные канальные печи применяют в основном в цветной металлургии для непрерывных технологических процессов в качестве плавильных агрегатов и миксеров.

2. В тигельной печи металл находится в огнеупорном тигле, расположенном внутри цилиндрического многовиткового индуктора. Отдельные разомкнутые магнитопроводы в качестве ферромагнитных экранов защищают кожух печи от создаваемых индуктором электромагнитных волн. Энергия затрачивается на нагрев металла и его интенсивное перемешивание. В тигле возникает двухконтурная циркуляция металла с образованием выпуклого мениска (высотой 5–15 % от глубины металла), что затрудняет создание шлакового слоя и ограничивает удельную мощность (не более 300  кВт/т). Тигельные печи взрывоопасны (из-за невысокой стойкости футеровки тигля), их оснащают сигнализатором состояния футеровки.

Индукционные тигельные печи широко распространены в сталеплавильном производстве:

• для периодической работы при переплаве легированных сталей;

• для плавки высококачественных сталей – вакуумные и индукционно-плазменные печи;

• для выплавки особо чистых металлов и сплавов – печи с водоохлаждаемым («холодным») тиглем в виде электроизолированных секций-труб (т. н. секционированный тигель).