В своей работе, опубликованной в исследовательском репозитории ResearchGate.com, группа ученых под руководством Оскара Лусии из Университета Сарагосы (Испания) пишет: «Технология индукционного нагрева (IH) сегодня является предпочтительной во многих промышленных, бытовых и медицинских приложениях благодаря своим преимуществам в отношении эффективности, быстрого нагрева, безопасности, чистоты и точного контроля.» Лючия и его коллеги добавляют, что индукционный нагрев стал более доступным в последние годы благодаря технологическим достижениям, включая дизайн магнитных компонентов, методы управления и силовую электронику. Заинтригованные подобными выводами, мы нашли немного времени, чтобы узнать, как обстоят дела с промышленным индукционным нагревом сегодня. Мы считаем, что нет лучшего способа рассказать историю, чем цифры. В конце концов, все мы слышали, что цифры не лгут. Статья начнется с определения того, что такое промышленный индукционный нагрев. Мы дадим обзор отрасли с высоты птичьего полета, используя некоторые краткие статистические данные. Далее следуют цифры, касающиеся объема рынка, доходов от продаж, регионов, на которые ориентируются поставщики, развивающихся технологий и прогнозов на будущее.

Краткая статистика

  • Открытие индукционного нагрева приписывают Майклу Фарадею, английскому ученому, в 1831 году.
  • Общий доход от рынка индукционного нагрева в Северной Америке оценивается в $124,8 млн. в 2022 году.
  • Общая стоимость рынка индукционного нагрева в Европе составит $113,4 млн. в 2022 году
  • В Китае рынок индукционного нагрева оценивается в $74,1 млн. в 2022 году.
  • Мощность промышленных индукционных печей варьируется от менее чем 1 тонны до более чем 100 тонн.
  • Что касается мощности, то индукционные печи весом 1 тонна составляют самый большой сегмент, на их долю приходится более 68% всех произведенных печей.
  • С долей более 98% промышленное производство является самым крупным сегментом в плане применения.
  • При индукционном нагреве температура может варьироваться от 100⁰C (212°F) до 3000⁰C (>5400°F).

Индукционный нагрев может довести длинные металлические стержни и листы до температуры 2500 °C.

Что такое промышленный индукционный нагрев?

Индукционный нагрев подразумевает использование электромагнитных методов нагрева для нагрева таких материалов, как металлы или другие полупроводники. ScienceAid.com дает определение электромагнитного нагрева, отмечая, что при традиционном нагреве металлические детали нагреваются непосредственно открытым пламенем или источником тепла. Тот же источник отмечает: «Напротив, при индукционном нагреве за счет циркуляции электрических токов в объекте индуцируется тепло». В этом процессе используются электромагнитные волны для передачи тепла объекту или частям объекта, которые необходимо нагреть. Теперь, когда мы имеем представление о том, что такое индукционный нагрев, мы можем попытаться определить промышленный индукционный нагрев как нагрев материалов с помощью электромагнитного тепла в промышленных условиях в отличие от индукционного приготовления пищи в домашних условиях.

Индукционный нагреватель

Процесс индукционного нагрева происходит внутри устройства, известного как индукционный нагреватель, который обычно состоит из трех компонентов:

  • Блок питания: обычно называется генератором или инвертором. Он отвечает за повышение частоты сети до значений от 10 Гц до 400 кГц, при этом общая мощность таких устройств составляет от 2 кВт до 500 кВт.
  • Рабочая головка или печь: соединяет рабочую катушку с силовым агрегатом.
  • Рабочая катушка: также называется индуктором и представляет собой механизм, через который энергия передается от рабочей головки и силового блока к заготовке.
Нагрев стали с помощью индукционного нагрева

Общие применения

Некоторые распространенные примеры использования индукционного нагрева в промышленности включают:

  • Предварительный нагрев материалов перед сваркой: иногда это необходимо, когда часть процедуры сварки требует нагрева основного металла до определенной температуры.
  • Изготовлениеинструментов и штампов: индукционный нагрев помогает нагреть инструмент до определенной температуры перед погружением его в масло или воду для затвердевания.
  • Термоусадочный фитинг: предполагает целенаправленный нагрев одного компонента до температуры от 150 °C до 300 °C, в результате чего он расширяется, позволяя установить или снять другую деталь.
  • Локальный нагрев деталей для отжига: это процесс нагревания стекла или металла, чтобы он мог медленно остывать, снимая внутренние напряжения и делая его более твердым.
  • Пайка: используется для расплавления сплава с помощью электромагнитного поля, чтобы его можно было присоединить к другому металлу.

Пайка: предполагает соединение двух или более металлов с помощью присадочного металла, расплавленного с помощью электромагнитного нагрева.

Размер рынка индукционных печей

Несколько исследовательских компаний подсчитали цифры, чтобы определить размер рынка индукционных печей. Среди организаций, подготовивших обширные отчеты, можно назвать такие, как The Business Research Council, Fact.MR, 360 Research Reports и Market Reports World. Как и все остальные секторы экономики, мировой рынок промышленных индукционных печей пострадал от пандемии Ковид-19. Отчет MarketReportsWorld.com предполагает, что предполагаемый размер мирового рынка индукционных плавильных печей в размере $942,9 млн. в 2022 году был бы больше, если бы не ограничения и нарушения, связанные с пандемией. По данным того же источника, размер рынка к 2028 году составит $1193,1 млн, что соответствует CAGR 4,0% в течение прогнозного периода с 2022 по 2028 год.

Что будет способствовать росту?

Future Market Insights представляет информацию о движущих силах, стимулирующих рост рынка индукционных печей. Источник сообщает: «Индукционные печи, работающие на электричестве, стали благом для сектора производства металлов, особенно для небольших добывающих предприятий». Тот же источник добавляет, что этот бум можно объяснить «энергоэффективными технологическими характеристиками индукционного нагрева и его легкой доступностью для малых и больших мощностей ….». Также ожидается, что быстрая электрификация и развитие тенденции Индустрии 4.0 окажут положительное влияние на рост сектора индукционного нагрева. Кроме того, Future Market Insights отмечает, что правительства по всему миру поддерживают промышленную автоматизацию как способ расширения своих производственных секторов.

Подстегиваемый спросом на чистую энергию

Одно из условий, которого сегодня не может избежать ни одна отрасль, — это необходимость быть экологически чистым. Например, Fact.MR.com, поставщик маркетинговых исследований и бизнес-аналитики, предполагает, что рост тепловой индикации будет стимулироваться потребностью в устройствах, полностью лишенных ископаемого топлива. Это привело к распространению магнитных тепловых индукционных приборов, особенно в промышленном и бытовом секторах. Поскольку индукционный нагрев направлен только на материал, который необходимо нагреть, потери тепла отсутствуют, что делает этот метод энергоэффективным. Это наблюдение признано сайтом MyGreenMontgomery.org, который отмечает, что при использовании индукционного нагрева вместо традиционных источников тепла можно сэкономить до 50% энергии. При индукционном нагреве вся вырабатываемая Вами энергия идет на нагрев объекта. Как только объект нагревается до нужной температуры, энергия больше не расходуется.

загрязнение окружающей среды и концепция чистой энергии

Динамика роста по регионам

Объясняя лидирующую позицию Америки на рынке устройств индукционного нагрева ( $124,8 млн. ), FactMR.com делает акцент на том, что растущее сознание, связанное с экологичностью, стимулирует рынок к использованию этой формы нагрева. Тот же источник прогнозирует: «В Соединенных Штатах ожидается высокий уровень продаж магнитно-индукционных нагревательных приборов благодаря растущей сфере применения технологий индукционного нагрева.» Почти все отчеты сходятся в одном: Азиатско-Тихоокеанский регион является быстрорастущим регионом для промышленного индукционного нагрева. Если учесть, что именно в этом регионе находится Китай, Вы поймете, почему он растет так быстро. За последние пару десятилетий китайская экономика росла быстрыми темпами, временами почти достигая 10%. FactMR.com предполагает, что размер китайского рынка в $74,1 млн. в 2022 году может быть обусловлен тем, что «поддерживающие инициативы правительства и растущее внедрение технологий чистой энергии [that] будут стимулировать спрос в этой стране в течение всего прогнозного периода.» В Европе, где доля рынка индукционного нагрева составляет 21,9%, а его объем оценивается в $113,4 млн, FactMR.com называет поддерживающие правительственные инициативы в качестве основного фактора роста.

Будущее промышленного индукционного нагрева

В ближайшие несколько лет ожидается рост отрасли промышленного индукционного нагрева. Поскольку в будущем компании будут вынуждены демонстрировать потребителям, что они делают все возможное для внедрения экологически чистых процессов, использование индукционного нагрева будет расти. Компания Business Research Company утверждает: «Стратегическое партнерство — ключевая тенденция, набирающая популярность на рынке индукционных печей». Тот же источник добавляет: «Компании, работающие с индукционными печами, заключают партнерства, чтобы укрепить свои позиции на рынке». Кроме того, такие технологии, как Интернет вещей (IoT), будут иметь большое значение для промышленного индукционного нагрева. Например, статья, опубликованная в базе данных Prior Art Database, посвящена селективному нагреву на основе ИИ и IoT с использованием метода индукционного нагрева. Несмотря на то, что в базе данных Prior Art Database речь идет об индикаторном нагреве применительно к пищевым продуктам, можно ожидать, что эти технологии повлияют на направление развития промышленного индукционного нагрева.