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An forno de fusão por induçãoÉ um forno elétrico que utiliza o efeito de aquecimento por indução para aquecer ou fundir materiais. Os principais componentes de um forno de indução incluem sensores, corpo do forno, fonte de alimentação, capacitores e sistema de controle.

Os principais componentes de um forno de indução incluem sensores, corpo do forno, fonte de alimentação, capacitores e sistema de controle.

Sob a ação de campos eletromagnéticos alternados em um forno de indução, correntes parasitas são geradas no interior do material, promovendo aquecimento ou fusão. Graças ao efeito de agitação desse campo magnético alternado, a composição e a temperatura do material no forno tornam-se relativamente uniformes. A temperatura de aquecimento para forjamento pode atingir 1250 °C e a temperatura de fusão, 1650 °C.

Além de poderem aquecer ou fundir em atmosfera ambiente, os fornos de indução também podem aquecer ou fundir em vácuo e em atmosferas protetoras como argônio e néon para atender a requisitos especiais de qualidade. Os fornos de indução apresentam vantagens notáveis ​​na permeação ou fusão de ligas magnéticas macias, ligas de alta resistência, ligas do grupo da platina, ligas resistentes ao calor, à corrosão e ao desgaste, e metais puros. Os fornos de indução são geralmente divididos em fornos de aquecimento por indução e fornos de fundição.

Um forno elétrico que utiliza a corrente induzida gerada por uma bobina de indução para aquecer materiais. Para aquecer materiais metálicos, estes são colocados em cadinhos de materiais refratários. Para aquecer materiais não metálicos, são colocados em cadinhos de grafite. Quando a frequência da corrente alternada aumenta, a frequência da corrente induzida também aumenta, resultando em um aumento na quantidade de calor gerado. O forno de indução aquece rapidamente, atinge altas temperaturas, é fácil de operar e controlar, e os materiais são menos contaminados durante o processo de aquecimento, garantindo a qualidade do produto. É utilizado principalmente para fundir materiais especiais de alta temperatura, podendo também ser usado como equipamento de aquecimento e controle para o crescimento de monocristais a partir da fusão.

Os fornos de fundição são divididos em duas categorias: fornos de indução com núcleo e fornos de indução sem núcleo.

Um forno de indução com núcleo de ferro possui um núcleo que atravessa o indutor e é alimentado por uma fonte de alimentação de frequência industrial. É utilizado principalmente para a fusão e isolamento de diversos metais, como ferro fundido, latão, bronze, zinco, etc., com uma eficiência elétrica superior a 90%. Permite o reaproveitamento de materiais residuais de outros fornos, apresenta baixos custos de fusão e uma capacidade máxima de 270 toneladas.

O forno de indução sem núcleo não possui um núcleo de ferro que passe pelo indutor, e é dividido em forno de indução de frequência de potência, forno de indução de frequência tripla, forno de indução de média frequência para grupo gerador, forno de indução de média frequência com tiristores e forno de indução de alta frequência.

Equipamentos de apoio

O equipamento completo do forno de indução de frequência intermediária inclui: fonte de alimentação e parte de controle elétrico, corpo do forno, dispositivo de transmissão e sistema de refrigeração a água.

princípio operacional

Quando uma corrente alternada passa pela bobina de indução, um campo magnético alternado é gerado ao redor da bobina, e o material condutor no forno gera um potencial induzido sob a ação desse campo magnético alternado. Uma corrente elétrica (corrente de Foucault) é formada a uma certa profundidade na superfície do material do forno, e o material é aquecido e fundido pela corrente de Foucault.

(1) Alta velocidade de aquecimento, alta eficiência de produção, menor oxidação e descarbonização, economia de material e custos de matriz de forjamento.

Devido ao princípio do aquecimento por indução de média frequência ser a indução eletromagnética, o calor é gerado dentro da própria peça. Operários comuns podem continuar trabalhando em tarefas de forjamento dez minutos após o uso de um forno elétrico de média frequência, sem a necessidade de profissionais especializados para realizar a queima e a selagem prévias do forno. Não há preocupação com o desperdício de tarugos aquecidos em fornos a carvão causado por quedas de energia ou mau funcionamento do equipamento.

Devido à alta velocidade de aquecimento desse método, a oxidação é mínima. Comparado aos fornos a carvão, cada tonelada de peças forjadas economiza pelo menos 20 a 50 quilos de matéria-prima de aço, e sua taxa de aproveitamento do material pode chegar a 95%.

Devido ao aquecimento uniforme e à diferença mínima de temperatura entre o núcleo e a superfície, esse método de aquecimento aumenta consideravelmente a vida útil da matriz de forjamento, e a rugosidade da superfície da peça forjada também é inferior a 50 µm.

(2) Ambiente de trabalho superior, melhoria do ambiente de trabalho e da imagem da empresa para os trabalhadores, livre de poluição e com baixo consumo de energia.

Em comparação com os fornos a carvão, os fornos de indução não expõem mais os trabalhadores ao calor e à fumaça dos fornos a carvão sob o sol escaldante, atendendo aos diversos requisitos do departamento de proteção ambiental. Ao mesmo tempo, eles estabelecem a imagem externa da empresa e a tendência de desenvolvimento futuro da indústria de forjamento.

(3) Aquecimento uniforme, diferença mínima de temperatura entre o núcleo e a superfície e alta precisão no controle de temperatura.

O aquecimento por indução gera calor dentro da própria peça, resultando em aquecimento uniforme e mínima diferença de temperatura entre o núcleo e a superfície. A aplicação de um sistema de controle de temperatura permite um controle preciso da temperatura, melhorando a qualidade do produto e a taxa de aprovação.

frequência de potência

O forno de indução de frequência industrial é um forno de indução que utiliza corrente de frequência industrial (50 ou 60 Hz) como fonte de energia. O forno de indução de frequência industrial tornou-se um equipamento de fundição amplamente utilizado. É usado principalmente como forno de fusão para ferro fundido cinzento, ferro fundido maleável, ferro fundido nodular e ferro fundido ligado. Além disso, também é usado como forno de isolamento. Da mesma forma, o forno de indução de frequência industrial substituiu o cubilô como um aspecto da produção de fundição.

Em comparação com o cubilô, o forno de indução de frequência industrial apresenta muitas vantagens, como o fácil controle da composição e temperatura do ferro fundido, baixo teor de gases e inclusões nas peças fundidas, ausência de poluição ambiental, economia de energia e melhores condições de trabalho. Portanto, nos últimos anos, os fornos de indução de frequência industriais têm se desenvolvido rapidamente.

O conjunto completo de equipamentos para o forno de indução de frequência industrial inclui quatro partes principais.

1. Parte do corpo do forno

O corpo do forno industrial de indução de frequência para fundição de ferro fundido é composto por dois fornos de indução (um para fundição e outro de reserva), tampa do forno, estrutura do forno, cilindro basculante de óleo do forno e dispositivo móvel de abertura e fechamento da tampa do forno.

2. Parte elétrica

A parte elétrica consiste em transformadores de potência, contatores principais, reatores de balanceamento, capacitores de balanceamento, capacitores de compensação e consoles de controle elétrico.

3. Sistema de refrigeração a água

O sistema de refrigeração a água inclui o resfriamento de capacitores, indutores e cabos flexíveis. O sistema é composto por uma bomba d'água, um tanque de circulação de água ou torre de resfriamento e válvulas de tubulação.

4. Sistema hidráulico

O sistema hidráulico inclui tanque de óleo, bomba de óleo, motor da bomba de óleo, tubulações e válvulas do sistema hidráulico e plataforma de operação hidráulica.

Frequência média

Um forno de indução com frequência de alimentação na faixa de 150 a 10.000 Hz é chamado de forno de indução de frequência intermediária, e sua frequência principal está na faixa de 150 a 2.500 Hz. Os fornos de indução de baixa frequência disponíveis no mercado nacional possuem três frequências de alimentação: 150, 1.000 e 2.500 Hz.

O forno de indução de frequência intermediária é um equipamento metalúrgico especial adequado para a fundição de aços e ligas de alta qualidade. Comparado com os fornos de indução de taxa de trabalho, apresenta as seguintes vantagens:

(1) Alta velocidade de fusão e alta eficiência de produção. A densidade de potência dos fornos de indução de média frequência é alta, e a potência por tonelada de aço é cerca de 20 a 30% maior do que a dos fornos de indução de frequência industrial. Portanto, sob as mesmas condições, a velocidade de fusão do forno de indução de frequência intermediária é rápida e a eficiência de produção é alta.

(2) Alta adaptabilidade e uso flexível. Cada forno do forno de indução de média frequência pode descarregar completamente o aço fundido, facilitando a troca do tipo de aço; no entanto, o aço líquido em cada forno do forno de indução de frequência industrial não pode ser totalmente descarregado, sendo necessário reservar uma parte para o próximo forno. Portanto, a troca do tipo de aço não é prática e é adequada apenas para a fundição de um único tipo de aço.

(3) O efeito de agitação eletromagnética é bom. Devido à força eletromagnética exercida sobre o aço líquido ser inversamente proporcional à raiz quadrada da frequência da fonte de alimentação, a força de agitação da fonte de alimentação de frequência intermediária é menor do que a da fonte de alimentação de frequência industrial. Para a remoção de impurezas, composição química uniforme e temperatura uniforme no aço, o efeito de agitação da fonte de alimentação de frequência intermediária é relativamente bom. A força de agitação excessiva da fonte de alimentação de frequência industrial aumenta a força de abrasão do aço no revestimento do forno, o que não só reduz o efeito de refino, mas também reduz a vida útil do cadinho.

(4) Operação de partida fácil. Devido ao efeito pelicular da corrente de frequência intermediária ser muito maior do que o da corrente de frequência industrial, não há exigência especial para o material do forno durante a partida do forno de indução de frequência intermediária. Após o carregamento, ele pode ser aquecido rapidamente; o forno de indução de frequência industrial requer um bloco de abertura especialmente fabricado (aproximadamente metade da altura do cadinho, como aço fundido ou ferro fundido) para iniciar o aquecimento, e a taxa de aquecimento é muito lenta. Portanto, em condições de operação periódica, os fornos de indução de frequência intermediária são os mais utilizados. Outra vantagem da partida fácil é a economia de energia elétrica durante as operações periódicas.

O forno de frequência intermediária apresenta vantagens como pequeno volume, leveza, alta eficiência, excelente qualidade de processamento térmico e respeito ao meio ambiente. Ele está substituindo rapidamente os fornos a carvão, a gás, a óleo e os fornos de resistência convencionais, representando uma nova geração de equipamentos para aquecimento de metais.

Devido às vantagens acima mencionadas, os fornos de indução de média frequência têm sido amplamente utilizados na produção de aço e ligas nos últimos anos, e também têm se desenvolvido rapidamente na produção de ferro fundido, especialmente em fundições com operações periódicas.