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An horno de fusión por inducciónEs un horno eléctrico que utiliza el efecto de calentamiento por inducción para calentar o fundir materiales. Los componentes principales de un horno de inducción incluyen sensores, cuerpo del horno, fuente de alimentación, condensadores y sistema de control.

Los componentes principales de un horno de inducción incluyen sensores, cuerpo del horno, fuente de alimentación, condensadores y sistema de control.

En un horno de inducción, bajo la acción de campos electromagnéticos alternos, se generan corrientes parásitas en el interior del material, lo que produce efectos de calentamiento o fusión. Gracias a la agitación producida por este campo magnético alterno, la composición y la temperatura del material dentro del horno se mantienen relativamente uniformes. La temperatura de forja puede alcanzar los 1250 °C, y la de fusión, los 1650 °C.

Además de poder calentar o fundir en atmósfera controlada, los hornos de inducción también pueden hacerlo en vacío y en atmósferas protectoras como argón y neón para cumplir con requisitos de calidad específicos. Los hornos de inducción ofrecen ventajas excepcionales para la penetración o fusión de aleaciones magnéticas blandas, aleaciones de alta resistencia, aleaciones del grupo del platino, aleaciones resistentes al calor, a la corrosión y al desgaste, así como metales puros. Generalmente, los hornos de inducción se dividen en hornos de calentamiento por inducción y hornos de fundición.

Un horno eléctrico que utiliza la corriente inducida generada por una bobina de inducción para calentar materiales. Si se calientan materiales metálicos, se colocan en crisoles de materiales refractarios. Si se calientan materiales no metálicos, se colocan en un crisol de grafito. Al aumentar la frecuencia de la corriente alterna, la frecuencia de la corriente inducida aumenta proporcionalmente, lo que resulta en un aumento de la cantidad de calor generado. El horno de inducción calienta rápidamente, alcanza altas temperaturas, es fácil de operar y controlar, y los materiales se contaminan menos durante el proceso de calentamiento, lo que garantiza la calidad del producto. Se utiliza principalmente para fundir materiales especiales de alta temperatura, pero también puede emplearse como equipo de calentamiento y control para el crecimiento de monocristales a partir de la fusión.

Los hornos de fundición se dividen en dos categorías: hornos de inducción con núcleo y hornos de inducción sin núcleo.

Un horno de inducción con núcleo de hierro atraviesa el inductor y se alimenta con una fuente de alimentación de frecuencia industrial. Se utiliza principalmente para la fusión y el aislamiento de diversos metales como hierro fundido, latón, bronce, zinc, etc., con una eficiencia eléctrica superior al 90 %. Permite el aprovechamiento de los residuos del horno, tiene bajos costos de fusión y una capacidad máxima de 270 toneladas.

El horno de inducción sin núcleo no tiene un núcleo de hierro que atraviese el inductor, y se divide en horno de inducción de frecuencia industrial, horno de inducción de triple frecuencia, horno de inducción de frecuencia media para grupos electrógenos, horno de inducción de frecuencia media con tiristores y horno de inducción de alta frecuencia.

Equipos de apoyo

El equipamiento completo del horno de inducción de frecuencia intermedia incluye: fuente de alimentación y sistema de control eléctrico, cuerpo del horno, dispositivo de transmisión y sistema de refrigeración por agua.

principio operativo

Cuando una corriente alterna atraviesa la bobina de inducción, se genera un campo magnético alterno alrededor de la bobina. El material conductor del horno genera un potencial inducido bajo la acción de dicho campo magnético. A cierta profundidad en la superficie del material del horno, se forma una corriente eléctrica (corriente parásita) que calienta y funde dicho material.

(1) Rápida velocidad de calentamiento, alta eficiencia de producción, menor oxidación y descarbonización, ahorro de materiales y costos de troqueles de forja.

Debido a que el calentamiento por inducción de media frecuencia se basa en la inducción electromagnética, el calor se genera dentro de la propia pieza. Los operarios pueden continuar con sus tareas de forja diez minutos después de usar un horno eléctrico de media frecuencia, sin necesidad de que operarios especializados realicen trabajos previos de calentamiento y sellado. No hay que preocuparse por el desperdicio de lingotes calentados en el horno de carbón debido a cortes de energía o fallos en los equipos.

Debido a la rápida velocidad de calentamiento de este método, la oxidación es mínima. En comparación con los hornos de carbón, cada tonelada de piezas forjadas ahorra entre 20 y 50 kilogramos de materia prima de acero, y su tasa de aprovechamiento del material puede alcanzar el 95 %.

Gracias al calentamiento uniforme y a la mínima diferencia de temperatura entre el núcleo y la superficie, este método de calentamiento aumenta considerablemente la vida útil del troquel de forja, y la rugosidad superficial de la pieza forjada es inferior a 50 µm.

(2) Entorno de trabajo superior, mejora del entorno laboral y de la imagen de la empresa para los trabajadores, libre de contaminación y de bajo consumo energético.

En comparación con las estufas de carbón, los hornos de inducción ya no exponen a los trabajadores al calor y al humo que generan bajo el sol abrasador, cumpliendo así con los diversos requisitos del departamento de protección ambiental. Al mismo tiempo, contribuyen a consolidar la imagen externa de la empresa y a marcar la tendencia de desarrollo futuro de la industria de la forja.

(3) Calentamiento uniforme, mínima diferencia de temperatura entre el núcleo y la superficie, y alta precisión en el control de la temperatura.

El calentamiento por inducción genera calor dentro de la propia pieza, lo que resulta en un calentamiento uniforme y una mínima diferencia de temperatura entre el núcleo y la superficie. La aplicación de un sistema de control de temperatura permite un control preciso, mejorando la calidad del producto y el índice de conformidad.

frecuencia de potencia

El horno de inducción de frecuencia industrial es un horno de inducción que utiliza corriente de frecuencia industrial (50 o 60 Hz) como fuente de energía. El horno de inducción de frecuencia industrial se ha convertido en un equipo de fundición ampliamente utilizado. Se utiliza principalmente como horno de fusión para fundir hierro fundido gris, hierro fundido maleable, hierro dúctil y hierro fundido aleado. Además, también se utiliza como horno de aislamiento. De manera similar, el horno de inducción de frecuencia industrial ha reemplazado al cubilote como parte de la producción de fundición.

En comparación con el horno de cubilote, el horno de inducción de frecuencia industrial presenta numerosas ventajas, como un fácil control de la composición y la temperatura del hierro fundido, un bajo contenido de gases e inclusiones en las piezas fundidas, ausencia de contaminación ambiental, ahorro energético y mejores condiciones de trabajo. Por consiguiente, en los últimos años, los hornos de inducción de frecuencia industrial se han desarrollado rápidamente.

El conjunto completo de equipos para el horno de inducción de frecuencia industrial incluye cuatro partes principales.

1. Parte del cuerpo del horno

El cuerpo del horno de inducción de frecuencia industrial para la fundición de hierro fundido se compone de dos hornos de inducción (uno para la fundición y otro de reserva), la tapa del horno, el bastidor del horno, el cilindro basculante de aceite del horno y el dispositivo móvil de apertura y cierre de la tapa del horno.

2. Parte eléctrica

La parte eléctrica consta de transformadores de potencia, contactores principales, reactores de equilibrado, condensadores de equilibrado, condensadores de compensación y consolas de control eléctrico.

3. Sistema de refrigeración por agua

El sistema de refrigeración por agua incluye la refrigeración de condensadores, inductores y cables flexibles. Este sistema consta de una bomba de agua, un depósito de agua circulante o torre de refrigeración y válvulas en las tuberías.

4. Sistema hidráulico

El sistema hidráulico incluye un depósito de aceite, una bomba de aceite, un motor para la bomba de aceite, tuberías y válvulas del sistema hidráulico y una plataforma de operación hidráulica.

Frecuencia media

Un horno de inducción con una frecuencia de alimentación de entre 150 y 10000 Hz se denomina horno de inducción de frecuencia intermedia, y su frecuencia principal se encuentra entre 150 y 2500 Hz. Los hornos de inducción domésticos de baja frecuencia ofrecen tres frecuencias: 150, 1000 y 2500 Hz.

El horno de inducción de frecuencia intermedia es un equipo metalúrgico especial adecuado para la fundición de acero y aleaciones de alta calidad. En comparación con los hornos de inducción de velocidad de trabajo, presenta las siguientes ventajas:

(1) Alta velocidad de fusión y elevada eficiencia de producción. La densidad de potencia de los hornos de inducción de frecuencia media es alta, y la potencia por tonelada de acero es aproximadamente un 20-30% superior a la de los hornos de inducción de frecuencia industrial. Por lo tanto, en las mismas condiciones, la velocidad de fusión del horno de inducción de frecuencia intermedia es rápida y la eficiencia de producción es alta.

(2) Gran adaptabilidad y flexibilidad de uso. Cada horno del horno de inducción de frecuencia media puede descargar completamente el acero fundido, lo que facilita el cambio de grado de acero. Sin embargo, en el horno de inducción de frecuencia industrial, el acero líquido en cada horno no se descarga por completo, y una parte debe reservarse para el siguiente horno. Por lo tanto, cambiar el grado de acero no es conveniente y solo es adecuado para fundir un único tipo de acero.

(3) El efecto de agitación electromagnética es bueno. Debido a que la fuerza electromagnética que soporta el acero líquido es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la frecuencia de la fuente de alimentación, la fuerza de agitación de la fuente de alimentación de frecuencia intermedia es menor que la de la fuente de alimentación de frecuencia industrial. Para la eliminación de impurezas, la composición química uniforme y la temperatura uniforme en el acero, el efecto de agitación de la fuente de alimentación de frecuencia media es relativamente bueno. La fuerza de agitación excesiva de la fuente de alimentación de frecuencia industrial aumenta la fuerza de abrasión del acero sobre el revestimiento del horno, lo que no solo reduce el efecto de refinamiento, sino que también reduce la vida útil del crisol.

(4) Fácil puesta en marcha. Debido a que el efecto pelicular de la corriente de frecuencia intermedia es mucho mayor que el de la corriente de frecuencia industrial, no se requiere nada especial para el material del horno durante la puesta en marcha del horno de inducción de frecuencia intermedia. Tras la carga, se puede calentar rápidamente. El horno de inducción de frecuencia industrial requiere un bloque de apertura especialmente diseñado (aproximadamente la mitad de la altura del crisol, como acero fundido o hierro fundido) para comenzar el calentamiento, y la velocidad de calentamiento es muy lenta. Por lo tanto, en condiciones de funcionamiento periódico, se utilizan principalmente hornos de inducción de frecuencia media. Otra ventaja de la facilidad de puesta en marcha es que permite ahorrar electricidad durante los procesos periódicos.

El dispositivo de calentamiento de horno de frecuencia intermedia presenta las ventajas de un tamaño compacto, peso ligero, alta eficiencia, excelente calidad de procesamiento térmico y un entorno favorable. Está reemplazando rápidamente a los hornos de carbón, gas, petróleo y hornos de resistencia convencionales, y representa una nueva generación de equipos de calentamiento de metales.

Debido a las ventajas mencionadas, los hornos de inducción de media frecuencia se han utilizado ampliamente en la producción de acero y aleaciones en los últimos años, y también se han desarrollado rápidamente en la producción de hierro fundido, especialmente en los talleres de fundición con operaciones periódicas.