Forno de Fusão de Média Frequência para Fundição

Palavras-chave principais:Forno de média frequência, Forno de fusão por indução, Fusão de fundição, Equipamento de fusão de metais

I. O que é um Forno de Fusão de Média Frequência?

Um forno de fusão de média frequência é um equipamento que utiliza o princípio da indução eletromagnética para a fusão de metais. Ele converte energia CA trifásica (50Hz) em energia CA monofásica de média frequência (tipicamente 150-10.000Hz) através de uma fonte de alimentação de média frequência, que é então entregue à bobina de indução (corpo do forno). Isso induz correntes parasitas poderosas dentro da carga metálica, utilizando a própria resistência elétrica do metal para atingir o aquecimento e a fusão.

Princípio básico de funcionamento:

1. Conversão de energia: O sistema de fonte de alimentação de média frequência retifica e inverte a energia da rede em energia CA de média frequência necessária.

2. Geração de campo magnético alternado: A corrente de média frequência passa por uma bobina de indução de tubo de cobre refrigerada a água, gerando um campo magnético forte e em rápida mudança.

3. Aquecimento via correntes parasitas: Este campo magnético penetra na carga metálica (deve ser um condutor) dentro do cadinho do forno, induzindo correntes parasitas massivas em seu interior.

4. Fusão de metais: Devido à resistência elétrica do material metálico, as correntes parasitas geram calor Joule intenso, fazendo com que o próprio material metálico aqueça rapidamente até derreter.

5. Agitação eletromagnética: O campo magnético alternado também exerce uma poderosa força eletromagnética sobre o metal fundido, fazendo com que ele se agite naturalmente dentro do forno, resultando em uma composição e temperatura mais uniformes.

II. Vantagens proeminentes dos Fornos de Fusão de Média Frequência

Comparados aos fornos cubilô tradicionais ou fornos de fusão de frequência da rede, os fornos de média frequência oferecem vantagens esmagadoras:

Resumo das principais vantagens:

1. Alta eficiência e economia de energia: Alta eficiência térmica, velocidade de fusão rápida, baixo consumo específico de energia.

2. Excelente qualidade de fusão: Baixa queima de elementos (especialmente benéfico para o controle de C, Si), composição uniforme, baixo teor de gás e inclusões.

3. Flexibilidade operacional: O corpo do forno pode ser inclinado para vazamento e remoção de escória; pode ser iniciado ou parado a qualquer momento, altamente adequado para cronogramas de produção de múltiplas variedades e pequenos lotes.

4. Amigo do ambiente: Quase nenhuma emissão de fumaça, poeira ou gases nocivos, melhora significativamente o ambiente de trabalho, está em conformidade com os regulamentos ambientais.

5. Alto grau de automação: Pode ser integrado com sistemas de carregamento, medição de temperatura e vazamento para alcançar a produção total ou semi-automatizada.

III. Componentes principais

Um sistema completo de forno de fusão de média frequência normalmente inclui:

1. Gabinete de fonte de alimentação de média frequência: O núcleo, realiza o processo de conversão CA-CC-CA, fornece energia ao corpo do forno.

2. Banco de capacitores de compensação: Fornece compensação de potência reativa, melhora o fator de potência e a eficiência do sistema.

3. Corpo do forno (bobina de indução e revestimento):

   • Bobina de indução: Enrolada a partir de tubos de cobre ocos retangulares, refrigerados a água.

   • Revestimento do forno: Localizado dentro da bobina, socado com material refratário, serve como recipiente de fusão. Sua qualidade e vida útil são cruciais.

4. Sistema de resfriamento a água: Fornece resfriamento para a fonte de alimentação, bobina, capacitores, etc.; a linha de vida para a operação segura do equipamento.

5. Sistema de inclinação do forno: Mecanismo hidráulico ou elétrico para inclinar o corpo do forno para vazar metal fundido.

6. Sistema de carregamento automático (opcional): Permite a adição automática da carga do forno.

IV. Principais áreas de aplicação

Os fornos de fusão de média frequência são amplamente utilizados na indústria de fundição para a fusão de:

• Ferro fundido: Ferro cinzento, ferro dúctil, ferro fundido de liga, etc.

• Aço fundido: Aço carbono, aço liga, aço inoxidável, etc.

• Metais não ferrosos: Cobre, alumínio, zinco, chumbo e suas ligas, etc.

Eles cobrem quase todas as áreas de fundição que exigem metal fundido, como peças automotivas, máquinas de engenharia, bombas e válvulas, conexões de tubos, ferramentas de hardware, etc.

V. Considerações técnicas importantes e problemas comuns

1. Material de revestimento do forno e socagem:

   • Seleção de material: Escolhido com base no metal a ser fundido. Por exemplo, à base de magnésia ou à base de sílica materiais vibráveis secos para ferro/aço; cadinhos de grafite ou revestimentos à base de sílica para cobre; refratários de alumina-silicato para alumínio.

   • Vida útil e segurança: O revestimento do forno é um consumível e requer manutenção e substituição regulares. Rachaduras ou afinamento excessivo do revestimento podem levar a um acidente de rompimento (metal fundido penetra no revestimento, danificando a bobina), o que é muito perigoso.

2. Carga inicial ("Partida a frio"):

   • Um forno de média frequência não pode ser iniciado vazio; uma certa quantidade de carga metálica (de preferência peças volumosas) deve ser carregada para formar um circuito fechado para correntes parasitas. Frequentemente, um "bloco de partida" deixado da fusão anterior é usado.

3. Seleção de potência e frequência:

   • Potência: Determina a velocidade de fusão. Selecionado com base no ciclo de produção e na capacidade do forno.

   • Frequência: Afeta a eficiência do aquecimento e a profundidade de penetração. O princípio básico é: para fundir capacidades menores de alta resistividade metais (por exemplo, aço, alumínio), uma frequência mais alta é preferível; para fundir capacidades maiores de baixa resistividade metais (por exemplo, cobre, ferro), uma frequência mais baixa é preferível.

VI. Perguntas frequentes (FAQ)

P1: O que é um "rompimento" em um forno de média frequência? Como evitá-lo? A1: Um "rompimento" é um incidente de segurança importante em que o metal fundido vaza devido a um revestimento do forno comprometido, destruindo a bobina de indução. Medidas preventivas:

• Use materiais refratários de alta qualidade e garanta a socagem e sinterização profissional e padronizada do revestimento.

• Inspecione cuidadosamente o revestimento quanto ao desgaste e meça sua espessura antes de cada fusão.

• Evite que a carga impacte o revestimento; permita que a escória se acumule nas paredes do forno para proteção.

• Estabeleça procedimentos rigorosos para uso e substituição do revestimento.

P2: O forno de média frequência tem um grande impacto na rede elétrica? A2: O impacto pode ser significativo. Devido à sua alta potência, a partida e a operação podem gerar harmônicos e impacto de potência reativa, potencialmente afetando a qualidade da rede. As fontes de alimentação de média frequência modernas geralmente usam tecnologias como retificação de 12 pulsos e adicionam filtros harmônicos / dispositivos de compensação de potência reativa (SVC/SVG) para mitigar efetivamente esse problema.

P3: A radiação eletromagnética dos fornos de média frequência é prejudicial aos humanos? A3: Quando o equipamento está em conformidade, corretamente instalado e as distâncias de operação seguras são mantidas, a intensidade do campo magnético é tipicamente inferior aos limites de exposição pública estabelecidos pelas diretrizes internacionais (por exemplo, ICNIRP), tornando-o seguro para humanos. No entanto, recomenda-se que os operadores evitem ficar em pé imediatamente ao lado do corpo do forno e da fonte de alimentação por longos períodos.

Conclusão

O forno de fusão de média frequência para fundição, com suas características de alta eficiência, qualidade superior, flexibilidade e respeito ao meio ambiente, tornou-se um "coração" indispensável da indústria de fundição moderna. Promoveu muito o progresso tecnológico e a atualização industrial do setor de fundição. Para qualquer empresa que planeja construir novas ou atualizar as instalações de fundição existentes, selecionar e utilizar efetivamente os fornos de fusão de média frequência é um passo fundamental para aumentar a competitividade central.