Resumen Hornos De Fusion.docx

HORNOS DE FUSION HORNO DE INDUCCION Los hornos de inducción se han convertido gradualmente en los medios más utilizados para fundir hierro y, cada vez más, aleaciones no ferrosas también. La clave para la pronta aceptación de este tipo de horno ha sido su excelente metalurgia control junto con su operación relativamente libre de contaminación. Actualmente, los hornos de inducción están disponibles en una amplia variedad de tamaños. Ahora es posible construir un horno eficiente que opera a frecuencias medias (70 a 5000 Hz). Unidades sin núcleo de 7000 kW de potencia para metales ferrosos y 4000 kW para metales no ferrosos se han construido en frecuencias medias, e incluso las unidades de tipo canal han sido construidas recientemente ha sido equipado con fuentes de alimentación de frecuencia media de estado sólido.

La ventaja de la frecuencia media es que la densidad de potencia del sistema de horno puede aumentarse sustancialmente sin aumentar su tamaño Se puede aplicar mucho más poder de fusión, mientras se mantiene la acción de agitación a un nivel deseable Niveles. Las pérdidas de calor, que son una función del tamaño del horno, se reducen y se mejora la eficiencia general del sistema. TIPOS DE HORNOS Hay dos clasificaciones de hornos de inducción: sin núcleo y canal. Las secciones transversales de cada una se muestran en la Fig. 1 y 2

FIG. 1 una sección transversal de un horno de inducción sin núcleo que muestra la bobina y la llave de inducción de cobre refrigerado por agua componentes estructurales. Todo el baño de metal fundido (que sirve como secundario) está rodeado por la bobina (el primario) que rodea el revestimiento de trabajo.

Fig. 2 Una sección transversal de un horno de inducción de tipo canal que muestra la bobina de inducción de cobre enfriada con agua, que está ubicado dentro de un bucle de 360 ° formado por la garganta y la porción de canal del recipiente de metal fundido. Es la porción de canal del bucle, que sirve como el secundario del circuito eléctrico en el que se encuentra la bobina de cobre el primario. AGITACIÓN ELECTROMAGNÉTICA Cuando se aplica corriente alterna a una bobina de inducción, produce un campo magnético, que a su vez genera una corriente fluye a través del material de carga, calentando y finalmente derritiéndolo. La cantidad de energía absorbida por la carga depende deLa intensidad del campo magnético, la resistividad eléctrica de la carga y la frecuencia de operación. Un segundo campo magnético es creado por la corriente inducida en la carga. Porque estos dos campos siempre están en el lado opuesto direcciones, crean una fuerza mecánica que es perpendicular a las líneas de flujo y causa movimiento de metal, o agitación, cuando la carga se licua La fuerza mecánica permanece perpendicular al campo solo en el centro de la bobina; en ambos extremos de la bobina cambia de dirección. El metal es empujado fuera de la bobina, se mueve hacia arriba y hacia abajo, y fluye espalda. La Figura 3 muestra la agitación de cuatro cuadrantes. Es esta agitación lo que permite una excelente aleación y absorción de carga yAyuda a producir una masa fundida que sea química y térmicamente homogénea.

La figura 3es una vista en sección transversal de un horno de inducción de tipo sin núcleo que ilustra una acción de agitación de cuatro cuadrantes. Que ayuda a producir un fundido homogéneo La agitación está directamente determinada por la cantidad de energía inducida y es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la Frecuencia. Por lo tanto, cuanto mayor es la potencia y menor es la frecuencia, más intensa es la agitación. FUENTES DE ALIMENTACIÓN Para cumplir con el rango de necesidades de fusión, se debe seleccionar la fuente de alimentación adecuada. Porque la gran mayoría de los hornos existentes usan frecuencia de línea, esta disposición se discutirá primero (ver Fig. 4).

Fig. 4 Modificación de la frecuencia de línea de 60 Hz suministrada por la empresa de servicios públicos para servir como fuente de alimentación para la inducción hornos La protección del horno y el sistema de potencia, el equilibrio de fase y la corrección de potencia son necesarios para operar una instalación efectiva. FUENTES DE ALIMENTACIÓN Para compensar la cantidad de metal en el horno y el estado del revestimiento refractario, se parte del banco de condensadores que está instalado en paralelo con la bobina debe cambiarse ajustando los ajustes grueso y fino en el panel eléctrico. En las fuentes de alimentación de frecuencia media modernas (ver Fig. 5), muchas de las funciones Los descritos ahora se realizan automáticamente o han sido eliminados por completo.

Fig. 5Una fuente de alimentación de frecuencia media típica que incorpora un inversor paralelo. La conversión típica está en una secuencia ac-dc-ac. Mientras que la conversión de frecuencia conlleva pérdidas eléctricas, la potencia moderna los suministros incorporan convertidores de frecuencia de estado sólido, y el aumento en la eficiencia térmica generalmente supera al pérdidas de conversión. Los convertidores modernos se acercan a una eficiencia del 97%. En la conversión de energía comúnmente utilizada, La potencia de entrada de 60 Hz CA se rectifica a CC y luego se corta mediante un inversor a una frecuencia más alta. SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO DE AGUA Debido a que las bobinas del horno y las fuentes de alimentación de los hornos de inducción deben enfriarse, se utiliza un sistema de agua de circuito cerrado. Generalmente llamado. En una fuente de alimentación de frecuencia media, los componentes electrónicos del sistema contienen una pata de CC; es por lo tanto, es importante tener agua limpia y desmineralizada circulando, típicamente con una conductividad ajustada a 50 μS (50 μmho) en para evitar que se produzca la electrólisis. Debido a que las bobinas del horno y las fuentes de alimentación de los hornos de inducción deben enfriarse, se utiliza un sistema de agua de circuito cerrado. Generalmente llamado. En una fuente de alimentación de frecuencia media, los componentes electrónicos del sistema contienen una pata de CC; es por lo tanto, es importante tener agua limpia y desmineralizada circulando, típicamente con una conductividad ajustada a 50 μS (50 μmho) en para evitar que se produzca la electrólisis.

Fig. 6 Una disposición de un sistema de refrigeración de circuito cerrado que muestra el enrutamiento del agua de refrigeración del horno en ambas condiciones normales (flechas negras) y condiciones de emergencia (flechas blancas). La bomba de emergencia en espera se activa si el primario la bomba falla Además, con los hornos de canal, los generadores de reserva se emplean a menudo para mantener cierta potencia en el inductor. Si el metal en el canal se congela, puede ocurrir un daño considerable al revestimiento refractario.

MATERIAL DE REVESTIMIENTO La selección del material de revestimiento está determinada por los requisitos metalúrgicos, las temperaturas de funcionamiento y el tipo de operación. Los refractarios utilizados en los hornos de inducción son óxidos de minerales. Normalmente se utilizan sílice (SiO2), alúmina (Al2O3), o revestimientos de magnesia (MgO). Desde un punto de vista químico, la sílice se clasifica como un ácido, alúmina como neutro y magnesia como material básico. Cada uno de los grupos refractarios mencionados anteriormente tiene una característica de expansión térmica diferente, como se muestra en la Fig. 7. Como se puede ver, la alúmina y la magnesia tienen una expansión casi lineal. Sílice, sin embargo, completa su expansión en aproximadamente 815 ° C (1500 ° F) y permanece constante a temperaturas más altas. Con la selección de forro de sílice, el horno puede apagarse, enfriarse y reiniciarse sin correr el riesgo de que el metal penetre en las grietas térmicas.

Fig. 7 Curvas de expansión térmica de diversos materiales de óxido de ladrillo refractario utilizados para revestimientos en inducción hornos: A, magnesia; B, cromo magnesia; C, cromita; D, sílice; E, zirconia; F, corindón 99; G, corindón 90; H, arcilla refractaria; Yo, silimanita; J, zircon; K, carburo de silicio La magnesia es muy sensible al choque térmico y tiene la mayor expansión. Una vez agrietado, este tipo de forro no es probable que se selle a sí mismo, lo que resulta en la penetración del metal.

El metal sobrecalentado puede penetrar en el revestimiento y causar una falla prematura. Por estas razones, las paredes del crisol del horno deben limpiarse periódicamente Raspadores de pared de crisol. La tarea de raspar la pared del crisol se ha facilitado con la introducción de un raspador mecánico patentado (Fig. 8),

FIG 8 Una sección transversal de un raspador mecánico patentado utilizado para limpiar el revestimiento refractario de los hornos de inducción que derriten los metales no ferrosos

Ramming Mixes mezcla de embestidas La mayoría de los hornos de inducción que operan en fundiciones de hierro están, como se indicó anteriormente, revestidos con una sílice mezcla de embestida. La alúmina, la magnesia o el zircón se usan generalmente para fundir acero y aleaciones. La alúmina se usa típicamente para aluminio. El fundente o agente de sinterización fusiona las partículas de sílice entre sí, formando una superficie dura, vidriada y cerámica. Idealmente, el revestimiento, cuando se sinteriza, consiste en un tercio de cerámica sinterizada dura; un tercio de material fritado, en el cual las partículas finas son partículas sinterizadas y más grandes aún pueden identificarse; y un tercio de partículas sueltas.

TRABAJO Y TIEMPO

Fig. 9 Los principales componentes de un dispositivo de expulsión patentado utilizado para extraer el revestimiento refractario deteriorado de los hornos de inducción sin núcleo.

OPERACIONES DE FUSIÓN Hay dos formas distintas de operar un horno de inducción sin núcleo. Un método es una operación por lotes, en la que todo el contenido del horno se vacía y la unidad se recarga con sólidos, por lo general con un transportador o cuchara cargador. El otro método, más aceptado, implica una operación de tocar y cargar, en la que una parte del horno el contenido, típicamente de un tercio a la mitad, se toca y el peso idéntico en sólidos se recarga usando un cubo de carga o transportador de carga. UTILIZACIÓN. El material de carga seca es el más adecuado para las operaciones de fusión. Los aceites en la superficie de carga generan humos del horno, que puede ser necesario agotar. La humedad en la carga también puede ser un problema, ya que puede producirse una explosión de vapor. Si los materiales secos no están disponibles, a menudo se usa un secador de carga para eliminar la humedad que queda en el cargar. La figura 10 muestra los diversos componentes principales del sistema.

Fig. 10 Los principales componentes de un secador utilizados para precalentar el material de carga del horno de inducción. Desecho integrado el proceso de precalentamiento combina (1) tolvas de pesaje, (2) campana de precalentamiento, (3) mecanismo de transferencia de material y (4 y 5) aparato de carga de horno en un solo proceso automatizado. Los operadores de horno pueden aumentar la utilización de la fuente de alimentación mediante el uso de mecanismos mecánicos skimmers (Fig. 11).

Fig. 11 Un skimmer mecánico tipo clamshell utilizado para eliminar la escoria antes de cada toque de una inducción horno Un skimmer generalmente se monta en un jib. Esta herramienta tiene un mango largo, que mantiene al operador más alejado del calor horno. El mejor y más efectivo tipo de slagger es el tipo clamshell.