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An Induktionsschmelzofenist ein Elektroofen, der die Induktionserwärmung von Materialien nutzt, um diese zu erhitzen oder zu schmelzen. Zu den Hauptkomponenten eines Induktionsofens gehören Sensoren, Ofenkörper, Stromversorgung, Kondensatoren und Steuerungssystem.

Zu den Hauptkomponenten eines Induktionsofens gehören Sensoren, Ofenkörper, Stromversorgung, Kondensatoren und Steuerungssystem.

Unter Einwirkung elektromagnetischer Wechselfelder in einem Induktionsofen werden im Inneren des Materials Wirbelströme erzeugt, um Erwärmungs- oder Schmelzeffekte zu erzielen. Unter der Rührwirkung dieses magnetischen Wechselfelds sind Zusammensetzung und Temperatur des Materials im Ofen relativ gleichmäßig. Die Schmiedeerwärmungstemperatur kann 1250 °C und die Schmelztemperatur 1650 °C erreichen.

Neben der Möglichkeit, in der Atmosphäre zu erhitzen oder zu schmelzen, können Induktionsöfen auch in Vakuum und Schutzatmosphären wie Argon und Neon erhitzen oder schmelzen, um besondere Qualitätsanforderungen zu erfüllen. Induktionsöfen bieten herausragende Vorteile beim Durchdringen oder Schmelzen weichmagnetischer Legierungen, hochbeständiger Legierungen, Legierungen der Platingruppe, hitzebeständiger, korrosionsbeständiger, verschleißfester Legierungen und reiner Metalle. Induktionsöfen werden üblicherweise in Induktionsheizöfen und Schmelzöfen unterteilt.

Ein Elektroofen, der den von einer Induktionsspule erzeugten induzierten Strom zum Erhitzen von Materialien nutzt. Wenn Sie Metallmaterialien erhitzen, legen Sie diese in Tiegel aus feuerfestem Material. Wenn Sie nichtmetallische Materialien erhitzen, legen Sie diese in einen Graphittiegel. Wenn die Frequenz des Wechselstroms erhöht wird, erhöht sich entsprechend die Frequenz des induzierten Stroms, was zu einer Erhöhung der erzeugten Wärmemenge führt. Der Induktionsofen heizt schnell auf, hat hohe Temperaturen, ist einfach zu bedienen und zu steuern und die Materialien werden während des Erhitzungsprozesses weniger verunreinigt, was die Produktqualität gewährleistet. Es wird hauptsächlich zum Schmelzen spezieller Hochtemperaturmaterialien verwendet und kann auch als Heiz- und Kontrollgerät für die Züchtung von Einkristallen aus der Schmelze verwendet werden.

Schmelzöfen werden in zwei Kategorien unterteilt: Induktionsöfen mit Kern und Induktionsöfen ohne Kern.

Ein Kerninduktionsofen hat einen Eisenkern, der durch den Induktor verläuft, und wird von einer Netzfrequenz-Stromversorgung gespeist. Es wird hauptsächlich zum Schmelzen und Isolieren verschiedener Metalle wie Gusseisen, Messing, Bronze, Zink usw. verwendet, mit einem elektrischen Wirkungsgrad von über 90 %. Es kann Abfallofenmaterialien nutzen, hat niedrige Schmelzkosten und eine maximale Ofenkapazität von 270 Tonnen.

Der kernlose Induktionsofen hat keinen Eisenkern, der durch den Induktor verläuft, und ist in einen Netzfrequenz-Induktionsofen, einen Dreifrequenz-Induktionsofen, einen Generatorsatz-Mittelfrequenz-Induktionsofen, einen Thyristor-Mittelfrequenz-Induktionsofen und einen Hochfrequenz-Induktionsofen unterteilt.

Unterstützende Ausrüstung

Die komplette Ausstattung des Zwischenfrequenz-Induktionsofens umfasst: Stromversorgung und elektrisches Steuerteil, Ofenkörperteil, Übertragungsgerät und Wasserkühlsystem.

Funktionsprinzip

Wenn Wechselstrom durch die Induktionsspule fließt, wird um die Spule herum ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, und das leitfähige Material im Ofen erzeugt unter der Wirkung des magnetischen Wechselfelds ein induziertes Potential. In einer bestimmten Tiefe auf der Oberfläche des Ofenmaterials entsteht ein elektrischer Strom (Wirbelstrom), der das Ofenmaterial durch Wirbelstrom erhitzt und schmilzt.

(1) Schnelle Aufheizgeschwindigkeit, hohe Produktionseffizienz, weniger Oxidation und Entkarbonisierung, wodurch Material- und Schmiedegesenkkosten gespart werden

Da es sich bei der Mittelfrequenz-Induktionserwärmung um elektromagnetische Induktion handelt, wird die Wärme im Werkstück selbst erzeugt. Normale Arbeiter können ihre Schmiedearbeiten innerhalb von zehn Minuten nach der Verwendung eines Mittelfrequenz-Elektroofens fortsetzen, ohne dass professionelle Ofenarbeiter im Voraus Brenn- und Versiegelungsarbeiten am Ofen durchführen müssen. Machen Sie sich keine Sorgen über die Verschwendung erhitzter Knüppel im Kohleofen, die durch Stromausfälle oder Gerätestörungen verursacht wird.

Aufgrund der schnellen Aufheizgeschwindigkeit dieser Heizmethode kommt es nur zu einer sehr geringen Oxidation. Im Vergleich zu Kohlebrennern werden mit jeder Tonne Schmiedestücke mindestens 20–50 Kilogramm Stahlrohstoffe eingespart, und die Materialausnutzungsrate kann 95 % erreichen.

Aufgrund der gleichmäßigen Erwärmung und des minimalen Temperaturunterschieds zwischen Kern und Oberfläche erhöht diese Erwärmungsmethode die Lebensdauer des Schmiedegesenks beim Schmieden erheblich, und auch die Oberflächenrauheit des Schmiedestücks beträgt weniger als 50 µm.

(2) Hervorragende Arbeitsumgebung, verbesserte Arbeitsumgebung und Unternehmensimage für die Arbeitnehmer, schadstofffrei und geringer Energieverbrauch

Im Vergleich zu Kohleöfen setzen Induktionsöfen die Arbeiter nicht mehr dem Backen und Räuchern von Kohleöfen unter der sengenden Sonne aus und erfüllen so die verschiedenen Anforderungen der Umweltschutzbehörde. Gleichzeitig prägen sie das äußere Erscheinungsbild des Unternehmens und den zukünftigen Entwicklungstrend der Schmiedeindustrie.

(3) Gleichmäßige Erwärmung, minimaler Temperaturunterschied zwischen Kern und Oberfläche und hohe Temperaturregelgenauigkeit

Durch die Induktionserwärmung wird Wärme im Werkstück selbst erzeugt, was zu einer gleichmäßigen Erwärmung und einem minimalen Temperaturunterschied zwischen Kern und Oberfläche führt. Durch den Einsatz eines Temperaturkontrollsystems kann eine präzise Temperaturkontrolle erreicht und so die Produktqualität und Qualifikationsrate verbessert werden.

Netzfrequenz

Ein industrieller Frequenzinduktionsofen ist ein Induktionsofen, der industriellen Frequenzstrom (50 oder 60 Hz) als Stromquelle verwendet. Der industrielle Frequenzinduktionsofen hat sich zu einer weit verbreiteten Schmelzanlage entwickelt. Er wird hauptsächlich als Schmelzofen zum Schmelzen von Grauguss, Temperguss, Sphäroguss und legiertem Gusseisen verwendet. Darüber hinaus wird er auch als Isolierofen eingesetzt. Ebenso hat der Netzfrequenz-Induktionsofen den Kupolofen als Aspekt der Gussproduktion ersetzt

Im Vergleich zum Kupolofen bietet der industrielle Frequenzinduktionsofen viele Vorteile, wie z. B. eine einfache Kontrolle der Zusammensetzung und Temperatur des geschmolzenen Eisens, einen niedrigen Gas- und Einschlussgehalt in Gussteilen, keine Umweltverschmutzung, Energieeinsparung und verbesserte Arbeitsbedingungen. Daher haben sich in den letzten Jahren industrielle Frequenzinduktionsöfen rasant weiterentwickelt.

Der komplette Ausrüstungssatz für den industriellen Frequenzinduktionsofen umfasst vier Hauptteile.

1. Teil des Ofenkörpers

Der Körper des industriellen Frequenzinduktionsofens zum Schmelzen von Gusseisen besteht aus zwei Induktionsöfen (einer zum Schmelzen und der andere zur Sicherung), einer Ofenabdeckung, einem Ofenrahmen, einem kippbaren Ofenölzylinder und einer beweglichen Öffnungs- und Schließvorrichtung für die Ofenabdeckung.

2. Elektrischer Teil

Der elektrische Teil besteht aus Leistungstransformatoren, Hauptschützen, Ausgleichsdrosseln, Ausgleichskondensatoren, Kompensationskondensatoren und elektrischen Steuerkonsolen.

3. Wasserkühlsystem

Das Kühlwassersystem umfasst Kondensatorkühlung, Induktorkühlung und flexible Kabelkühlung. Das Kühlwassersystem besteht aus einer Wasserpumpe, einem Umlaufwassertank oder Kühlturm und Rohrleitungsventilen.

4. Hydrauliksystem

Das Hydrauliksystem umfasst einen Öltank, eine Ölpumpe, einen Ölpumpenmotor, Rohrleitungen und Ventile des Hydrauliksystems sowie eine hydraulische Arbeitsplattform.

Mittlere Frequenz

Ein Induktionsofen mit einer Stromversorgungsfrequenz im Bereich von 150–10.000 Hz wird als Zwischenfrequenz-Induktionsofen bezeichnet und seine Hauptfrequenz liegt im Bereich von 150–2.500 Hz. Die Stromversorgung des Haushalts-Kleinfrequenz-Induktionsofens verfügt über drei Frequenzen: 150, 1000 und 2500 Hz.

Der Mittelfrequenz-Induktionsofen ist eine spezielle metallurgische Ausrüstung, die zum Schmelzen von hochwertigem Stahl und Legierungen geeignet ist. Gegenüber Arbeitsinduktionsöfen bietet es folgende Vorteile:

(1) Schnelle Schmelzgeschwindigkeit und hohe Produktionseffizienz. Die Leistungsdichte von Mittelfrequenz-Induktionsöfen ist hoch und die Leistungskonfiguration pro Tonne Stahl ist etwa 20–30 % höher als die von industriellen Frequenz-Induktionsöfen. Daher ist unter den gleichen Bedingungen die Schmelzgeschwindigkeit des Zwischenfrequenz-Induktionsofens hoch und die Produktionseffizienz hoch.

(2) Starke Anpassungsfähigkeit und flexibler Einsatz. Jeder Ofen des Mittelfrequenz-Induktionsofens kann die Stahlschmelze vollständig entleeren, sodass die Stahlsorte bequem geändert werden kann. Allerdings darf die Stahlflüssigkeit in jedem Ofen des industriellen Frequenzinduktionsofens nicht vollständig abgelassen werden, und ein Teil der Stahlflüssigkeit muss für den Start des nächsten Ofens reserviert werden. Daher ist ein Wechsel der Stahlsorte nicht praktisch und eignet sich nur zum Schmelzen einer einzigen Stahlsorte.

(3) Der elektromagnetische Rühreffekt ist gut. Da die von der Stahlflüssigkeit ausgeübte elektromagnetische Kraft umgekehrt proportional zur Quadratwurzel der Stromversorgungsfrequenz ist, ist die Rührkraft der Zwischenfrequenz-Stromversorgung kleiner als die der Netzfrequenz-Stromversorgung. Für die Entfernung von Verunreinigungen, eine gleichmäßige chemische Zusammensetzung und eine gleichmäßige Temperatur im Stahl ist die Rührwirkung der Mittelfrequenz-Stromversorgung relativ gut. Die übermäßige Rührkraft der Netzfrequenz-Stromversorgung erhöht die Scheuerkraft des Stahls an der Ofenauskleidung, was nicht nur den Läutereffekt verringert, sondern auch die Lebensdauer des Tiegels verkürzt.

(4) Einfache Inbetriebnahme. Da der Skin-Effekt des Zwischenfrequenzstroms viel größer ist als der des Netzfrequenzstroms, bestehen beim Anfahren des Zwischenfrequenz-Induktionsofens keine besonderen Anforderungen an das Ofenmaterial. Nach dem Beladen kann es schnell aufgeheizt und aufgeheizt werden; Der industrielle Frequenzinduktionsofen erfordert einen speziell angefertigten Öffnungsblock (ungefähr halb so hoch wie der Tiegel, z. B. Gussstahl oder Gusseisen), um mit dem Heizen zu beginnen, und die Heizgeschwindigkeit ist sehr langsam. Daher werden bei periodischem Betrieb meist Mittelfrequenz-Induktionsöfen verwendet. Ein weiterer Vorteil des einfachen Startens besteht darin, dass bei periodischen Einsätzen Strom gespart werden kann.

Das Zwischenfrequenzofen-Heizgerät bietet die Vorteile eines kleinen Volumens, eines geringen Gewichts, eines hohen Wirkungsgrads, einer hervorragenden Wärmeverarbeitungsqualität und einer günstigen Umgebung. Es ersetzt kohlebefeuerte Öfen, gasbefeuerte Öfen, ölbefeuerte Öfen und gewöhnliche Widerstandsöfen rasch und stellt eine neue Generation von Metallheizgeräten dar.

Aufgrund der oben genannten Vorteile wurden Mittelfrequenz-Induktionsöfen in den letzten Jahren in großem Umfang bei der Herstellung von Stahl und Legierungen eingesetzt und haben sich auch bei der Herstellung von Gusseisen, insbesondere in der Gießerei mit periodischen Vorgängen, rasch weiterentwickelt.