Nachricht

An InduktionsschmelzofenEin Induktionsofen ist ein elektrischer Ofen, der die induktive Erwärmung von Materialien nutzt, um diese zu erhitzen oder zu schmelzen. Zu den Hauptkomponenten eines Induktionsofens gehören Sensoren, Ofenkörper, Netzteil, Kondensatoren und Steuerungssystem.

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

Durch die Einwirkung von elektromagnetischen Wechselfeldern in einem Induktionsofen entstehen im Material Wirbelströme, die zum Erhitzen oder Schmelzen führen. Dank der Rührwirkung dieses Wechselfeldes sind Zusammensetzung und Temperatur des Materials im Ofen relativ homogen. Die Schmiedetemperatur kann 1250 °C und die Schmelztemperatur 1650 °C erreichen.

Induktionsöfen können nicht nur an der Luft, sondern auch im Vakuum und unter Schutzatmosphären wie Argon und Neon erhitzt und geschmolzen werden, um spezielle Qualitätsanforderungen zu erfüllen. Sie bieten herausragende Vorteile beim Durchdringen und Schmelzen von weichmagnetischen Legierungen, hochfesten Legierungen, Platingruppenlegierungen, hitzebeständigen, korrosionsbeständigen und verschleißfesten Legierungen sowie von Reinmetallen. Man unterscheidet üblicherweise zwischen Induktionsheizöfen und Schmelzöfen.

Ein Induktionsofen ist ein elektrischer Ofen, der den von einer Induktionsspule erzeugten Strom zum Erhitzen von Materialien nutzt. Metallische Werkstoffe werden in Tiegel aus feuerfestem Material, nichtmetallische in Graphittiegeln erhitzt. Mit steigender Frequenz des Wechselstroms erhöht sich auch die Frequenz des induzierten Stroms und damit die erzeugte Wärmemenge. Der Induktionsofen heizt schnell auf, erreicht hohe Temperaturen, ist einfach zu bedienen und zu steuern und minimiert die Materialverunreinigung während des Erhitzungsprozesses, wodurch die Produktqualität gewährleistet wird. Er wird hauptsächlich zum Schmelzen spezieller Hochtemperaturwerkstoffe eingesetzt, kann aber auch als Heiz- und Regelgerät für die Einkristallzüchtung aus der Schmelze verwendet werden.

Schmelzöfen werden in zwei Kategorien unterteilt: Kerninduktionsöfen und kernlose Induktionsöfen.

Ein Kerninduktionsofen besteht aus einem Eisenkern, der durch den Induktor geführt wird und mit Netzfrequenzstrom versorgt wird. Er dient hauptsächlich zum Schmelzen und Isolieren verschiedener Metalle wie Gusseisen, Messing, Bronze, Zink usw. und erreicht einen Wirkungsgrad von über 90 %. Er kann Ofenabfälle verwerten, zeichnet sich durch niedrige Schmelzkosten aus und hat eine maximale Ofenkapazität von 270 Tonnen.

Der kernlose Induktionsofen besitzt keinen Eisenkern, der durch den Induktor verläuft, und wird unterteilt in Netzfrequenz-Induktionsofen, Dreifachfrequenz-Induktionsofen, Generator-Mittelfrequenz-Induktionsofen, Thyristor-Mittelfrequenz-Induktionsofen und Hochfrequenz-Induktionsofen.

Unterstützende Ausrüstung

Die komplette Ausstattung des Mittelfrequenz-Induktionsofens umfasst: Stromversorgung und elektrische Steuerung, Ofenkörper, Übertragungseinrichtung und Wasserkühlsystem.

Funktionsprinzip

Wenn Wechselstrom durch die Induktionsspule fließt, entsteht um die Spule herum ein magnetisches Wechselfeld. Das leitfähige Material im Ofen induziert unter dem Einfluss dieses Wechselfelds eine Spannung. Dadurch bildet sich in einer bestimmten Tiefe an der Oberfläche des Ofenmaterials ein elektrischer Strom (Wirbelstrom), der das Material erhitzt und zum Schmelzen bringt.

(1) Schnelle Aufheizgeschwindigkeit, hohe Produktionseffizienz, geringere Oxidation und Entkohlung, Einsparung von Material- und Schmiedewerkzeugkosten

Da die Mittelfrequenz-Induktionserwärmung auf elektromagnetischer Induktion basiert, entsteht die Wärme direkt im Werkstück. Fachkräfte können nach dem Einsatz eines Mittelfrequenz-Elektroofens bereits zehn Minuten später mit den Schmiedearbeiten fortfahren, ohne dass vorher professionelle Ofenarbeiter das Brennen und Versiegeln des Ofens durchführen müssen. Auch der Verlust erhitzter Rohlinge im Kohleofen durch Stromausfälle oder Geräteausfälle entfällt.

Dank der schnellen Aufheizgeschwindigkeit dieses Heizverfahrens tritt nur sehr geringe Oxidation auf. Im Vergleich zu Kohleöfen werden pro Tonne Schmiedematerial mindestens 20–50 Kilogramm Stahlrohstoff eingespart, und die Materialausnutzung kann bis zu 95 % erreichen.

Durch die gleichmäßige Erwärmung und den minimalen Temperaturunterschied zwischen Kern und Oberfläche verlängert dieses Erwärmungsverfahren die Lebensdauer des Schmiedewerkzeugs beim Schmieden erheblich, und die Oberflächenrauheit des Schmiedeteils beträgt ebenfalls weniger als 50 µm.

(2) Überlegenes Arbeitsumfeld, verbessertes Arbeitsklima und Unternehmensimage für die Mitarbeiter, umweltfreundlich und mit geringem Energieverbrauch

Im Vergleich zu Kohleöfen setzen Induktionsheizöfen die Arbeiter nicht mehr der Hitze und dem Rauch von Kohleöfen in der sengenden Sonne aus und erfüllen somit die vielfältigen Anforderungen der Umweltschutzbehörden. Gleichzeitig stärken sie das externe Image des Unternehmens und prägen die zukünftige Entwicklung der Schmiedeindustrie.

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

Die Induktionserwärmung erzeugt Wärme direkt im Werkstück, was zu einer gleichmäßigen Erwärmung und minimalen Temperaturunterschieden zwischen Kern und Oberfläche führt. Durch den Einsatz eines Temperaturregelungssystems lässt sich eine präzise Temperaturkontrolle erreichen, wodurch die Produktqualität und die Qualifizierungsrate verbessert werden.

Netzfrequenz

Ein industrieller Frequenzinduktionsofen ist ein Induktionsofen, der mit Industriefrequenzstrom (50 oder 60 Hz) betrieben wird. Er hat sich zu einer weit verbreiteten Schmelzanlage entwickelt und dient hauptsächlich zum Schmelzen von Grauguss, Temperguss, Sphäroguss und legiertem Gusseisen. Darüber hinaus wird er auch als Isolierofen eingesetzt. In ähnlicher Weise hat der Frequenzinduktionsofen den Kupolofen in der Gießereiproduktion weitgehend ersetzt.

Im Vergleich zum Kupolofen bietet der industrielle Frequenzinduktionsofen zahlreiche Vorteile, darunter die einfache Steuerung der Zusammensetzung und Temperatur des flüssigen Eisens, ein geringer Gas- und Einschlussgehalt im Gussmaterial, keine Umweltbelastung, Energieeinsparung und verbesserte Arbeitsbedingungen. Daher haben sich industrielle Frequenzinduktionsöfen in den letzten Jahren rasant weiterentwickelt.

Der komplette Ausrüstungssatz für den industriellen Frequenzinduktionsofen umfasst vier Hauptteile.

1. Ofenkörperteil

Der Korpus des industriellen Frequenzinduktionsofens zum Schmelzen von Gusseisen besteht aus zwei Induktionsöfen (einer zum Schmelzen und der andere als Reserve), Ofendeckel, Ofenrahmen, kippbarem Ofenölzylinder und einer beweglichen Öffnungs- und Schließvorrichtung für den Ofendeckel.

2. Elektrischer Teil

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

3. Wasserkühlsystem

Das Kühlwassersystem umfasst die Kühlung von Kondensatoren, Induktoren und flexiblen Kabeln. Es besteht aus einer Wasserpumpe, einem Umwälzwassertank oder Kühlturm sowie Rohrleitungsventilen.

4. Hydrauliksystem

Das Hydrauliksystem umfasst Öltank, Ölpumpe, Ölpumpenmotor, Hydraulikleitungen und Ventile sowie eine hydraulische Bedienplattform.

Mittelfrequenz

Ein Induktionsofen mit einer Netzfrequenz im Bereich von 150–10.000 Hz wird als Mittelfrequenz-Induktionsofen bezeichnet, seine Hauptfrequenz liegt im Bereich von 150–2.500 Hz. Haushaltsübliche Niederfrequenz-Induktionsöfen verfügen über drei Frequenzen: 150, 1.000 und 2.500 Hz.

Der Mittelfrequenz-Induktionsofen ist eine spezielle metallurgische Anlage, die sich zum Schmelzen von hochwertigem Stahl und Legierungen eignet. Im Vergleich zu Induktionsöfen mit höherer Arbeitsleistung bietet er folgende Vorteile:

(1) Hohe Schmelzgeschwindigkeit und hohe Produktionseffizienz. Mittelfrequenz-Induktionsöfen weisen eine hohe Leistungsdichte auf, und die Leistungsaufnahme pro Tonne Stahl ist etwa 20–30 % höher als bei Industriefrequenz-Induktionsöfen. Daher ist die Schmelzgeschwindigkeit im Mittelfrequenz-Induktionsofen unter gleichen Bedingungen hoch und die Produktionseffizienz entsprechend hoch.

(2) Hohe Anpassungsfähigkeit und flexible Nutzung. Jeder Ofen des Mittelfrequenz-Induktionsofens kann den flüssigen Stahl vollständig entleeren, was einen einfachen Wechsel der Stahlsorte ermöglicht. Im Gegensatz dazu darf die Stahlschmelze in den einzelnen Öfen des Industriefrequenz-Induktionsofens nicht vollständig entleert werden; ein Teil muss für den nächsten Ofenstart zurückbehalten werden. Daher ist ein Wechsel der Stahlsorte umständlich, und der Ofen eignet sich nur für die Verhüttung einer einzigen Stahlsorte.

(3) Die elektromagnetische Rührwirkung ist gut. Da die elektromagnetische Kraft, die auf die Stahlschmelze wirkt, umgekehrt proportional zur Quadratwurzel der Frequenz der Stromversorgung ist, ist die Rührkraft der Mittelfrequenz-Stromversorgung geringer als die der Netzfrequenz-Stromversorgung. Für die Entfernung von Verunreinigungen, die Erzielung einer gleichmäßigen chemischen Zusammensetzung und einer gleichmäßigen Temperatur im Stahl ist die Rührwirkung der Mittelfrequenz-Stromversorgung relativ gut. Die übermäßige Rührkraft der Netzfrequenz-Stromversorgung erhöht die Reibung des Stahls an der Ofenauskleidung, was nicht nur die Raffinationswirkung verringert, sondern auch die Lebensdauer des Tiegels verkürzt.

(4) Einfacher Startvorgang. Da der Skin-Effekt bei Mittelfrequenzstrom deutlich stärker ist als bei Netzfrequenzstrom, sind beim Anfahren eines Mittelfrequenz-Induktionsofens keine besonderen Anforderungen an das Ofenmaterial zu stellen. Nach dem Beladen kann er schnell aufgeheizt werden. Industrielle Induktionsöfen benötigen hingegen einen speziell angefertigten Anheizblock (etwa halb so hoch wie der Tiegel, z. B. aus Stahl- oder Gusseisenguss) zum Anheizen, wodurch die Aufheizrate sehr gering ist. Daher werden im periodischen Betrieb meist Mittelfrequenz-Induktionsöfen eingesetzt. Ein weiterer Vorteil des einfachen Startvorgangs ist die Energieeinsparung im periodischen Betrieb.

Die Mittelfrequenz-Ofenheizvorrichtung zeichnet sich durch geringes Volumen, niedriges Gewicht, hohe Effizienz, hervorragende Wärmebehandlungsqualität und Umweltverträglichkeit aus. Sie ersetzt zunehmend Kohle-, Gas-, Öl- und herkömmliche Widerstandsöfen und stellt eine neue Generation von Metallerwärmungsanlagen dar.

Aufgrund der oben genannten Vorteile werden Mittelfrequenz-Induktionsöfen in den letzten Jahren vermehrt bei der Herstellung von Stahl und Legierungen eingesetzt und haben sich auch bei der Herstellung von Gusseisen, insbesondere in Gießereien mit periodischem Betrieb, rasant weiterentwickelt.