Fours à induction. Types et travail. Application et fonctionnalités. Fours à induction sous vide (VIM)

Le principe de fonctionnement des fours à induction est basé sur les courants générés dans la masse fondue à l'aide de dispositifs spéciaux - des inducteurs. Dans ce cas, les courants induits permettent d'atteindre la température de fusion des métaux et une grande uniformité des masses fondues est obtenue grâce au mélange. Tous les éléments de la masse fondue sont exposés à des courants de Foucault, ce qui permet aux couches de se déplacer et d'obtenir le mélange maximum possible de divers additifs et métaux. Les principaux avantages des fours à induction comprennent réparation simple, haute efficacité, capacité à produire des alliages avec des caractéristiques spécifiées et à effectuer un traitement thermique dans n'importe quel mode.

La navigation:

L'inducteur, en plus de créer un courant électrique dans le métal traité, perçoit les vibrations mécaniques et les charges thermiques. Par conséquent, la conception fournit la résistance et le caractère réfractaire nécessaires des pièces conductrices et isolantes. Un entrefer peut être utilisé comme isolant et la distance requise entre les spires et la fixation rigide du conducteur doit être assurée.

Un ruban isolant est également utilisé, qui est appliqué sur le revêtement de vernis. Le ruban doit avoir de bonnes propriétés diélectriques, garantissant une isolation fiable des spires.

Une autre façon d'assurer l'isolation diélectrique nécessaire des spires de l'inducteur consiste à utiliser un matériau d'espacement spécial installé entre les spires. Les joints sont fixés à l'aide d'une colle spéciale. Cette méthode est généralement utilisée pour isoler un inducteur de haute puissance.

La composition sert également à fournir le niveau requis isolement. Cette méthode n'a pas trouvé une large application, car l'inducteur dans ce cas est très difficile à réparer.

La partie conductrice de courant de l'inducteur doit avoir une bonne conductivité électrique, ce qui réduit les pertes de puissance. De plus, le matériau utilisé dans la partie électrique de l'inducteur doit être amagnétique. Afin de fournir une surface maximale sur la face tournée vers le métal traité et moins de poids, diverses sections avec des cavités internes sont utilisées.

Le cadre du four doit assurer la rigidité de l'ensemble de la structure et empêcher l'absorption de puissance par les pièces. Les fours industriels utilisent généralement un cadre cylindrique constitué de tôles d'acier avec des trous technologiques spéciaux qui permettent un libre accès à l'inducteur.

La fonte du métal dans un four à induction permet un contrôle précis conditions de température, maintenez la température requise pendant un certain temps. L'efficacité des fours à induction est très élevée, car il n'y a pas d'éléments chauffés supplémentaires, seul le métal traité est chauffé. Par caractéristiques environnementales les fours à induction sont les plus sûrs, car il n'y a pas de produits de combustion et produits dangereux, libéré lors d'autres méthodes de fusion.

Les fours à induction sont utilisés pour la fusion des métaux non ferreux et ferreux, le durcissement, le revenu, le recuit et la normalisation des aciers. Structurellement, les fours à induction sont de type canal et de type creuset. Des fours sont produits qui permettent la fusion avec accès à l'air, dans un certain environnement gazeux avec surpression ou vide.

Outre les métaux non ferreux, les fours à induction sont utilisés pour fondre les métaux précieux. Cela nécessite généralement une température plus basse que pour les métaux ferreux. La fusion du palladium dans un four à induction nécessite une atmosphère oxydante, contrairement aux autres métaux précieux.

La fusion de l'acier dans les fours à induction permet d'obtenir des nuances fortement alliées répondant aux exigences les plus strictes. Dans certains cas, l'acier est fondu dans un certain environnement gazeux ou sous vide, ce qui permet d'obtenir des qualités supplémentaires.

La fusion du titane dans les fours à induction permet d'obtenir des lingots ou des billettes de composition uniforme dans tout le volume. L'inconvénient de la fusion dans les fours à induction est la teneur relativement élevée en carbone du produit final. Pour réduire l’impact des gaz, le titane est fondu dans un environnement d’argon ou sous vide.

Veuillez noter que la fonte des métaux mouillés ou contenant de la glace est très dangereuse, un pré-séchage est donc recommandé. La présence d'humidité dans la chambre de travail du four lorsqu'une masse fondue apparaît provoquera des éclaboussures de métal chaud, ce qui peut entraîner des blessures et une panne de l'équipement.

Four à induction industriel

La conception des fours industriels est réalisée sur la base des exigences de processus technologique. Le projet détermine la température de chauffage maximale possible, la possibilité de créer une certaine environnement gazier ou le vide, l'utilisation de creusets ou d'un dispositif à canaux pour la partie travaillante, le degré d'automatisation. Fours industriels doit être équipé de systèmes garantissant une sécurité maximale pendant le fonctionnement. De plus, comme les fours fonctionnent en courant électrique alternatif, la puissance du four est affectée par sa fréquence.

En fonction des conditions de température requises, des types de métaux ou d'alliages qu'il est prévu de fondre, différentes sortes doublures. Le revêtement des fours à induction peut être constitué d'un matériau réfractaire contenant plus de 90 % d'oxyde de silicium avec une petite quantité d'autres oxydes. Cette doublure est dite acide et peut résister jusqu'à 100 températures.

Le revêtement basique ou alcalin est constitué de magnésite additionnée d'autres oxydes et verre liquide. Un tel revêtement peut supporter jusqu'à 50 chaleurs ; dans les fours de grand volume, l'usure se produit beaucoup plus rapidement.

La doublure neutre est utilisée plus souvent que les autres types et peut résister à plus de 100 températures. Il est le plus souvent utilisé dans les fours à creuset. Il convient de garder à l'esprit qu'en raison de la fusion, une usure inégale du revêtement se produit. Cela modifie le volume de travail et l'épaisseur de paroi du revêtement. Une usure plus importante se produit dans les zones les plus chaudes, généralement au fond du four.

Puisque les fours à induction industriels fonctionnent avec Charges lourdes, l'enroulement de l'inducteur peut chauffer considérablement pendant le fonctionnement. Pour prévenir conséquences négatives une surchauffe est généralement fournie système d'eau refroidissement, éliminant l'excès de chaleur des spires de l'inducteur. Lors de la conception, la question du refroidissement de l'inducteur est l'une des plus importantes, car la fiabilité et la durée de vie de l'ensemble du four dépendent de l'efficacité du système.

L'automatisation maximale possible des processus de traitement thermique est une condition nécessaire pour le fonctionnement normal des fours à induction industriels. Une automatisation correctement sélectionnée fournira différents modes qui vous permettront de répondre avec la plus grande précision aux exigences des processus technologiques.

La production de fours industriels est réalisée en stricte conformité avec les exigences des clients et la documentation technique réglementaire. Les fours industriels peuvent être fabriqués selon des conceptions standards ou des commandes individuelles. Condition requise est la certification des équipements, qui doit être effectuée au moins une fois par an.

Four à induction de laboratoire

Les recherches effectuées avec divers métaux et alliages nécessitent la création de certaines conditions lors du processus de fusion ou de traitement thermique. Un four à induction de laboratoire sert à fournir des conditions spécifiées, le degré d'automatisation d'un tel dispositif est donc très élevé. En fonction des matériaux qu'il est prévu d'étudier, les fours de laboratoire sont équipés d'équipements supplémentaires. Certains modèles offrent la possibilité de fondre sous surpression ou sous vide.

Dans les fours de laboratoire pour le revêtement, en plus des matériaux ci-dessus, des matériaux d'isolation thermique plus modernes peuvent être utilisés, tels que :

corindon, résistant jusqu'à 300 chaleurs ;

divers matériaux fibreux résistant à la chaleur;

plaques d'isolation thermique en céramique.

Les fours de laboratoire comprennent également les fours à bijoux, utilisés pour le traitement des métaux précieux, et les fours dentaires, destinés à la fabrication de prothèses dentaires. Les fours de ce type ne sont généralement pas conçus pour obtenir des températures élevées et traiter de grands volumes de métal, leur puissance n'est donc pas élevée.

Le cadre des fours de laboratoire a généralement la forme d’un cube ou d’un parallélépipède. Pour la fabrication des ailerons, divers matériaux amagnétiques sont utilisés (duralumin, acier spécial, cuivre). Les éléments de charpente sont recouverts de feuilles d'amiante-ciment, offrant une isolation thermique supplémentaire. Pour réduire l'échauffement des éléments de cadre, des joints isolants spéciaux sont utilisés. Ils servent également à empêcher l’apparition de courants vagabonds. Dans ce cas, l'inducteur est fixé aux plaques supérieure et inférieure.

Les fours à induction de laboratoire, comme les fours industriels, nécessitent un refroidissement efficace des bobinages. Dans certains modèles, le refroidissement par air est suffisant ; dans les inducteurs fonctionnant à des températures élevées, un refroidissement par eau est utilisé.

La présence du niveau requis de protection contre les courants d'induction dans les fours de laboratoire est une condition nécessaire pour assurer la sécurité du personnel. Pour assurer le niveau de sécurité requis, des écrans électromagnétiques spéciaux sont utilisés. Ils sont généralement fabriqués à partir de tôle d'aluminium ou de cuivre.

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Production et fourniture de fours à induction sous vide en Russie et dans les pays de la CEI

Actuellement, la demande d'acier et d'alliages but spécial pour les secteurs de l'aérospatiale, de l'aviation, du nucléaire et de l'énergie, connaît une croissance rapide. Dans ces domaines industriels, des valeurs de plus en plus élevées en matière de résistance, de pureté et d'autres propriétés du métal sont souvent requises.

Afin de résoudre le problème de l'amélioration des propriétés qualitatives des métaux fondus, la société MetaCube est prête à proposer des technologies basées sur des méthodes de fusion innovantes pour la production d'aciers et d'alliages aux propriétés technologiques particulières. Ces méthodes incluent la fusion par induction sous vide.

La nécessité de créer des fours à induction sous vide est née de la nécessité d'introduire production industrielle des métaux hautement réactifs et réfractaires, tels que le zirconium, le titane, le niobium, le béryllium et le molybdène, ainsi que le tantale, le tungstène, l'uranium et plusieurs autres. Une particularité de ces métaux est qu'ils s'oxydent intensément lorsqu'ils sont chauffés à l'air et que la fusion doit donc être effectuée sous vide.

Caractéristiques des fours à induction sous vide

La technologie de fusion par induction sous vide permet d'obtenir des métaux hautement purifiés dans une atmosphère sans oxygène. En utilisant des fours à induction sous vide, il est possible de produire des aciers résistants à la chaleur et fortement alliés ainsi que des alliages de précision. De plus, dans les fours à induction sous vide, il est possible d'effectuer un traitement thermique et une fusion de métaux précieux et de terres rares, ainsi que de fondre du verre spécial de haute qualité et de les utiliser pour obtenir des monocristaux. Dans tous les cas, le matériau obtenu dans les fours sous vide se distingue par une pureté accrue et un minimum de déchets.

Un rôle important lors du raffinage dans un four à induction sous vide est joué par le processus d'évaporation des impuretés à faible point de fusion - plomb, arsenic, étain et bismuth. Les hautes qualités du métal sous vide sont en partie assurées par la purification de l'alliage de ces impuretés, contenues en très petites quantités, ce qui rend impossible leur détermination même avec des méthodes analytiques avancées. Cela est nécessaire lorsque les exigences relatives au matériau sont assez élevées et que l'alliage spécial résultant doit répondre à certaines propriétés.

Un autre avantage des fours sous vide est la possibilité d'obtenir des structures métalliques monocristallines et à grains fins. Dans ce cas, les propriétés du matériau résultant peuvent être prédites.

Modèle	Volume du four, kg	puissance, kWt	Fréquence, kHz	Vide froid ultime, Pa	Consommation d'eau pour le refroidissement, m 3 /heure	Tension d'alimentation, V
VPI-10	10	50	2,5	6,67×10-3	5	380
VPI-25	25	100	2,5	6,67×10-3	5	380
VPI-50	50	100	2,5	6,67×10-3	7	380
VPI-150	150	100	2,5	6,67×10-3	13	380

La température de fonctionnement des fours peut atteindre 2 200 degrés.

• Possibilité d'exposition à long terme du métal liquide dans un vide profond ;
• Haut degré de dégazage des métaux ;
• Possibilité de recharger le four pendant le processus de fusion ;
• La capacité d'influencer activement l'intensification des processus de désoxydation et de raffinage à tout moment pendant la fusion ;
• La capacité de contrôler et de réguler efficacement l'état de la matière fondue en fonction de sa température et composition chimique tout au long du processus ;
• Pureté particulière des pièces moulées résultantes en raison de l'absence de toute inclusion non métallique ;
• La capacité de produire un chauffage rapide (chauffage direct dû à la chaleur générée dans la masse fondue), augmentant ainsi la productivité ;
• Haute homogénéité de la masse fondue grâce au mélange actif du métal ;
• Toute forme de matières premières (matières grumeleuses, briquettes, poudre, etc.)
• Haute efficacité et respect de l'environnement.

Conception de fours sous vide

est un four à haute fréquence constitué d'un creuset réfractaire, placé à l'intérieur d'un inducteur, lui-même situé à l'intérieur d'un boîtier étanche, à partir duquel Les pompes à vide les gaz sont pompés. Le creuset des fours sous vide est fabriqué à partir de matériaux hautement réfractaires en poudre par conditionnement dans un inducteur selon un gabarit. Les fours à induction sous vide sont des unités mécanisées. La coulée du métal peut se produire soit en faisant tourner le four à l'intérieur de la chambre, soit en faisant tourner la chambre elle-même dans son ensemble. Un four de fusion à induction sous vide vous permet d'effectuer de manière indépendante les opérations suivantes : régler la température de la masse fondue, modifier la pression à l'intérieur de la chambre, mélanger la masse fondue et également ajouter d'autres éléments à la masse fondue.

Le principe modulaire de construction des fours sous vide permet d'obtenir une compacité accrue du four, ainsi que la possibilité de connecter des modules supplémentaires - une chambre pour le déchargement, le versement et également le retrait des produits obtenus.

La conception des fours à induction sous vide modernes permet d'installer des moules et d'en décharger des lingots sans rompre le vide dans le four. Les fours à induction sous vide sont le plus souvent des appareils automatisés. Le chargement de la charge, l'introduction d'additifs et d'additifs et la coulée du métal s'effectuent à l'aide d'un entraînement électrique ou hydraulique.

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Un four à induction est utilisé pour faire fondre les métaux non ferreux et ferreux. Les unités de ce principe de fonctionnement sont utilisées dans les domaines suivants : de la fabrication de bijoux les plus raffinés à la fusion industrielle de métaux à grande échelle. Cet article abordera les caractéristiques de divers fours à induction.

Fours à induction pour la fusion des métaux

Principe d'opération

Le chauffage par induction constitue la base du fonctionnement du four. Autrement dit, électricité crée un champ électromagnétique et de la chaleur est obtenue, qui est utilisée à l'échelle industrielle. Cette loi de la physique est étudiée dans les dernières années du secondaire. Mais il ne faut pas confondre la notion d'unité électrique et de chaudières à induction électromagnétique. Bien que la base du travail ici et là soit l'électricité.

Comment cela peut-il arriver

Le générateur est connecté à une source de courant alternatif, qui y pénètre via un inducteur situé à l'intérieur. Le condensateur est utilisé pour créer un circuit d'oscillation basé sur une fréquence de fonctionnement constante sur laquelle le système est réglé. Lorsque la tension dans le générateur augmente jusqu'à une limite de 200 V, l'inducteur crée un champ magnétique alternatif.

Le circuit est fermé le plus souvent grâce à un noyau en alliage ferromagnétique. Le champ magnétique alternatif commence à interagir avec le matériau de la pièce et crée un puissant flux d'électrons. Une fois que l'élément électriquement conducteur entre dans l'action inductive, apparition de contraintes résiduelles, qui dans le condensateur contribue à l'apparition de courants de Foucault. L'énergie des courants de Foucault est convertie en l'énérgie thermique inducteur et le métal souhaité est chauffé à des températures de fusion élevées.

La chaleur produite par l'inducteur est utilisée :

• pour faire fondre les métaux mous et durs ;
• pour durcir la surface de pièces métalliques (par exemple des outils);
• pour le traitement thermique de pièces déjà produites ;
• besoins du ménage (chauffage et cuisine).

Brèves caractéristiques de divers fours

Types d'appareils

Fours à creuset à induction

Est le type de poêle le plus courant chauffage par induction. Particularité, différent des autres types est qu'un champ magnétique alternatif apparaît en l'absence de noyau standard. Creuset en forme de cylindre placé à l'intérieur de la cavité de l'inducteur. Le four, ou creuset, est constitué d'un matériau résistant parfaitement au feu et est relié au courant électrique alternatif.

Aspects positifs

Les unités à creuset comprennent à des sources de chaleur respectueuses de l'environnement, environnement non pollué par la fonte des métaux.

Il existe des inconvénients dans le fonctionnement des fours à creuset :

• lors du traitement technologique, des scories à basse température sont utilisées ;
• Le revêtement des fours à creuset produit a une faible résistance à la destruction, ce qui est particulièrement visible lors de changements brusques de température.

Les inconvénients existants ne posent pas de difficultés particulières ; les avantages d'une unité d'induction à creuset pour la fusion du métal sont évidents et ont rendu ce type d'appareil populaire et demandé par un large éventail de consommateurs.

Fours de fusion à induction à canaux

Ce type est largement utilisé dans la fusion des métaux non ferreux. Utilisé efficacement pour le cuivre et alliages de cuivreà base de laiton, cupronickel, bronze. L'aluminium, le zinc et les alliages contenant ces métaux sont activement fondus dans les unités à canaux. L'utilisation généralisée de fours de ce type est limitée en raison de l'incapacité de fournir un revêtement résistant à la rupture sur les parois internes de la chambre.

Le métal en fusion dans les fours à induction à canaux subit mouvement thermique et électrodynamique, qui assure une homogénéité constante du mélange des composants de l'alliage dans le bain du four. Utiliser des fours à conduits principe inductif justifiée dans les cas où le métal en fusion et les lingots manufacturés sont soumis à besoins spéciaux. Les alliages sont de haute qualité en termes de coefficient de saturation des gaz et de présence d'impuretés organiques et synthétiques dans le métal.

Les fours à induction à canaux fonctionnent comme un mélangeur et sont conçus pour niveler la composition, maintenir une température de processus constante et sélectionner la vitesse de coulée dans des cristalliseurs ou des moules. Pour chaque alliage et composition de coulée, il existe des paramètres pour une charge spéciale.

Avantages

• l'alliage est chauffé dans la partie inférieure, à laquelle il n'y a pas d'accès à l'air, ce qui réduit l'évaporation de la surface supérieure, chauffée à une température minimale ;
• les fours à canaux sont classés comme fours à induction économiques, puisque la fusion qui se produit est assurée par une faible consommation d'énergie électrique ;
• le four a un rendement élevé grâce à l'utilisation d'un fil magnétique en boucle fermée ;
• La circulation constante du métal en fusion dans le four accélère le processus de fusion et favorise un mélange uniforme des composants de l'alliage.

Défauts

• la durabilité du revêtement interne en pierre diminue lorsque des températures élevées sont utilisées ;
• le revêtement est détruit lors de la fusion d'alliages chimiquement agressifs de bronze, d'étain et de plomb.
• lors de la fusion d'une charge contaminée de faible qualité, les canaux se bouchent ;
• les scories de surface dans le bain ne s'échauffent pas à une température élevée, ce qui ne permet pas d'effectuer des opérations dans l'interstice entre le métal et l'abri et de faire fondre les copeaux et ferrailles ;
• les unités à canaux ne tolèrent pas les interruptions de fonctionnement, ce qui les oblige à stocker en permanence une quantité importante d'alliage liquide dans la bouche du four.

L'élimination complète du métal en fusion du four entraîne sa fissuration rapide. Pour la même raison, il est impossible d'effectuer une analyse rapide conversion d'un alliage à un autre, il faut réaliser plusieurs fontes intermédiaires, appelées lest.

Fours à induction sous vide

Ce type est largement utilisé pour fondre des aciers de haute qualité et des alliages de nickel, de cobalt et de fer résistants à la chaleur. L'unité gère avec succès la fusion des métaux non ferreux. Le verre est bouilli dans des unités sous vide, les pièces sont traitées à haute température, produire des monocristaux.

Le four est classé comme générateur haute fréquence situé dans un endroit isolé environnement externe courant passant par inductance haute fréquence. Pour créer un vide, des masses d'air en sont pompées. Toutes les opérations d'introduction des additifs, de chargement de la charge et de distribution du métal sont réalisées par des mécanismes automatiques à commande électrique ou hydraulique. Les alliages avec de petits mélanges d'oxygène, d'hydrogène, d'azote et de matières organiques sont obtenus à partir de fours sous vide. Le résultat est bien supérieur aux fours à induction ouverts.

Acier résistant à la chaleur des fours sous vide utilisé dans la production d'outils et d'armes. Certains alliages de nickel contenant du nickel et du titane sont chimiquement actifs et il est problématique de les obtenir dans d'autres types de fours. Les fours sous vide effectuent la coulée du métal en faisant tourner le creuset dans l'espace interne du boîtier ou en faisant tourner la chambre avec un four fixe. Certains modèles ont un trou d'ouverture dans le fond pour évacuer le métal dans un conteneur installé.

Fours à creuset avec convertisseur à transistors

Utilisé pour les métaux non ferreux de poids limité. Ils sont mobiles, ont poids léger et peut être facilement déplacé d'un endroit à l'autre. L'ensemble du four comprend un transistor haute tension convertisseur universel. Permet de sélectionner la puissance recommandée pour la connexion au réseau et, par conséquent, le type de convertisseur nécessaire dans ce cas avec modification des paramètres de poids de l'alliage.

Four à induction à transistors Largement utilisé pour le traitement métallurgique. Avec son aide, les pièces sont chauffées en forge et les objets métalliques sont durcis. Les creusets des fours à transistors sont en céramique ou en graphite ; les premiers sont conçus pour faire fondre des métaux ferromagnétiques comme la fonte ou l'acier. Le graphite est installé pour faire fondre le laiton, le cuivre, l'argent, le bronze et l'or. Ils font fondre le verre et le silicium. L'aluminium fond bien à l'aide de creusets en fonte ou en acier.

Quel est le revêtement des fours à induction

Son objectif est de protéger l'enveloppe du four des effets destructeurs des températures élevées. Effets secondaires est la conservation de la chaleur, donc l'efficacité du processus augmente.

Le creuset dans la conception d'un four à induction est réalisé de l'une des manières suivantes :

• par la méthode d'excavation dans des fours de petit volume ;
• par la méthode imprimée à partir d'un matériau réfractaire sous forme de maçonnerie ;
• combinés, associant céramique et couche tampon entre la maçonnerie et l'indicateur.

Le revêtement est composé de quartzite, corindon, graphite, graphite réfractaire, magnésite. Des additifs sont ajoutés à tous ces matériaux pour améliorer les caractéristiques du revêtement, réduire les changements de volume, améliorer le frittage et augmenter la résistance de la couche aux matériaux agressifs.

Pour sélectionner un matériau particulier pour la doublure prendre en compte un certain nombre de conditions d'accompagnement, à savoir le type de métal, le prix et les propriétés réfractaires du creuset, la durée de vie de la composition. Une composition de revêtement correctement sélectionnée doit fournir les pré-requis techniques pour réaliser le processus :

• obtenir des lingots de haute qualité ;
• la plus grande quantité de fusion complète sans travaux de réparation ;
• travail sûr des spécialistes;
• stabilité et continuité du processus de fusion ;
• recevoir matériel de qualité lors de l'utilisation d'une quantité économique de ressources ;
• utilisation de matériaux courants pour le revêtement à bas prix ;
• impact minimal sur l'espace environnant.

L'utilisation de fours à induction permet d'obtenir alliages et métaux d'excellente qualité avec une teneur minimale en diverses impuretés et en oxygène, ce qui augmente leur utilisation dans des domaines de production complexes.

Nous en avons déjà parlé technologie d'induction. Établissements Restauration De plus en plus de personnes équipent leur cuisine de plaques à induction et de fours. Malgré le coût élevé d’un tel équipement, les avantages de son utilisation sont évidents.

Cette technologie a également trouvé des applications dans des domaines totalement étrangers à la cuisine - métallurgie. Les fours à induction sont utilisés avec succès non seulement dans la fusion industrielle des métaux (où ils remplacent progressivement les fours traditionnels), mais sont également activement utilisés dans les petites entreprises métallurgiques.

Technologie

Comme nous le savons déjà, dans les installations à induction (et les fours de fusion ne font pas exception), l'échauffement du ou des objets se produit en raison de l'action Champ électromagnétique. Cependant, la fusion des métaux est processus de haute technologie, et donc les installations correspondantes ont leur propre conception et leurs propres caractéristiques technologiques.

Un four à induction se compose d'un inducteur, d'un châssis, d'une chambre (creuset) de chauffage (fusion), d'un système de vide (en option) et de mécanismes permettant d'incliner le four ou de déplacer des produits chauffés dans l'espace. Le creuset de fusion a généralement une forme cylindrique pratique et est constitué d'un matériau réfractaire. Il est situé dans la cavité de l'inducteur connecté à une source de courant alternatif. Une charge métallique placée dans un creuset fond en raison de l’absorption d’énergie électromagnétique.

Avantages et inconvénients

Le principal avantage est bien entendu l’absence de chauffage pendant le processus. étapes intermédiaires. La chaleur est immédiatement transférée à l'objet. Cela permet d'économiser du temps et de l'énergie.

Cuire fond rapidement petit lot. Dans ce cas, la température dans la chambre est répartie uniformément sans surchauffe locale. Cela garantit l’homogénéité de la composition chimique des alliages multicomposants.

Un des caractéristiques distinctives four à induction - la capacité de créer n'importe quelle atmosphère dans l'installation (oxydante, réductrice, neutre). Et c'est à ce moment-là toute pression.

Enfin, forme optimale creuset et son bonne protection des dommages thermiques et mécaniques, ils permettent d'évacuer complètement le métal en fusion de l'installation.

Les fours à induction se distinguent par simplicité et commodité en gestion, régulation, maintenance. Et la capacité d’automatiser les processus de base rend ces installations très productives.

Parmi les lacunes, les experts soulignent seulement deux points. Premièrement, basse température scories, transféré à la fonte pour son traitement technologique. Le fait est que les scories de l'installation sont chauffées par le métal et que, par conséquent, leur température est toujours plus basse. Deuxièmement, pour les petites installations (compactes) point faible est le revêtement (résistance à la chaleur et protection contre les dommages mécaniques). À des températures de fusion élevées, pendant le drainage complet du métal, forte fluctuation températures de revêtement.

Types de fours

En fait, ils sont nombreux, car ces installations trouvent leur application dans les domaines les plus divers domaines. Par exemple, en dentisterie et en bijouterie. Par conséquent, nous ne parlerons que des types les plus populaires.

Les fours à induction modernes sont capables de fondre du métal de 5 kg à plusieurs dizaines de tonnes. Cela n’a aucun sens de parler d’options industrielles. Des complexes aussi puissants font l’objet d’un article séparé. Mais parlons plus en détail des installations compactes accessibles aux petites entreprises.

Fours à creuset à induction jusqu'à 200 kg de capacité de fusion

Ces installations avec convertisseur à transistors utilisé pour fondre de 5 à 200 kg de métaux non ferreux et de 5 à 100 kg de métaux ferreux. Leur principal avantage est la mobilité. Si nécessaire, ils peuvent être facilement réorganisés d'un endroit à l'autre.

Les fours sont équipés d'un convertisseur haute tension universel à transistor moyenne fréquence. Par conséquent, s’il existe des restrictions sur la puissance connectée, celle-ci peut être facilement ajustée.

Les installations sont utilisées pour chauffer des pièces massives avant de forger ou leur durcissement profond. Et bien sûr pour faire fondre les métaux. Les creusets en graphite sont utilisés pour faire fondre le verre, le silicium, ainsi que l'acier et la fonte, qui possèdent des propriétés ferromagnétiques. Creusets en céramique - pour faire fondre le cuivre, le laiton, le bronze, l'or et l'argent. Des creusets en acier et en fonte sont utilisés pour faire fondre l'aluminium.

En général, le rendement d'un tel four atteint 98 %. Temps de fusion - pas plus d'une heure. Acier fondu installation à induction(et même compact), 30% plus résistant que celui fondu dans un four conventionnel en raison de la plus grande homogénéité de l'alliage.

Cependant, nous ne pouvons nous empêcher de mentionner certaines lacunes. En raison de la faible épaisseur du creuset et, comme mentionné ci-dessus, des problèmes de revêtement se produisent perte rapide chaleur. Les professionnels conseillent que dans les petites installations, la fusion soit effectuée le plus rapidement possible et que la fusion ultérieure soit effectuée de préférence sur un creuset chaud. Un autre inconvénient est l'absence de système de refroidissement par eau inclus dans le package. Malheureusement, vous devrez l'acheter séparément.

Cependant, selon les experts, acheter de la propriété intellectuelle avec un poids calorifique allant jusqu'à 200 kg est un des meilleures options démarrer votre propre entreprise métallurgique ou développer une entreprise existante.

Fours à induction sous vide jusqu'à 200 kg de capacité de fusion

Les fours avec traitement des métaux sous vide sont utilisés pour former des alliages de composition chimique précise. L’acier de haute qualité obtenu est utilisé dans des produits à haute valeur ajoutée.

La fusion sous vide permet d'obtenir métaux plus purs et alliages. Cela se produit, tout d'abord, en raison de l'élimination intensive des gaz et des impuretés qui composent le matières premières. Deuxièmement, en raison de la fusion presque complète des composants additifs avec le matériau fondu. Alors que lors de la fusion à l’air, certains composants sont perdus.

Les plus répandus aujourd'hui sont les fours sous vide avec un creuset basculant à l'intérieur d'un boîtier fixe. Leurs principaux avantages : la possibilité de couler du métal dans un nombre illimité de moules ou de moules, la facilité de suivi du processus de coulée grâce à l'immobilité des fenêtres de visualisation, etc.

Les fours à vide modernes disposent de divers dispositifs permettant de produire divers opérations technologiques. Par exemple, une trémie pour des portions supplémentaires de charge, des distributeurs pour introduire des matériaux d'apport dans le creuset dans un certain ordre, des dispositifs pour mesurer la température du métal liquide avec un thermocouple et pour prélever ses échantillons, des grattoirs pour nettoyer le creuset après vidange le métal, etc.

N'aie pas peur difficultés à maîtriser les installations. En fait, les technologies de production de fours à induction ont atteint un tel niveau que les entrepreneurs individuels sont capables de travailler sans arrêt pendant 24 heures et que les qualifications de l'opérateur peuvent être minimes.

Résumé

Fabricants d'induction fours de fusion un tas de. Mais le leader, et ce n'est pas surprenant, est Chine. Le Céleste Empire est depuis longtemps le leader mondial de la production de métal laminé. Pas inférieur, et même à certains égards supérieurÉquipement chinois la programmation Fabricants russes. Notre patrie, bien sûr, est également forte de ses réalisations métallurgiques, donc un acheteur potentiel a l'embarras du choix.

Les prix des poêles sont à peu près les mêmes et commencent à partir de 250 mille roubles. Dans le même temps, il ne faut pas avoir peur du manque de garanties sur les équipements chinois. Pas le cas. Tout va bien ici. Les entrepreneurs individuels bénéficient d'une garantie et même de centres de services dans le monde entier.

Les fours à induction sous vide (VIF) sont conçus pour fondre et affiner les aciers fortement alliés, les alliages résistants à la chaleur et de précision à faible teneur en carbone de manière à maintenir une pression résiduelle de 10-1-10-2 Pa pendant la fusion. Les VIP travaillent sur les déchets de leur propre production métallurgique et nettoient matériaux métalliques. Les grands VIP utilisent parfois un semi-produit liquide fondu dans d'autres unités (généralement des panneaux de particules) au lieu d'un remplissage solide. Par rapport à d’autres fonderies pour l’électrométallurgie spéciale, VIP présente les avantages suivants :

1) le métal liquide peut être longue durée conserver sous vide. Cela garantit un dégazage, une désoxydation et une purification en profondeur de l'acier des inclusions non métalliques et des impuretés de métaux non ferreux ;

2) il est possible de fondre tous les aciers et alliages de composition chimique complexe créés par la présence d'un mélange électromagnétique du métal ; Conditions favorables pour une dissolution rapide des additifs d'alliage ;

3) la simplicité du contrôle de la puissance et du dosage de l'énergie garantit une surchauffe rapide du métal jusqu'au niveau requis avec une grande précision.

Les inconvénients du VIP comprennent : la contamination du métal par le matériau du creuset, les scories froides, la faible durabilité du creuset (20-50 fusions dans les fours industriels).

Le rendement électrique d'un four à induction sous vide pour la fusion de l'acier est s = 0,7 h 0,8.

Dans les fours à creuset à induction, dont font partie les VIP, circulation naturelle métal en fusion en raison des forces électrodynamiques. La circulation du métal se produit lorsque les courants de Foucault circulant dans le métal liquide interagissent avec le courant de l'inducteur. La force résultante dirigée de l'inducteur vers le métal tombe sur la partie médiane du creuset. Cela conduit à l'apparition d'une circulation dite à double circuit dans la masse fondue, lorsque la masse fondue dans la partie supérieure du bain est pressée vers le haut et dans la partie inférieure vers le bas, formant des contours indépendants de mouvement du métal (Fig. 55, un). De ce fait, la surface métallique s'élève au centre du creuset, formant un ménisque convexe.

Un mélange intensif du métal joue un rôle positif, en accélérant la dissolution des additifs d'alliage et en égalisant la température dans le volume du bain. La présence d'un ménisque est un phénomène indésirable, car les scories se déplacent vers les parois du creuset, favorisant une corrosion accélérée de son revêtement, et au centre le métal est exposé, ce qui entraîne une augmentation des pertes de chaleur et une aggravation des conditions de réactions entre les scories et métal. L'effet du mélange de métaux augmente avec la diminution de la fréquence et diminue lorsqu'on passe à des fréquences plus élevées.

L’alimentation électrique des fours à induction sous vide est fournie par des générateurs de machines à haute fréquence. convertisseurs de fréquence à thyristors et générateurs à tubes (utilisés sur les fours de laboratoire). L'efficacité des générateurs de machines est de 70 à 85 %, celle des générateurs de lampes de 50 à 70 %, celle des convertisseurs à thyristors de 90 à 95 %.

Caractéristiques de conception des fours de fusion à induction sous vide

Selon le principe de fonctionnement, les fours à induction sous vide (VIF) sont constitués de deux types : périodiques et semi-continus.

Fours action périodique avoir une chambre à vide, où, après avoir évacué l'air, le métal est fondu puis versé dans un moule ou un moule. Après la coulée du métal, le four est dépressurisé pour retirer le moule avec le lingot, inspecter et réparer le creuset et charger la charge. Dans ce cas, soit le couvercle du boîtier est déplacé sur le côté ou retiré, soit le boîtier de la chambre à vide est retiré. Après avoir retiré le lingot, nettoyé le creuset et chargé une nouvelle partie de la charge dans le creuset, un moule vide est installé dans la chambre à vide, le four est fermé, l'air est pompé et la fusion suivante commence.

Les fours semi-continus disposent de trois chambres à vide : fusion, chargement et coulée. Parfois, la chambre de coulée est remplacée par une chambre de moule. Le métal est ensuite versé dans la chambre de fusion. Les chambres de chargement et de coulée (ou chambres de moulage) sont séparées de la chambre de fusion par des vannes de type vanne. Ceci permet de réaliser, dans un four sans dépressurisation, non pas une seule chauffe, mais une série de chauffes dont le nombre est déterminé par la durabilité du revêtement du creuset (une campagne de creuset).

Dans les fours semi-continus, du fait de la présence de vannes, simultanément à la fusion du métal sous vide dans la chambre de fusion en chambre de chargementà pression atmosphérique un panier avec une nouvelle partie de la charge est installé. Dans le même temps, dans la chambre de coulée, des opérations sont effectuées pour retirer les moules dans lesquels le métal y est versé et installer les moules pour la coulée. Les chambres de chargement et de coulée sont séparées du milieu extérieur par des portes technologiques de type coulissant. Après avoir effectué toutes les opérations nécessaires, les chambres de chargement et de coulée sont fermées à l'aide de volets et l'air en est évacué. Les fours semi-continus sont largement utilisés en raison d'un certain nombre d'avantages par rapport aux fours discontinus - une productivité plus élevée en raison de l'absence de pompage d'air de la chambre de fusion avant chaque fusion, une durabilité plus élevée du creuset en raison d'un refroidissement et d'un chauffage périodiques réduits lorsque la chambre de fusion est dépressurisé, suppression du temps de refroidissement des moules ou des moules avant de les retirer de la chambre de fusion, réduction de l'oxydation du métal et de la contamination due à l'introduction d'air dans la chambre de fusion.

Un four à vide à induction semi-continu moderne d'une capacité de 2,5 tonnes (ISV-2.5-NI) conçu par VNIIETO est illustré à la Fig. 7.

Schéma du four électrique à induction sous vide semi-continu ISV-2.5NI d'une capacité de 2,5 tonnes, conçu par VNIIETO

Le four est constitué d'une chambre de fusion 1 avec partie cylindrique 8, à l'intérieur duquel se trouve un inducteur avec un creuset 2 . Le basculement du four s'effectue par un mécanisme à chaîne 3. Chambre de chargement 7 , à l'intérieur duquel se trouve un panier auto-déchargeant 5 , séparé de la chambre de fusion par un joint sous vide 4. Panier payant 5 se déplace à l'aide d'un mécanisme à corde 6. Le four est équipé d'un distributeur à huit sections 9 pour charger des désoxydants et des additifs d'alliage dans le creuset pendant la fusion. Pour faciliter l'entretien du four, une plateforme est installée à l'extérieur de la partie supérieure du boîtier 10. Le creuset est nettoyé à l'aide d'un pied-de-biche. 11, situé sur un cache aveugle 12. Chambre de moulage 13 de forme rectangulaire est relié à la chambre de fusion par un joint sous vide. Un support spécial est installé à côté de la chambre de moulage, destiné « à l'installation d'un chariot avec des moules 14 avant qu'ils ne soient roulés dans la chambre de fusion et après qu'ils soient sortis du four. Le four est équipé d'un chariot automoteur 15 rabattre le couvercle 16 chambre de fusion 1. Les moules entre la chambre de fusion et la chambre de moulage sont déplacés sur un chariot à l'aide d'un mécanisme entraîné par un entraînement électrique. Le système de vide est équipé de pompes à vide préalable et de surpression qui pompent l'air de la chambre de fusion, de la chambre de chargement, de la chambre de moulage et du distributeur.