I. Antecedentes del proyecto y especificaciones de los equipos

Este estudio de caso se refiere a un horno de fusión por inducción de media frecuencia, modelo WDL-KGPS-800, con una capacidad nominal de 0,8 toneladas y una capacidad máxima de 0,96 toneladas,diseñados para aplicaciones de fundición de aluminioEl equipo emplea calefacción por inducción de media frecuencia y está equipado con un sistema de inclinación hidráulica para la descarga de aluminio fundido.El sistema eléctrico está configurado para una fuente de alimentación trifásica de 380V/50Hz, con un rectificador trifásico de seis pulsos y un inversor paralelo.

Las características técnicas principales de este equipo se encuentran en la combinación del sistema de alimentación de media frecuencia KGPS y el cuerpo del horno de inclinación hidráulico de carcasa de acero,con un contenido de nitrógeno en peso superior o igual a 10%, pero no superior a 10%.

II. Sistema de alimentación de frecuencia media KGPS

El sistema de alimentación adopta la fuente de alimentación de media frecuencia basada en tiristor KGPS, que ha madurado a través de más de una década de desarrollo tecnológico continuo.La sección del rectificador es un puente de tres fases totalmente controlado, con una tensión de salida de media frecuencia de 1500 voltios, una potencia nominal de 500 kW y una frecuencia de salida de 1000 Hz. El factor de potencia es superior a 0.9, y la tasa de éxito de inicio es del 100%, lo que significa que la oscilación de frecuencia media se puede establecer de manera confiable en cada intento de inicio.

El circuito de control emplea una arquitectura de placa de circuito digital de octava generación, con control de potencia constante, arranque suave de frecuencia de barrido cero presión,y retroalimentación de voltaje y corriente de doble circuito cerradoEl sistema de protección incluye condiciones de sobrecorriente, sobrevoltura, subcorriente, subvoltura, pérdida de agua y pérdida de fase.el sistema bloquea automáticamente la salida de pulso y desconecta la potencia del circuito principal.

El gabinete de alimentación y el gabinete del condensador están dispuestos por separado.mejora del factor de potencia del sistema y reducción de las pérdidas de transmisión de potencia reactiva en las líneas de distribuciónLa capacidad del banco de condensadores se corresponde con la frecuencia de resonancia de la bobina de inducción, lo que garantiza el funcionamiento cerca del punto de resonancia en condiciones nominales para una eficiencia de salida de potencia óptima.

III. Diseño de la bobina de inducción y blindaje del yugo magnético

La bobina de inducción es el componente principal de conversión de energía del horno de frecuencia media.la bobina genera un fuerte campo magnético alternado que induce corrientes de remolino en la carga metálica dentro del hogar del hornoEl material de la bobina es cobre T2 con un espesor de pared de 5 mm, construido como un tubo en espiral.con una potencia de funcionamiento real y una potencia de diseño controlada dentro del 5%.

La bobina emplea un procesamiento de aislamiento avanzado de turno a turno, con tecnología de sujeción dedicada para reducir la vibración axial.La pared interior de la bobina está recubierta con materiales aislantes importados resistentes a altas temperaturas, y se instala un sistema de alarma de fugas en el revestimiento del horno para detectar los riesgos de filtración del aluminio fundido.que cumple dos funciones: facilitar la construcción del revestimiento del horno y prevenir la deformación térmica del revestimiento que afectaría la vida útil.

Los yugos magnéticos son de construcción de perfil creciente, laminados con láminas de acero de silicio laminadas en frío y sujetados con férulas de acero inoxidable.La superficie de contacto entre el yugo y la superficie exterior de la bobina está curvada, proporcionando contacto de cara en lugar de contacto de línea, logrando una mejor eficiencia de sujeción y una menor fuga de flujo magnético.Las láminas de acero de silicio se refuerzan con férulas dedicadas en lugar de pernos a travésLos yugos magnéticos sirven para proteger las fugas de flujo magnético, evitar el calentamiento del cuerpo del horno,apoyar y asegurar la bobina de inducción, y mejorar la eficiencia general del sistema.

IV. Sistema de inclinación hidráulica

La inclinación del horno es impulsada por un sistema hidráulico con dos cilindros dispuestos a ambos lados del cuerpo del horno para levantarlo.La estación hidráulica está equipada con dos motores y dos bombas, una en servicio y otra en espera.El depósito de combustible está completamente cerrado y soldado, sin aberturas excepto para los puertos laterales y de los tubos, para evitar fugas de aceite hidráulico.

La consola de inclinación hidráulica utiliza el funcionamiento manual de la válvula, con un rango de ángulo de inclinación de 0 a 95 grados.con velocidad ajustable y capacidad para mantenerse en cualquier posiciónEste diseño es adecuado para aplicaciones de fundición que requieren un control preciso del volumen de vertido de aluminio fundido.

V. Estructura del cuerpo del horno

La cubierta del horno adopta una estructura de marco de acero, que comprende una base de montaje fija y un cuerpo de horno inclinado, con la configuración general del marco que garantiza la rigidez.La relación diámetro-altura del hogar se ha optimizado mediante análisis por computadora, adoptando principios internacionales avanzados de diseño de perfiles de hornos ­ una mayor relación mejora el factor de potencia natural y mejora la eficiencia eléctrica.

Se instala una capucha de recogida de polvo cerrada sobre la sección superior del horno para capturar los humos y las partículas generados durante la fusión.

VI. Cables de crisol de grafito y cables refrigerados por agua

El crisol es de construcción de grafito, ofreciendo una buena compatibilidad química con la fusión de aluminio.dependiendo de las condiciones de funcionamiento, incluido el método de carga, temperatura de fusión y prácticas de eliminación de escombros.

Los cables enfriados por agua están construidos con alambre de cobre sin oxígeno de múltiples hebras TU1, revestido con tubos de caucho resistentes al fuego de alta resistencia,con conectores formados en frío que proporcionan una buena conductividad eléctrica y resistencia a la tracciónEl lado de la fuente de alimentación requiere un caudal de agua de refrigeración no inferior a 12 m3/h, mientras que el lado del cuerpo del horno requiere no inferior a 20 m3/h.La temperatura del agua de salida en el lado de la fuente de alimentación no deberá superar los 35°C.El sistema de refrigeración de agua está equipado con una torre de refrigeración cerrada, depósitos de agua,y un gabinete de control, formando un circuito de enfriamiento circulante independiente.

VII. Parámetros de rendimiento del proceso

La capacidad nominal es de 0,8 toneladas, con una capacidad máxima de 0,96 toneladas, y una temperatura de rodaje nominal fijada en 780 °C. El tiempo de fusión es de aproximadamente 60 minutos por horno,con una desviación admisible de ± 5%En base a esto, el ciclo desde la carga en frío hasta alcanzar la temperatura de rotación es de aproximadamente 1 hora, lo que corresponde a una tasa de fusión de aproximadamente 0,8 toneladas por hora.,el consumo específico de energía es de aproximadamente 625 kWh por tonelada de aluminio, dentro del rango de eficiencia típico de los hornos de fusión por inducción de media frecuencia.