ما هو الفرن التعريفي?
الفرن التعريفي هو فرن كهربائي يستخدم الحث الكهرومغناطيسي للتسخين وذوبان المعدن. يتم استخدامه بشكل شائع في صناعة مسبك للشيكات وصقل المعادن مثل الحديد, فُولاَذ, نحاس, الألومنيوم, وغيرها من السبائك.
مبدأ العمل الأساسي للأفران التعريفية.
يتضمن المبدأ الأساسي وراء الأفران التعريفية استخدام التيار المتناوب (تكييف) من خلال ملف من الأسلاك النحاسية, توليد مجال مغناطيسي. عندما يكون كائن معدني, مثل مادة بوتقة أو مشحونة, يوضع داخل ملف, حقل مغناطيسي يستحث تيار كهربائي في المعدن, ودعا إدي تيار. بسبب مقاومة المعدن, هذه التيارات الدوامة تولد الحرارة, مما تسبب في تسخينه وذوبه بسرعة.
تكوين الفرن التعريفي
يشير تكوين الفرن التعريفي إلى المكونات والمواد المختلفة التي تشكل بنية الفرن وجعلها تعمل. في حين أن التكوين الدقيق قد يختلف حسب التصميم والمصنع, فيما يلي مكونات شائعة موجودة في أفران الحث:
بوتقة:
بوتقة هي حاوية تحمل شحنة معدنية أثناء عملية الانصهار. عادة ما يكون مصنوعًا من مواد حرارية ويمكنه تحمل درجات الحرارة العالية والتفاعلات الكيميائية بالمعادن المنصهرة.
ملف التعريفي:
ملف التعريفي عبارة عن موصل نحاسي يتم وضعه حوله أو بالقرب من بوتقة. وهي مسؤولة عن توليد مجال مغناطيسي بالتناوب, تحفيز تيارات الدوامة في الشحنة الكهربائية للمعادن, مما تسبب في تسخينه ويذوب.
مزود الطاقة:
يوفر مصدر الطاقة الطاقة الكهربائية المطلوبة لتشغيل الفرن الحث. يتكون عادة من ارتفاع, إمدادات طاقة التردد المتوسطة التي تحول طاقة الإدخال إلى التردد المطلوب والجهد المناسب للتدفئة الحث.
نظام التبريد:
تولد الأفران الحثية الكثير من الحرارة أثناء التشغيل وتتطلب نظام تبريد لمنع ارتفاع درجة الحرارة. يتضمن النظام عادةً مكونات مبردة بالماء مثل ملفات التعريفي, كابلات الطاقة, وغيرها من المكونات الحرجة للحفاظ على درجات حرارة التشغيل المثلى.
نظام التحكم:
تم تجهيز الفرن التعريفي بنظام تحكم يمكّن المشغل من مراقبة وضبط المعلمات المختلفة مثل إدخال الطاقة, درجة حرارة, ودورة الذوبان. قد تشمل أجهزة استشعار درجة الحرارة, وحدات التحكم في الطاقة, أجهزة ضبط الوقت, وميزات السلامة لضمان التشغيل الفعال والآمن.
نظام التغذية:
عادة ما يكون للأفران الحثية الأكبر نظام شحن لتسهيل إدخال رسوم معدنية في البوتقة. يمكن أن يشمل ذلك آليات مثل الأنظمة الهيدروليكية, شحن الغطاس أو الناقلات لنقل المواد الخام إلى الفرن.
بطانة الحرارية:
عادة ما تصطف بطانة البوتقة والأجزاء الأخرى ذات الصلة من الفرن بمواد حرارية لتوفير العزل وحماية الهيكل من درجات حرارة عالية والآثار المسببة للمعادن المنصهرة.
نظام العادم:
اعتمادًا على التطبيق, يمكن أن تتضمن الأفران الحثية نظام العادم لإزالة أي أبخرة, الغازات, أو منتجات ثانوية تم إنشاؤها أثناء عملية الانصهار. هذا يساعد على الحفاظ على بيئة عمل آمنة ويعزز جودة الهواء.
نوع الفرن التعريفي
These are the main components and materials in induction furnaces. Specific designs, sizes, and additional features may vary depending on intended use and manufacturer specifications.
There are many types of induction furnaces, which can be divided into the following categories according to different applications and design requirements:
Industrial frequency induction furnace:
This type furnace adopts industrial frequency power supply (special transformer) for smelting.
فرن الحث ذو التردد المتوسط:
Medium frequency induction furnace is a common name for non-vacuum induction furnace. It uses thyristor inverter or frequency multiplier as the power supply to increase the frequency from 50HZ (60HZ) to 150~4000HZ. It is an important branch of induction furnace, mainly used for smelting special steel, with a furnace capacity of 0.10~60t.
Vacuum induction furnace:
هذا النوع من الفرن مصهر وسكب في فراغ. يشبه مصدر الطاقة مصدر الطاقة في الفرن التعريفي المتوسط التردد. يستخدم بشكل أساسي لذين الفولاذ والسبائك الخاصة. سعة الفرن 0.05 ~ 60T.
فرن تحريض البلازما:
يتم صهر هذا النوع من الفرن في غاز محمي ويتم تسخينه بواسطة إمدادات طاقة البلازما ومصدر طاقة فرن متوسطة التردد. يستخدم بشكل أساسي في إنتاج الكربون المنخفض للغاية, الفولاذ والسبائك الخاصة بالكبريت والفوسفور. سعة الفرن هي 0.5 ~ 2T.
فرن التعريفي المضغوط:
يتبنى هذا النوع من الفرن تسخين تحريبي متوسطة التردد تحت ضغط النيتروجين من 0.2 ~ 2.0MPa في البوتقة للذوبان ويلقي الفولاذ النيتروجين العالي الذي يحتوي على N≥0.60 ٪. سعة الفرن هي 0.05 ~ 10t.
عملية تسخين الحث للفرن التعريفي
تولد عملية تسخين الحث للفرن التعريفي بشكل أساسي مجالًا مغناطيسيًا بالتناوب في الملف من خلال التيار المتناوب, وعندما يتم وضع الجزء المعدني في الملف, الجزء المعدني يستحث تيار الدوامة المتداولة. هذه التيارات تقاوم مقاومة المعدن, توليد حرارة محلية دقيقة دون أي اتصال مباشر بين الجزء والملف. يمكن أن تحول طريقة التدفئة هذه بشكل فعال الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارة, ويمكن التحكم في درجة الحرارة والحرارة بدقة, المساعدة في تجنب ارتفاع درجة الحرارة أو تلف المواد.
العوامل التي تؤثر على كفاءة التدفئة الحث هي بشكل أساسي التردد, تصميم السلطة والملف.
تكرار:
عادة ما يكون تواتر التدفئة الحث هو تواتر التيار المتناوب, عموما ما بين 50 هرتز و 50 كيلو هرتز. يمكن أن تولد الترددات الأعلى المزيد من التيارات الدوامة, الذي يسخن بشكل أسرع. لكن, يقتصر اختيار التردد أيضًا على مادة وحجم المعدن, لأن إشارة التردد العالي قد تزيد من المعاوقة الكهربائية داخل المعدن, مما أدى إلى انخفاض في كفاءة التدفئة. لذلك, من الضروري تحديد التردد المناسب وفقًا للوضع المحدد في التطبيق العملي.
قوة:
تشير الطاقة إلى الطاقة المقدمة لكل وحدة زمنية. في التدفئة الحث, عادة ما يعني المزيد من الطاقة تسخين أسرع. لكن, يمكن أن يؤدي الكثير من الطاقة إلى ارتفاع درجة حرارة المعدن, إتلاف المواد. لذلك, من الضروري اختيار القوة المناسبة وفقًا للطلب الفعلي.
تصميم الملف:
coil is one of the key components in induction heating, and its design has an important impact on heating efficiency. على سبيل المثال, the shape, size, and position of the coil all affect the magnetic field distribution and the formation of eddy currents. Reasonable coil design can optimize magnetic field distribution and improve heating efficiency. فضلاً عن ذلك, the choice of coil material is also important, because different materials have different electrical conductivity and heat resistance, which will affect the service life and heating efficiency of the coil.
في ملخص, frequency, قوة, and coil design are the main factors affecting the efficiency of induction heating. In practical applications, it is necessary to select and optimize according to the specific situation to improve heating efficiency and avoid material damage.
