Forno de indução de cadinho: princípio de funcionamento, diagrama e revisões

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Devido ao advento de componentes eletrônicos e isolantes acessíveis na produção moderna, o campo de aplicação do aquecimento por indução está se tornando cada vez mais amplo. Esta tecnologia é utilizada não apenas na metalurgia, mas também no desenvolvimento de eletrodomésticos.

Princípio do aquecimento por indução

O funcionamento do forno de indução é baseado no princípio transformador de troca de energia. O indutor é feito de um tubo de cobre, que é então torcido em uma bobina multi-voltas. Uma corrente alternada é fornecida ao circuito primário do indutor, o que leva à formação de um campo magnético alternado ao seu redor. Sob a influência de um campo magnético no corpo colocado dentro do indutor, surge um campo elétrico, que posteriormente leva ao processo de aquecimento. A potência e, consequentemente, o calor gerado pelo forno de fusão do cadinho de indução são diretamente dependentes da frequência do campo magnético alternado. Portanto, para uma operação eficiente, o forno precisa de correntes de alta frequência.

Aplicação de fornos de indução

Induçãoo aquecimento pode ser usado para trabalhar com qualquer material: metal, escória, gás, etc. A principal vantagem de seu uso é a transferência de calor sem contato. Além disso, o aquecimento por indução permite atingir quase qualquer taxa de aquecimento - tudo depende da potência do gerador que alimenta o forno. As perdas de calor durante esse aquecimento são mínimas. A temperatura máxima à qual um objeto pode ser aquecido em um forno é limitada apenas pela resistência do material refratário. O processo de transferência de calor sem contato para o material aquecido permite produzir aquecimento em um ambiente de vácuo.

De acordo com as revisões dos metalúrgicos, o escopo dos fornos de indução é um pouco limitado devido às deficiências existentes. As desvantagens do forno de cadinho incluem:

• alto preço dos equipamentos elétricos;
• escórias frias complicando o processo de refino;
• Estabilidade do revestimento reduzida durante picos de temperatura entre derretimentos.

Esquema do forno de indução de cadinho

Forno de cadinho de indução tem a seguinte estrutura.

O elemento principal do forno é o cadinho (7), coberto com uma tampa (1). O cadinho está localizado dentro do indutor de aquecimento (3), feito na forma de uma bobina multi-voltas. A bobina é um tubo de cobre, dentro do qual, para fins de resfriamento, circula água constantemente. O fluxo magnético do indutor passa pelos circuitos magnéticos (4), que são feitos de aço especial para transformadores. O conjunto giratório (2) é fornecido para inclinar o forno durante o engarrafamentolíquido fundido. O forno é instalado em uma estrutura mello (5). O resfriamento é feito com mangueiras de resfriamento de água (6). Uma plataforma auxiliar (8) é usada para atender o forno.

Além disso, o esquema do forno de cadinho inclui um transformador, capacitores, uma unidade de controle e um sistema de bombeamento de gás. O forno elétrico de cadinho é alimentado por correntes com frequência de 50 Hz.

Características dos elementos estruturais internos

Na maioria das vezes o indutor é feito de um tubo redondo. Mas há situações em que um tubo redondo de cobre não é aplicável. Em certos casos, elementos perfilados são usados para projetar um forno de cadinho de indução, devido ao qual o fluxo magnético de vazamento é reduzido. Os tubos indutores são isolados uns dos outros com fibra de vidro impregnada com verniz especial. As voltas protegidas são comprimidas por blocos feitos de material dielétrico. O indutor e o cadinho, colocados dentro da bobina, são instalados em um palete feito de tijolos refratários ou concreto resistente ao calor. Em condições industriais, o processo de fabricação do cadinho ocorre diretamente no forno. Nesse caso, o indutor no estado montado é instalado em um palete e isolado com amianto. Em seguida, o palete é preenchido com pó refratário, que é compactado por meio de uma unidade pneumática. O espaço entre o gabarito montado na parte inferior e o indutor é preenchido com pós refratários.

O revestimento da zona acima do indutor é fornecido por tijolos refratários. O colar e a calha de drenagem também são revestidostijolo refratário. O trabalho do forno de cadinho de indução ocorre nas condições mais difíceis, portanto, são impostas maiores exigências à qualidade dos materiais resistentes ao calor utilizados. A durabilidade do revestimento é afetada pela composição da massa refratária, o modo de operação e a frequência aplicada da corrente elétrica. Como regra, o cadinho suporta até 100 derretimentos e depois falha.

Design de elementos exteriores

A estrutura do forno de cadinho de fusão é a base na qual todos os seus elementos são fixados. Em grandes dispositivos industriais, a estrutura tem a forma de uma carcaça sólida. Todas as partes da carcaça devem ter alta resistência, devido à influência do campo eletromagnético do indutor sobre elas. A casca sob certas condições pode ser aquecida da mesma forma que o material no forno. Para reduzir o aquecimento, é racional fazer o quadro de materiais não condutores. No entanto, como os materiais dielétricos são caros, o material da estrutura geralmente é de aço. A estrutura de aço é dividida em vários elementos, que, por sua vez, são isolados uns dos outros. As telas são usadas para reduzir o campo eletromagnético próximo ao quadro. Uma tela de proteção é instalada entre o indutor e o corpo do forno. A tela é cilíndrica e feita de alumínio ou cobre.

O giro é um importante elemento de design. O principal requisito para o mecanismo de giro é fornecer uma inclinação para drenagem completa do metal. Mecanismos de rotação podem ser usados diferente. Fornos pequenos usam manual ou elétricoguincho. Fornos industriais são inclinados usando um guindaste de viga. Fornos de grande capacidade podem ser equipados com acionamento hidráulico de inclinação.

A tampa, que cobre o forno de fusão do cadinho, serve para manter a temperatura dentro da unidade em um nível mais alto. No entanto, considerando que é possível cobrir o forno somente após a fusão completa da carga, o uso de uma tampa não é obrigatório.

Faça você mesmo no forno

Os fornos de indução são amplamente utilizados não apenas na indústria, mas também na vida cotidiana. Você pode encontrar esquemas para um grande número de dispositivos caseiros, mas alguns deles, na melhor das hipóteses, simplesmente não funcionarão e, na pior das hipóteses, prejudicarão a saúde de seu criador. Muitos fãs alertam sobre tais consequências. Na vida cotidiana, o método de aquecimento por indução é usado em tais dispositivos:

• forno de fusão de metal de canal;
• forno de indução de cadinho é o mais simples de projetar e, portanto, o mais popular entre os entusiastas, a julgar pelos comentários;
• caldeira de aquecimento de água baseada no método de indução;
• placas de indução que competem com os populares fogões a gás.

Forno duto

Este tipo de forno é utilizado para a produção de ferro fundido de alta qualidade, bem como para a fusão de duralumínio e ligas especiais não ferrosas. Um forno de duto com potência de até 3 kW é feito independentemente de um transformador de soldagem, cuja frequência corresponde à industrial. Este forno derreteuma peça em bruto de bronze ou cobre pesando até meio quilo. O forno de canal também permite que o duralumínio seja refundido, mas deve-se levar em conta que o processo de “envelhecimento” deve seguir a fusão. O tempo deste processo pode ser de até 2 semanas e depende da composição da liga.

Para a fabricação do forno, o enrolamento primário do transformador de soldagem é deixado in alterado e um cadinho tipo anel é colocado no lugar do enrolamento secundário. O melhor material para o cadinho de um forno de pequeno canal é a eletroporcelana. Outras opções não funcionarão devido à baixa resistência e perdas dielétricas. De acordo com metalúrgicos amadores, o problema é que não é possível processar a eletroporcelana por conta própria e é muito improvável encontrar um elemento adequado à venda. É precisamente por causa do cadinho escasso que o forno de canal não encontrou ampla aplicação entre os entusiastas, embora este tipo de forno tenha uma eficiência superior a 90%.

Forno de indução de cadinho

O forno de cadinho de fabricação própria é usado principalmente na purificação de metais valiosos. Por exemplo, tendo um conector de rádio feito na União Soviética, você pode extrair uma certa quantidade de ouro de seus contatos. Usando aquecimento externo, este resultado não pode ser alcançado.

Além da mineração de ouro, esse forno é frequentemente usado para aquecer uniformemente o metal, o que é necessário para um endurecimento de alta qualidade. Alterando a posição da peça no indutor e ajustando sua potência, é possível atingir a temperatura desejada em uma área específica do metal. É importante que o uso de tal forno seja bastante orçamentário, porquequase toda a energia é direcionada para o processo de aquecimento da peça.

Caldeiras de indução

As caldeiras de aquecimento de água por indução têm todas as chances de substituir as caldeiras convencionais no futuro. Os usuários consideram o alto preço uma desvantagem desse aquecedor de água, mas, ao mesmo tempo, sistematizando inúmeras revisões, várias vantagens podem ser distinguidas:

• Confiabilidade. A caldeira não possui bobina elétrica, que é o elo mais fraco de uma caldeira convencional.
• Eficiência quase 100%.
• Segurança. O acesso de eletricidade ao corpo da caldeira é impossível devido às características do projeto.
• O aparelho não precisa de aterramento especial.
• Resistente a picos de energia.
• Não dimensiona.
• Durabilidade. A caldeira pode funcionar sem manutenção durante cerca de 30 anos.

Caldeira caseira de água quente

A base de tal aquecedor de água é um transformador de potência com potência de até 1,5 kW, cujo enrolamento primário é projetado para uma tensão de 220 V. Um transformador de uma TV a cores de tubo é perfeito. O enrolamento secundário deve ser removido e o número de voltas do primário deve ser aumentado.

Os artesãos aconselham e alertam: o uso de tal dispositivo caseiro não é seguro, portanto, o transformador deve ser aterrado e o próprio dispositivo deve ser conectado através de um RCD de alta velocidade.

Indutor na cozinha

Os fogões de indução não são maiscausam surpresa e são amplamente utilizados no dia a dia. O funcionamento do aparelho é baseado nos mesmos princípios de um forno de indução, com a única diferença de que o enrolamento secundário é o fundo metálico da panela.

A utilização de tais placas tornou-se possível devido ao aparecimento na produção de um dielétrico, que, além de cumprir a tarefa de isolar o indutor, também deve possuir características de resistência e higiene. Um material que atende a todos os requisitos surgiu há relativamente pouco tempo e seu custo é uma parte significativa do preço total da placa.

Os usuários afirmam unanimemente: a autoprodução de um fogão de indução não faz sentido por dois motivos. Primeiro, cozinhar em tal fogão requer ajuste fino para cada tipo de alimento. Para o ajuste necessário de todos os parâmetros elétricos durante o processo de cozimento, é necessário um microcontrolador. O segundo motivo é o preço das peças eletrônicas que compõem o fogão. No total, todos os elementos custarão muito mais do que o custo de um dispositivo já finalizado.

Fogão de indução tem as seguintes qualidades positivas:

• f alta, ao contrário dos fornos de microondas, radiação de terceiros;
• a capacidade de programar o fogão para se adequar ao seu estilo de cozinhar;
• cozinhar pratos como caramelo sem superaquecer ou queimar;
• economia graças ao uso eficiente da energia de aquecimento.