Forno de resistência
Um forno de resistência é um forno elétrico que utiliza o calor Joule gerado pela corrente que passa por um condutor como fonte de calor. De acordo com o método de aquecimento elétrico, os fornos de resistência são divididos em dois tipos: aquecimento direto e aquecimento indireto. Em um forno com resistência ao aquecimento direto, a corrente flui diretamente através do material. Como a potência de aquecimento elétrico está concentrada no próprio material, o material é aquecido rapidamente, tornando-o adequado para processos que requerem aquecimento rápido, como o aquecimento de tarugos forjados. Este tipo de forno de resistência pode aquecer materiais a temperaturas muito altas, como o forno elétrico de grafitização de material de carbono, que pode aquecer materiais a mais de 2.500 graus. O forno de resistência ao aquecimento direto pode ser usado como forno de aquecimento por resistência ao vácuo ou forno de aquecimento por resistência a gás de proteção. Na metalurgia do pó, é comumente usado para sinterizar tungstênio, tântalo, nióbio e outros produtos. Ao utilizar este tipo de forno para aquecimento, deve-se prestar atenção a:
① Para garantir o aquecimento uniforme do material, é necessário que a seção transversal condutora e a condutividade de cada parte do material sejam consistentes;
Forno de resistência industrial
Forno de resistência industrial
② Devido à resistência relativamente pequena do próprio material, para atingir a potência de aquecimento elétrico necessária, a corrente de trabalho é bastante elevada. Portanto, o contato entre o eletrodo transmissor e o material é bom para evitar formação de arco e queima do material. Além disso, a resistência do barramento de transmissão deve ser pequena para reduzir as perdas no circuito;
A maioria dos fornos de resistência são fornos de resistência ao aquecimento indireto, que são equipados com corpos de resistência projetados especificamente para obter transformação térmica elétrica, chamados corpos de aquecimento elétrico, que transferem energia térmica para os materiais no forno (Figura 1: Fornos de resistência ao aquecimento indireto).
Refusão por eletroescória
Este tipo de carcaça de forno elétrico é feita de chapa de aço, e o forno é revestido com materiais refratários, como fibras cerâmicas, com materiais colocados em seu interior.
Os elementos de aquecimento mais comumente usados são elementos de aquecimento de ferro-cromo-alumínio, elementos de aquecimento de níquel-cromo, hastes de carboneto de silício e hastes de dissilicieto de molibdênio, bem como hastes de silício-carbono e elementos de aquecimento compostos cerâmicos de diboreto de zircônio. De acordo com as necessidades, a atmosfera dentro do forno pode ser atmosfera comum, atmosfera protetora ou vácuo. A tensão geral de alimentação é de 220 volts ou 380 volts, e se necessário deverá ser configurado um transformador intermediário com tensão ajustável. Forno pequeno (<10 kW) single-phase power supply, large furnace three-phase power supply. For materials with a single variety and large batch size, continuous furnace heating is recommended. Resistance furnaces with furnace temperatures below 700 □ are mostly equipped with blowers to enhance heat transfer inside the furnace and ensure uniform heating. A resistance furnace used for melting fusible metals (lead, lead bismuth alloys, aluminum, magnesium and their alloys, etc.), which can be made into a crucible furnace; Alternatively, it can be made into a reflective furnace with a molten pool, and an electric heating element can be installed on the top of the furnace. An electric slag furnace is a resistance furnace that converts slag into electric heating.
Introdução ao forno de indução
Um forno elétrico que utiliza o efeito de aquecimento por indução de materiais para aquecê-los ou derretê-los. O componente básico de um forno de indução é uma bobina de indução enrolada em tubos de cobre. Uma tensão alternada é aplicada em ambas as extremidades da bobina de indução para gerar um campo eletromagnético alternado. Materiais condutores são colocados na bobina de indução e, devido à indução eletromagnética, correntes parasitas são geradas nos materiais. Sob a ação da resistência, a energia elétrica é convertida em energia térmica para aquecer os materiais; Assim, também pode ser considerado que um forno de indução é um forno de resistência ao aquecimento direto.
A característica de um forno de indução é que a potência de aquecimento elétrico (distribuição de corrente) transformada no material aquecido é muito desigual, com a maior superfície e o menor centro, conhecido como efeito pelicular. A fim de melhorar a eficiência do aquecimento elétrico do aquecimento por indução, a frequência da fonte de alimentação deve ser apropriada. Pequenos fornos de fusão ou aquecimento de superfície de materiais devem usar eletricidade de alta frequência, enquanto grandes fornos de fusão ou aquecimento de penetração profunda de materiais devem usar eletricidade de média frequência ou frequência de energia. As bobinas de indução são cargas com uma quantidade considerável de indutância e seu fator de potência geralmente é muito baixo. Para melhorar o fator de potência, as bobinas de indução são geralmente conectadas em paralelo com capacitores intermediários ou de alta frequência, conhecidos como capacitores ressonantes. A distância entre a bobina de indução e o material deve ser pequena. A bobina de indução deve ser feita de tubo quadrado de cobre, com resfriamento de água dentro do tubo. A folga entre voltas da bobina de indução deve ser a menor possível e o isolamento deve ser bom. O dispositivo de aquecimento por indução é usado principalmente para aquecimento e fundição de aço, cobre, alumínio, zinco, etc. Possui aquecimento rápido, baixa perda de queima, alta mecanização e automação, e é adequado para configuração em linhas de operação automática.
Forno de indução central
Os fornos de fusão por indução utilizados na indústria incluem fornos de cadinho (fornos de indução sem núcleo) e fornos de ranhura (fornos de indução com núcleo), conforme mostrado na Figura 2 para o diagrama esquemático do corpo do forno de indução. O cadinho é feito de material refratário ou aço, com capacidade que varia de alguns quilogramas a dezenas de toneladas. A característica de fusão é que o metal fundido no cadinho é submetido à força elétrica, forçando o nível do líquido da poça fundida a se projetar, e o metal fundido flui do centro do nível do líquido para as áreas circundantes, causando fluxo cíclico. Esse fenômeno é chamado de efeito elétrico, que pode uniformizar a composição do fundido. A desvantagem é que a escória tende para a periferia e tem pouca cobertura. Comparado com o forno groove, o forno cadinho tem operação flexível, alta temperatura de fusão, mas baixo fator de potência e alto consumo de energia. O sensor do forno de fusão consiste em um núcleo de ferro, um anel de indução e um revestimento do forno de fusão. A ranhura de fusão é uma ou duas ranhuras anulares em forma de tira, que são preenchidas com material fundido conectado à poça de fusão. Em princípio, o forno de vala pode ser considerado um transformador com núcleo de ferro com apenas uma volta de bobina no secundário e curto-circuito. A corrente indutiva flui na ranhura fundida, conseguindo a transformação do aquecimento elétrico.
Na produção, após a conclusão de cada forno de fusão de metal, a poça de fusão não pode ser esvaziada, caso contrário, é fácil secar. É necessário reter uma porção da massa fundida como massa fundida inicial para o próximo forno. A temperatura da ranhura de fusão é mais alta do que a da poça de fusão e também suporta a erosão do fluxo de fusão, de modo que o revestimento do forno da ranhura de fusão está sujeito a danos. Para conveniência da manutenção, os sensores de forno modernos são montados em conjuntos facilmente substituíveis. A capacidade do forno de fusão varia de algumas centenas de quilogramas a mais de cem toneladas. O forno de fusão fornece energia para a frequência de potência e, devido ao uso de núcleos de ferro feitos de chapas de aço silício como caminhos magnéticos, a eficiência elétrica e o fator de potência são altos. O forno de fusão é usado principalmente para a fusão de ferro fundido, cobre, zinco, latão, etc. Também pode ser usado como forno de mistura para armazenar e aquecer materiais fundidos.
forno de arco
Um forno elétrico que utiliza o efeito térmico do arco para fundir metais e outros materiais (Figura 3 Tipo de forno a arco). Existem três tipos de métodos de aquecimento: Forno elétrico de arco com aquecimento indireto.
forno de arco
Um arco é gerado entre dois eletrodos, sem tocar no material, e o material é aquecido por radiação térmica. Este tipo de forno tem alto ruído, baixa eficiência e está sendo gradualmente eliminado. Aquecendo diretamente o forno elétrico a arco.
Um arco é gerado entre o eletrodo e o material, aquecendo diretamente o material;
O forno de arco elétrico trifásico para siderurgia é o forno de arco elétrico de aquecimento direto mais comumente usado. Forno de arco submerso, também conhecido como forno de redução ou forno de arco submerso. Uma extremidade do eletrodo é enterrada na camada de material, formando um arco dentro da camada de material e aquecendo o material utilizando a resistência da própria camada de material; Comumente usado para fundição de ferroligas.
Forno a arco a vácuo
É um forno elétrico que utiliza um arco elétrico para aquecer e derreter diretamente metais em um corpo de forno a vácuo. O gás dentro do forno é fino e depende principalmente do vapor do metal fundido para gerar um arco. Para estabilizar o arco, geralmente é fornecida corrente contínua. De acordo com as características de fundição, é dividido em fornos de refusão de metais e fornos de fundição. Dependendo se os eletrodos são consumidos (derretido) durante o processo de fundição, eles são divididos em fornos de autoconsumo e fornos de não autoconsumo. A maioria das aplicações industriais são fornos de autoconsumo. O forno a arco a vácuo é usado para fundir aço especial, metais ativos e refratários, como titânio, molibdênio e nióbio.
O aquecimento por arco pode ser considerado como aquecimento por resistência de arco. A resistência estável do arco é uma condição necessária para a produção normal do forno. Os fornos a arco CA geralmente usam eletricidade de frequência de energia. Para estabilizar o arco, deve haver indutância apropriada no circuito de alimentação do forno. Porém, a presença de indutância pode reduzir o fator de potência e a eficiência elétrica. Reduzir a frequência da corrente é uma forma de desenvolver fornos a arco CA. O valor da resistência do arco é bastante pequeno e para obter o calor necessário o forno necessita de uma corrente de trabalho considerável. Portanto, a resistência da rede curta do forno deve ser a menor possível para evitar perdas excessivas no circuito. Para fornos a arco trifásicos, é necessário garantir que a impedância das três fases seja próxima da mesma para evitar cargas trifásicas desequilibradas.
Forno de plasma
Forno elétrico que utiliza o plasma gerado quando o gás de trabalho é ionizado para aquecimento ou fusão. O dispositivo que gera plasma é geralmente chamado de pistola de plasma e existem dois tipos: pistolas de plasma de arco e pistolas de plasma de indução de alta frequência. O gás de trabalho é introduzido em uma pistola de plasma, que é equipada com um dispositivo que gera um arco ou campo elétrico de alta frequência (5-20 MHz). O gás de trabalho é ionizado pela ação, gerando um plasma composto de elétrons, íons positivos e uma mistura de átomos e moléculas de gás. Equidistante
Forno de feixe de elétrons
Depois que o corpo filha é ejetado do bico da pistola de plasma, ele forma uma chama de arco de plasma de alta velocidade e alta temperatura, que tem uma temperatura muito mais alta do que um arco típico. O gás de trabalho mais comumente usado é o argônio, que é um gás de átomo único fácil de ionizar e é um gás inerte que pode proteger os materiais. A temperatura de trabalho pode chegar até 20.000 □; Usado para fundir aço especial, titânio e ligas de titânio, materiais supercondutores, etc. Os tipos de forno incluem forno cristalizador de cobre resfriado a água, forno de cátodo oco, forno de plasma com aquecimento por indução e forno de plasma com revestimento refratário.