Crucible inductieoven: werkingsprincipe, diagram en beoordelingen

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Door de opkomst van betaalbare elektronische en isolerende componenten in de moderne productie, wordt het toepassingsgebied van inductieverwarming steeds breder. Deze technologie wordt niet alleen gebruikt in de metallurgie, maar ook bij de ontwikkeling van huishoudelijke apparaten.

Principe van inductieverwarming

De werking van de inductieoven is gebaseerd op het transformatorprincipe van energie-uitwisseling. De spoel is gemaakt van een koperen buis, die vervolgens wordt gedraaid tot een spoel met meerdere windingen. Een wisselstroom wordt toegevoerd aan het primaire circuit van de inductor, wat leidt tot de vorming van een magnetisch wisselveld eromheen. Onder invloed van een magnetisch veld in het lichaam dat in de inductor is geplaatst, ontstaat een elektrisch veld, dat vervolgens leidt tot het verwarmingsproces. Het vermogen en daarmee de warmte die door de smeltoven van de inductiekroes wordt gegenereerd, is direct afhankelijk van de frequentie van het magnetische wisselveld. Voor een efficiënte werking heeft de oven daarom hoogfrequente stromen nodig.

Toepassing van inductieovens

Inductieverwarming kan worden gebruikt om met elk materiaal te werken: metaal, slakken, gas, enz. Het belangrijkste voordeel van het gebruik ervan is contactloze warmteoverdracht. Ook kunt u met inductieverwarming bijna elke verwarmingssnelheid bereiken - het hangt allemaal af van het vermogen van de generator die de oven voedt. Warmteverliezen tijdens dergelijke verwarming zijn minimaal. De maximale temperatuur waartoe een object in een oven kan worden verwarmd, wordt alleen beperkt door de weerstand van het vuurvaste materiaal. Het proces van contactloze warmteoverdracht naar het verwarmde materiaal maakt het mogelijk om verwarming in een vacuümomgeving te produceren.

Volgens de beoordelingen van metallurgen is de reikwijdte van inductieovens enigszins beperkt vanwege de bestaande tekortkomingen. De nadelen van de smeltkroes zijn onder meer:

• hoge prijs van elektrische apparatuur;
• koude slakken die het raffinageproces bemoeilijken;
• Verminderde stabiliteit van de voering tijdens temperatuurpieken tussen smelten.

Schema van smeltkroes inductieoven

Inductiekroesoven heeft de volgende structuur.

Het belangrijkste element van de oven is de kroes (7), bedekt met een deksel (1). De smeltkroes bevindt zich in de verwarmingsinductor (3), gemaakt in de vorm van een spoel met meerdere windingen. De spoel is een koperen buis, waarbinnen, voor de koeling, constant water circuleert. De magnetische flux van de inductor gaat door de magnetische circuits (4), die zijn gemaakt van speciaal transformatorstaal. Het draaimechanisme (2) is bedoeld om de oven te kantelen tijdens het bottelengesmolten vloeistof. De oven is geïnstalleerd op een mello-structuur (5). Het koelen gebeurt met waterkoelslangen (6). Een hulpplatform (8) wordt gebruikt om de oven te onderhouden.

Het schema van de smeltkroesoven omvat ook een transformator, condensatoren, een besturingseenheid en een gaspompsysteem. De elektrische oven van de smeltkroes wordt aangedreven door stromen met een frequentie van 50 Hz.

Kenmerken van interne structurele elementen

Meestal is de spoel gemaakt van een ronde buis. Maar er zijn situaties waarin een ronde koperen buis niet van toepassing is. In bepaalde gevallen worden geprofileerde elementen gebruikt om een inductiekroesoven te ontwerpen, waardoor de magnetische lekstroom wordt verminderd. De spoelbuizen zijn van elkaar geïsoleerd met glasvezel geïmpregneerd met een speciale lak. Beschermde windingen worden samengedrukt door blokken gemaakt van diëlektrisch materiaal. De spoel en de smeltkroes, die in de spoel zijn geplaatst, worden geïnstalleerd op een pallet van vuurvaste stenen of hittebestendig beton. Onder industriële omstandigheden vindt het productieproces van de kroes direct in de oven plaats. In dit geval wordt de spoel in geassembleerde toestand op een pallet geïnstalleerd en geïsoleerd met asbest. Daarna wordt de pallet gevuld met vuurvast poeder, dat met een pneumatische unit wordt verdicht. De opening tussen de sjabloon die aan de onderkant is gemonteerd en de inductor is gevuld met vuurvaste poeders.

De bekleding van de zone boven de inductor wordt geleverd door vuurvaste stenen. Kraag en afvoergoot zijn ook gevoerdvuurvaste baksteen. Het werk van de inductiekroesoven vindt plaats in de moeilijkste omstandigheden, daarom worden er hogere eisen gesteld aan de kwaliteit van de gebruikte hittebestendige materialen. De duurzaamheid van de voering wordt beïnvloed door de samenstelling van de vuurvaste massa, de werkingswijze en de toegepaste frequentie van de elektrische stroom. In de regel is de smeltkroes bestand tegen 100 smelten en fa alt dan.

Ontwerp van buitenelementen

Het frame van de smeltkroesoven is de basis waaraan alle elementen zijn bevestigd. Bij grote industriële apparaten heeft het frame de vorm van een stevige behuizing. Alle delen van het frame moeten een hoge sterkte hebben vanwege de invloed van het elektromagnetische veld van de inductor erop. De schaal kan onder bepaalde omstandigheden op dezelfde manier worden verwarmd als het materiaal in de oven. Om de verwarming te verminderen, is het rationeel om het frame van niet-geleidende materialen te maken. Aangezien diëlektrische materialen echter duur zijn, is het framemateriaal gewoonlijk staal. De staalconstructie is opgedeeld in verschillende elementen, die op hun beurt van elkaar geïsoleerd zijn. Schermen worden gebruikt om het elektromagnetische veld nabij het frame te verminderen. Tussen de inductor en het ovenlichaam is een beschermend scherm geïnstalleerd. Het scherm is cilindrisch en gemaakt van aluminium of koper.

De wartel is een belangrijk ontwerpelement. De belangrijkste vereiste voor het draaimechanisme is om een helling te bieden voor volledige afvoer van het metaal. Rotatiemechanismen kunnen op verschillende manieren worden gebruikt. Kleine ovens gebruiken handmatig of elektrischlier. Industriële ovens worden gekanteld met behulp van een balkkraan. Ovens met grote capaciteit kunnen worden uitgerust met een hydraulische kantelaandrijving.

Het deksel, dat de smeltoven van de smeltkroes afdekt, dient om de temperatuur in de unit op een hoger niveau te houden. Aangezien het echter mogelijk is de oven pas af te dekken nadat de lading volledig is gesmolten, is het gebruik van een afdekking niet verplicht.

Doe-het-zelf oven maken

Inductieovens worden veel gebruikt, niet alleen in de industrie, maar ook in het dagelijks leven. Je kunt schema's vinden voor een groot aantal zelfgemaakte apparaten, maar sommige zullen in het beste geval gewoon niet werken en in het slechtste geval schaden ze de gezondheid van hun maker. Veel fans waarschuwen voor dergelijke gevolgen. In het dagelijks leven wordt de inductieverwarmingsmethode in dergelijke apparaten gebruikt:

• kanaalsmeltoven;
• crucible inductieoven is het eenvoudigst te ontwerpen, en daarom het meest populair onder liefhebbers, te oordelen naar de beoordelingen;
• boiler op basis van inductiemethode;
• inductiekookplaten die concurreren met populaire gasfornuizen.

Kanaaloven

Dit type oven wordt gebruikt voor het produceren van hoogwaardig gietijzer, maar ook voor het smelten van duraluminium en speciale non-ferro legeringen. Een kanaaloven met een vermogen tot 3 kW wordt onafhankelijk gemaakt van een lastransformator, waarvan de frequentie overeenkomt met de industriële. Deze oven smelteen blanco van brons of koper met een gewicht tot een halve kilogram. De kanaaloven laat ook toe om het duraluminium opnieuw te smelten, maar er moet rekening mee worden gehouden dat het "verouderingsproces" moet volgen op het smelten. De tijd van dit proces kan tot 2 weken zijn en hangt af van de samenstelling van de legering.

Voor de vervaardiging van de oven wordt de primaire wikkeling van de lastransformator ongewijzigd gelaten en wordt een ringvormige smeltkroes in plaats van de secundaire wikkeling geplaatst. Het beste materiaal voor de smeltkroes van een kleine kanaaloven is elektroporselein. Andere opties werken niet vanwege de lage sterkte en diëlektrische verliezen. Volgens amateurmetallurgen is het probleem dat het niet mogelijk is om zelf elektroporselein te verwerken en dat het zeer onwaarschijnlijk is dat er een geschikt element te koop wordt gevonden. Juist vanwege de schaarse smeltkroes heeft de kanaaloven geen brede toepassing gevonden bij liefhebbers, hoewel dit type oven een rendement heeft van meer dan 90%.

Crucible inductieoven

De zelfgemaakte smeltkroesoven wordt voornamelijk gebruikt bij de zuivering van waardevolle metalen. Als u bijvoorbeeld een radioconnector heeft die in de Sovjet-Unie is gemaakt, kunt u een bepaalde hoeveelheid goud uit de contacten halen. Met externe verwarming kan dit resultaat niet worden bereikt.

Naast goudwinning wordt zo'n oven vaak gebruikt om het metaal gelijkmatig te verhitten, wat nodig is voor een hoogwaardige uitharding. Door de positie van het onderdeel in de inductor te veranderen en het vermogen aan te passen, is het mogelijk om de gewenste temperatuur in een specifiek gebied van het metaal te bereiken. Het is belangrijk dat het gebruik van een dergelijke oven behoorlijk budgettair zal zijn, omdatbijna alle energie gaat naar het proces van het verwarmen van het onderdeel.

Inductieketels

Inductieboilers hebben alle kans om in de toekomst conventionele ketels te vervangen. Gebruikers beschouwen de hoge prijs als een nadeel van een dergelijke boiler, maar tegelijkertijd, door talrijke beoordelingen te systematiseren, kunnen verschillende voordelen worden onderscheiden:

• Betrouwbaarheid. De ketel heeft geen elektrische spoel, wat de zwakke schakel is van een conventionele ketel.
• Efficiëntie bijna 100%.
• Veiligheid. Elektriciteitstoegang tot het ketellichaam is onmogelijk vanwege de ontwerpkenmerken.
• Het apparaat heeft geen speciale aarding nodig.
• Bestand tegen stroompieken.
• Scha alt niet.
• Duurzaamheid. De ketel kan ongeveer 30 jaar zonder onderhoud werken.

Zelfgemaakte warmwaterboiler

De basis van een dergelijke boiler is een stroomtransformator met een vermogen tot 1,5 kW, waarvan de primaire wikkeling is ontworpen voor een spanning van 220 V. Een transformator van een buizenkleuren-tv is perfect. De secundaire wikkeling moet worden verwijderd en het aantal windingen van de primaire moet worden verhoogd.

Ambachtslieden adviseren en waarschuwen: het gebruik van zo'n zelfgemaakt apparaat is onveilig, dus de transformator moet worden geaard en het apparaat zelf moet worden aangesloten via een snelle aardlekschakelaar.

Inductor in de keuken

Inductiekookplaten zijn niet meerveroorzaken verrassing en worden veel gebruikt in het dagelijks leven. De werking van het apparaat is gebaseerd op dezelfde principes als die van een inductieoven, met als enige verschil dat de secundaire wikkeling de metalen bodem van het kookgerei is.

Het gebruik van dergelijke platen werd mogelijk door het verschijnen bij de productie van een diëlektricum, dat naast de taak van het isoleren van de inductor ook sterkte en hygiënische eigenschappen moet hebben. Een materiaal dat aan alle eisen voldoet, is relatief recent verschenen en de kosten ervan vormen een aanzienlijk deel van de totale prijs van de plaat.

Gebruikers beweren unaniem: zelfproductie van een inductiekookplaat heeft om twee redenen geen zin. Ten eerste vereist koken op zo'n kookplaat een fijnafstemming voor elk type voedsel. Voor de noodzakelijke aanpassing van alle elektrische parameters tijdens het kookproces is een microcontroller vereist. De tweede reden is de prijs van de elektronische onderdelen waaruit de kachel bestaat. In totaal zullen alle elementen veel meer kosten dan de kosten van een reeds voltooid apparaat.

Inductiekookplaat heeft de volgende positieve eigenschappen:

• ontbreken, in tegenstelling tot magnetrons, straling van derden;
• de mogelijkheid om de kachel te programmeren voor jouw kookstijl;
• gerechten bereiden zoals karamel zonder oververhitting of verbranding;
• besparing dankzij efficiënt gebruik van verwarmingsenergie.