Нагревательная печь с индукцией заготовки
Описание
Печь непрерывного нагрева заготовок с индукционным нагревом заготовок из меди / алюминия / железной стали перед горячей формовкой
Описание товара:
Для нагрева стержней из различных материалов: стали и железа, бронзы, латуни, алюминиевых сплавов и т. Д.
Картинка только для справки, цвет меняется с разной мощностью.
Функции и специальные спецификации, адаптированные к требованиям заказчика.
Особенности и преимущества:
1.Автоматический: автоматическая подача, автоматический выбор заготовки, хорошее или плохое, автоматическое измерение температуры, автоматическая разгрузка.
2. Интегрированная конструкция: экономия времени, затрат и места на установке.
3. Встроенная панель управления отображает рабочие состояния машины для облегчения диагностики неисправностей.
| Особенности | XNUMX | |
| 1 | Отопление быстро и стабильно | экономия электроэнергии 20% - 30% по сравнению с традиционным способом; Высокая эффективность и низкое потребление энергии |
| 2 | Маленький по размеру | Простота установки, эксплуатации и ремонта |
| 3 | Безопасная и надежная | Нет высокого напряжения, очень безопасно для ваших работников. |
| 4 | Система циркуляции охлаждения | Возможность непрерывной работы 24 часа |
| 5 | полная самозащита функция | много типов сигнальных ламп: перегрузки по току, перенапряжения, перегрева, нехватки воды и т. д. Эти лампы могут контролировать и защищать машину. |
| 6 | Охрана окружающей среды | Почти нет оксидного слоя, не производится ни выхлоп, ни сточные воды |
| 7 | Тип IGBT | Избегайте прерывания несвязанной электрической сети; Обеспечьте долгий срок службы машины. |
Параметр печи нагрева заготовки:
| DW-MF-200 | DW-MF-250 | DW-MF-300 | DW-MF-400 | DW-MF-500 | DW-MF-600 | ||
| Входное напряжение | 3phases, 380V / 410V / 440V, 50 / 60Hz | ||||||
| Максимальный входной ток | 320A | 400A | 480A | 640A | 800A | 960A | |
| Частота колебаний | 0.5KHz ^ 20KHz (Частота колебаний будет настраиваться в зависимости от размера нагревательных элементов) | ||||||
| Загрузка рабочего цикла | 100%, 24h постоянно работают | ||||||
| Охлаждение воды Желания | 0.1 МПа | ||||||
| Размеры | Хозяин | 1000X800X1500mm | 1500X800X2800mm | 850X1700X1900mm | |||
| Расширение | расширение будет настроено в соответствии с материалом и размером нагревательных элементов | ||||||
| Вес | 110кг | 150кг | 160кг | 170кг | 200кг | 220кг | |
| Зависит от размера расширения | |||||||
В индукционной нагревательной печи для заготовок нагревается вся заготовка или заготовка. Обычно для коротких заготовок или пробок используется бункер или чаша для автоматического выставления заготовок в линию для зажима роликов, цепных тягачей или, в некоторых случаях, пневматических толкателей. Заготовки затем пропускаются через катушку друг за другом по рельсам с водяным охлаждением, или через отверстие в катушке используются керамические вкладыши, которые уменьшают трение и предотвращают износ. Длина катушки является функцией необходимого времени выдержки, времени цикла для каждого компонента и длины заготовки. При работе с большими объемами поперечного сечения весьма обычно иметь последовательно соединенные катушки 4 или 5, чтобы получить 5 м (16 фут) катушки или более.
В этой статье рассматриваются комплексные технические аспекты индукционных нагревательных печей для различных металлов, включая сталь, медь, латунь, алюминий, титан и т. д. Мы рассмотрим основные принципы, компоненты системы, технические параметры, эксплуатационные соображения и конкретные применения для различных металлов.
Почему индукционный нагрев используется для алюминиевых, медных и стальных прутков?
Каждый материал стержня — алюминий, медь и сталь — имеет различные тепловые и электрические свойства, влияющие на его поведение при нагревании. Вот как индукционный нагрев выделяется для каждого материала:
- Алюминиевые стержни: Известные своей высокой теплопроводностью и низкой плотностью, алюминиевые прутки требуют меньше циклов нагрева. Индукционный нагрев обеспечивает точный контроль температуры без перегрева или деформации чувствительных алюминиевых сплавов.
- Медные слитки: Обладая исключительно высокой тепло- и электропроводностью, медь быстро нагревается под воздействием индукции. Равномерный нагрев предотвращает термическое напряжение и оптимизирует эффективность.
- Стальные стержни: Сталь идеально подходит для индукционного нагрева из-за ее относительно низкой проводимости и магнитных свойств. Индукционные печи безупречно справляются с нагревом стали для таких процессов, как поверхностная закалка и ковка.
Основные принципы индукционного нагрева
Индукционный нагрев работает по принципу электромагнитная индукция и джоулева нагрева.
- Электромагнитное поле: Высокочастотный переменный ток протекает через специально разработанную индукционную катушку (индуктор).
- Индуцированные токи: Этот ток создает сильное, быстропеременное магнитное поле вокруг и внутри катушки. Когда проводящий металлический стержень помещается внутрь этого поля, изменяющийся магнитный поток индуцирует циркулирующие электрические токи внутри стержня, известные как вихревые токи.
- Джоулевое тепло: Из-за электрического сопротивления металлического стержня эти вихревые токи рассеивают энергию в виде тепла (потери I²R, где I — ток, а R — сопротивление).
- Гистерезисный нагрев (для магнитных материалов): Для ферромагнитных материалов, таких как сталь, при температуре ниже их температуры Кюри (приблизительно 770°C) дополнительное тепло генерируется за счет потерь на гистерезис, поскольку магнитные домены внутри материала сопротивляются быстрым изменениям полярности магнитного поля.
К основным параметрам, влияющим на индукционный нагрев, относятся:
- частота: Определяет глубину проникновения нагрева
- Удельная мощность: Контролирует скорость нагрева
- Свойства материала: Удельное электрическое сопротивление и магнитная проницаемость
- Расстояние соединения: Зазор между индуктором и заготовкой
- Время жительства: Продолжительность воздействия индукционного поля
Основные компоненты системы индукционного нагрева стержня
Типичная индукционная нагревательная печь состоит из следующих компонентов:
- Источник питания: Преобразует стандартную частоту сети (50/60 Гц) в средние или высокие частоты (от 500 Гц до 400 кГц)
- Индукционная катушка: Создает электромагнитное поле для нагрева заготовки
- Система обработки материалов: Подает прутки через зону нагрева
- Система охлаждения: Поддерживает рабочие температуры компонентов
- Система контроля: Контролирует и регулирует параметры нагрева
- Приборы для измерения температуры: Пирометры или термопары для контроля с обратной связью
- Система защитной атмосферы: Для чувствительных материалов, таких как титан
Технические параметры для различных применений металла
Параметры нагрева стального прутка
| Параметр | Низкоуглеродистая сталь | Средняя углеродистая сталь | Высокая Сталь углеродистая | Легированная сталь |
|---|---|---|---|---|
| Оптимальная температура ковки (°C) | 1150-1250 | 1100-1200 | 1050-1150 | 1050-1200 |
| Скорость нагрева (°C/мин) | 300-600 | 250-500 | 200-400 | 200-450 |
| Удельная мощность (кВт/кг) | 1.0-1.8 | 0.9-1.6 | 0.8-1.4 | 0.8-1.5 |
| Диапазон частот (кГц) | 0.5-10 | 0.5-10 | 1-10 | 1-10 |
| Типичная эффективность (%) | 70-85 | 70-85 | 65-80 | 65-80 |
| Требования к атмосфере | Воздух/Азот | Воздух/Азот | Управляемая атмосфера | Управляемая атмосфера |
Параметры нагрева прутков цветных металлов
| Параметр | Медь | Латунь | Алюминий | Титан |
|---|---|---|---|---|
| Оптимальная температура ковки (°C) | 750-900 | 650-850 | 400-500 | 900-950 |
| Скорость нагрева (°C/мин) | 150-300 | 180-350 | 250-450 | 100-200 |
| Удельная мощность (кВт/кг) | 0.6-1.2 | 0.5-1.0 | 0.4-0.8 | 0.7-1.2 |
| Диапазон частот (кГц) | 2-10 | 2-10 | 3-15 | 3-15 |
| Типичная эффективность (%) | 55-70 | 60-75 | 65-80 | 60-75 |
| Требования к атмосфере | Инертный/Восстанавливающий | Инертный/Восстанавливающий | Воздух/Азот | Аргон/Вакуум |
Параметры конфигурации системы по диаметру стержня
| Диаметр стержня (мм) | Рекомендуемая частота (кГц) | Типичный диапазон мощности (кВт) | Максимальная производительность (кг/час) | Равномерность температуры (±°C) |
|---|---|---|---|---|
| 10-25 | 8-15 | 50-200 | 100-500 | 5-10 |
| 25-50 | 4-8 | 150-400 | 300-1000 | 8-15 |
| 50-100 | 1-4 | 300-800 | 800-2500 | 10-20 |
| 100-200 | 0.5-2 | 600-1500 | 1500-5000 | 15-25 |
| > 200 | 0.3-1 | 1000-3000 | 3000-10000 | 20-30 |
Анализ тепловой эффективности
Индукционный нагрев обеспечивает значительные преимущества в плане эффективности по сравнению с традиционными методами нагрева:
| Способ нагрева | Тепловая эффективность (%) | Потребление энергии (кВтч/тонну) | Выбросы CO₂ (кг/тонну) |
|---|---|---|---|
| Индукционный нагрев | 70-90 | 350-450 | 175-225 |
| Газовая печь | 20-45 | 800-1100 | 400-550 |
| Масляная печь | 20-40 | 850-1200 | 600-850 |
| Электрическое сопротивление | 45-70 | 500-650 | 250-325 |
Особенности и применение конкретных материалов
Печи для нагрева стальных прутков
Магнитные свойства стали (вплоть до достижения температуры Кюри) делают ее идеальной для индукционного нагрева, что обеспечивает высокую эффективность.
Таблица: Технические характеристики индукционных печей для стальных прутков
| Параметр | Небольшая емкость | Средняя емкость | Большая емкость |
|---|---|---|---|
| Номинальная мощность (кВт) | 100-300 | 350-800 | 900-3000 |
| Диапазон частот (кГц) | 1-5 | 0.5-3 | 0.2-1 |
| Макс. диаметр прутка (мм) | 25-80 | 80-150 | 150-300 |
| Теплопроизводительность (кг/ч) | 200-600 | 600-1500 | 1500-5000 |
| Диапазон температур (° C) | 500-1250 | 500-1250 | 500-1250 |
| Потребление энергии (кВтч/т) | 280-340 | 250-310 | 230-290 |
Таблица: Данные по производительности нагрева стального прутка
| Диаметр стержня (мм) | Время нагрева до 1200°C (мин) | Потребляемая мощность (кВтч) | Равномерность температуры (±°C) |
|---|---|---|---|
| 30 | 2-3 | 15-22 | ± 8 |
| 60 | 4-7 | 40-55 | ± 10 |
| 120 | 8-12 | 100-140 | ± 15 |
| 250 | 15-22 | 300-380 | ± 20 |
Сталь остается наиболее распространенным материалом, нагреваемым в индукционные печи. Точка Кюри (приблизительно 760°C) существенно влияет на процесс нагрева, поскольку магнитные свойства изменяются выше этой температуры.
Для стальных прутков индукционный нагрев обеспечивает:
- Постоянный сквозной нагрев для однородной микроструктуры
- Минимальное образование накипи (потери материала 0.3–0.8 % против 2–3 % в обычных печах)
- Точный контроль температуры для критических сплавов
Пример применения: Производство автомобильных коленчатых валов требует нагрева прутков легированной стали диаметром 60 мм до 1180 ° C с равномерностью ±10 ° C. Современные индукционные системы достигают этого при входной мощности 450 кВт на частоте 3 кГц, обрабатывая 1,200 кг/ч с эффективностью 78%.
Печи для нагрева медных прутков
Превосходная электропроводность меди затрудняет ее индукционный нагрев, требуя специального оборудования.
Таблица: Технические характеристики индукционных печей для медных стержней
| Параметр | Небольшая емкость | Средняя емкость | Большая емкость |
|---|---|---|---|
| Номинальная мощность (кВт) | 75-200 | 250-600 | 700-2000 |
| Диапазон частот (кГц) | 3-10 | 2-6 | 1-4 |
| Макс. диаметр прутка (мм) | 15-50 | 50-100 | 100-200 |
| Теплопроизводительность (кг/ч) | 150-400 | 400-1000 | 1000-3500 |
| Диапазон температур (° C) | 400-1000 | 400-1000 | 400-1000 |
| Потребление энергии (кВтч/т) | 290-350 | 260-320 | 240-300 |
Таблица: Данные по производительности нагрева медных стержней
| Диаметр стержня (мм) | Время нагрева до 800°C (мин) | Потребляемая мощность (кВтч) | Равномерность температуры (±°C) |
|---|---|---|---|
| 20 | 2-4 | 12-18 | ± 4 |
| 40 | 4-8 | 30-40 | ± 6 |
| 80 | 9-14 | 80-110 | ± 9 |
| 150 | 18-25 | 200-260 | ± 12 |
Высокая теплопроводность меди создает проблемы для равномерного нагрева. Более высокие частоты (3-10 кГц) обычно используются для оптимизации скин-эффекта и обеспечения равномерного распределения тепла.
Технические параметры для экструзии медных прутков:
- Оптимальная температура нагрева: 750-850°C.
- Удельная мощность: 0.8-1.0 кВт/кг
- Время нагрева для прутка 50 мм: 2-3 минуты
- Выбор частоты: 4-8 кГц
- Атмосфера: Азот или восстановительная атмосфера для предотвращения окисления.
Печи для нагрева алюминиевых прутков
Высокая теплопроводность и низкое электрическое сопротивление алюминия создают особые проблемы для индукционного нагрева.
Таблица: Технические характеристики индукционных печей для плавки алюминия
| Параметр | Небольшая емкость | Средняя емкость | Большая емкость |
|---|---|---|---|
| Номинальная мощность (кВт) | 50-150 | 200-500 | 600-1500 |
| Диапазон частот (кГц) | 2-8 | 1-4 | 0.5-3 |
| Макс. диаметр прутка (мм) | 20-60 | 60-120 | 120-250 |
| Теплопроизводительность (кг/ч) | 100-300 | 300-800 | 800-3000 |
| Диапазон температур (° C) | 300-650 | 300-650 | 300-650 |
| Потребление энергии (кВтч/т) | 320-380 | 280-340 | 260-310 |
Таблица: Данные по производительности нагрева алюминиевого прутка
| Диаметр стержня (мм) | Время нагрева до 550°C (мин) | Потребляемая мощность (кВтч) | Равномерность температуры (±°C) |
|---|---|---|---|
| 25 | 3-5 | 15-20 | ± 5 |
| 50 | 6-10 | 35-45 | ± 7 |
| 100 | 12-18 | 90-120 | ± 10 |
| 200 | 25-35 | 250-320 | ± 15 |
Высокая электропроводность и низкая температура плавления алюминия требуют тщательного контроля:
Критические параметры нагрева алюминиевых заготовок:
- Точный контроль температуры (±5°C) для предотвращения частичного плавления
- Более высокие частоты (5-15 кГц) для преодоления высокой проводимости
- Типичная плотность мощности: 0.4-0.7 кВт/кг
- Регулировка скорости изменения температуры: 250-400°C/мин
- Автоматизированные системы выброса для предотвращения перегрева
Обработка титана
Реакционная способность титана по отношению к кислороду требует использования защитной атмосферы:
Специальные требования к титановому нагреву:
- Защита аргоновым газом или вакуумная среда
- Равномерность температуры в пределах ±8°C
- Типичные рабочие температуры: 900-950°C
- Умеренная удельная мощность: 0.7-1.0 кВт/кг
- Улучшенные системы мониторинга для предотвращения возникновения горячих точек
Расширенные возможности проектирования и управления системой
Технология электроснабжения
Современные индукционные нагревательные системы используют твердотельные источники питания со следующими характеристиками:
| Тип блока питания | Диапазон частот | Фактор силы | Эффективность | Точность управления |
|---|---|---|---|---|
| IGBT Инвертор | 0.5-10 кГц | > 0.95 | 92-97% | ± 1% |
| МОП-транзистор инвертора | 5-400 кГц | > 0.93 | 90-95% | ± 1% |
| SCR-преобразователь | 0.05-3 кГц | > 0.90 | 85-92% | ± 2% |
Системы контроля температуры
| Метод управления | точность | Время отклика | Заполнитель |
|---|---|---|---|
| Оптическая пирометрия | ± 5 ° C | 10-50ms | Температура поверхности |
| Многоточечные термопары | ± 3 ° C | 100-500ms | Мониторинг профиля |
| Тепловизионная | ± 7 ° C | 30-100ms | Полный анализ поверхности |
| Математическое моделирование | ± 10 ° C | Переводы | Оценка температуры ядра |
Анализ энергопотребления
Следующие данные отражают типичные модели потребления энергии при отоплении баров:
| Металлический тип | Диаметр стержня (мм) | Требуемая энергия (кВтч/тонна) | Сокращение выбросов CO₂ по сравнению с газом (%) |
|---|---|---|---|
| Углеродистая сталь | 50 | 380-420 | 55-65 |
| Нержавеющая сталь | 50 | 400-450 | 50-60 |
| Медь | 50 | 200-250 | 60-70 |
| Алюминий | 50 | 160-200 | 65-75 |
| Титан | 50 | 450-500 | 45-55 |
Пример использования: Оптимизированная индукционная система для обработки нескольких металлов
Современная система индукционного нагрева стержней, разработанная для гибкого производства, демонстрирует универсальность современных технологий:
Технические характеристики системы:
- Мощность: 800 кВт
- Диапазон частот: 0.5-10 кГц (автоматическая настройка)
- Диапазон диаметров прутка: 30-120 мм
- Максимальная производительность: 3,000 кг/час (сталь)
- Диапазон температур: 400-1300 ° C
- Регулирование атмосферы: Регулируется от окислительной до инертной
- Система рекуперации энергии: рекуперация 15-20% электроэнергии
Данные о производительности по материалу:
| Материалы | Размер прутка (мм) | Производительность (кг/час) | Потребление энергии (кВтч/тонну) | Равномерность температуры (±°C) |
|---|---|---|---|---|
| Углеродистая сталь | 80 | 2,800 | 390 | 12 |
| Легированная сталь | 80 | 2,600 | 410 | 14 |
| Нержавеющая сталь | 80 | 2,400 | 430 | 15 |
| Медь | 80 | 3,200 | 220 | 8 |
| Латунь | 80 | 3,000 | 210 | 10 |
| Алюминий | 80 | 2,200 | 180 | 7 |
| Титан | 80 | 1,800 | 470 | 9 |
Будущие тенденции и инновации
Команда индукционный нагрев стержня Отрасль продолжает развиваться, в ней прослеживается несколько ключевых технологических тенденций:
- Технология цифровых двойников: Модели имитации в реальном времени, прогнозирующие распределение температуры по всему стержню
- Адаптивное управление на базе искусственного интеллекта: Самооптимизирующиеся системы, которые корректируют параметры на основе изменений материалов
- Гибридные системы отопления: Комбинированный индукционный и кондуктивный нагрев для оптимального использования энергии
- Улучшенная силовая электроника: Широкозонные полупроводники (SiC, GaN), обеспечивающие более высокую эффективность
- Улучшенная теплоизоляция: Нанокерамические материалы снижают потери тепла на 15-25%
Заключение
Индукционные системы нагрева металлических прутков отправил сложную и универсальную технологию для приложений обработки металла. Возможность точного управления параметрами нагрева, достижения превосходной однородности температуры и значительного снижения потребления энергии делает эти системы идеальными для операций по обработке металла с высокой стоимостью.
Выбор соответствующих технических параметров — частоты, плотности мощности, времени нагрева и контроля атмосферы — должен быть тщательно адаптирован к конкретным требованиям к материалу и применению. Современные системы предлагают беспрецедентные уровни контроля, эффективности и гибкости, позволяя производителям обрабатывать широкий спектр материалов с оптимальными результатами.
Индукционные нагревательные печи незаменимы для нагрева алюминиевых, медных и стальных прутков, предлагая непревзойденную эффективность, однородность и устойчивость. Независимо от того, стремитесь ли вы оптимизировать операции ковки или добиться точного контроля температуры для термообработки, эта технология обеспечивает оптимальные результаты в различных отраслях. Благодаря своим настраиваемым параметрам и расширенным возможностям индукционные печи формируют будущее процессов нагрева металлов.
