Un horno de inducción es un horno eléctrico en el que el calor se aplica mediante calentamiento por inducción del metal . [1] [2] [3] Las capacidades de los hornos de inducción varían desde menos de un kilogramo hasta cien toneladas, y se utilizan para fundir hierro y acero , cobre , aluminio y metales preciosos .
La ventaja del horno de inducción es un proceso de fusión limpio, energéticamente eficiente y controlable en comparación con la mayoría de los otros medios de fusión de metales.
La mayoría de las fundiciones modernas utilizan este tipo de horno, y ahora también más fundiciones de hierro están reemplazando las cúpulas por hornos de inducción para fundir el hierro fundido , ya que las primeras emiten mucho polvo y otros contaminantes . [4]
Dado que no se utiliza arco ni combustión, la temperatura del material no es superior a la requerida para fundirlo; esto puede evitar la pérdida de valiosos elementos de aleación. [5]
El principal inconveniente del uso de hornos de inducción en una fundición es la falta de capacidad de refinado; Los materiales de carga deben estar limpios de productos de oxidación y de una composición conocida y algunos elementos de aleación pueden perderse debido a la oxidación (y deben volver a agregarse a la masa fundida).
Tipos
En el tipo sin núcleo, [6] el metal se coloca en un crisol rodeado por una bobina de solenoide de corriente alterna refrigerada por agua . Un horno de inducción de tipo canal tiene un bucle de metal fundido, que forma un devanado secundario de una sola vuelta a través de un núcleo de hierro. [7] [8]
Operación
Un horno de inducción consiste en un crisol no conductor que contiene la carga de metal a fundir, rodeado por una bobina de alambre de cobre. Una poderosa corriente alterna fluye a través del cable. La bobina crea un campo magnético que se invierte rápidamente y penetra en el metal. El campo magnético induce corrientes parásitas , corrientes eléctricas circulares, dentro del metal, por inducción electromagnética . [9] Las corrientes parásitas, que fluyen a través de la resistencia eléctrica del metal a granel, lo calientan mediante calentamiento Joule . En materiales ferromagnéticos como el hierro , el material también puede calentarse por histéresis magnética , la inversión de los dipolos magnéticos moleculares en el metal. Una vez derretido, las corrientes de Foucault provocan una vigorosa agitación de la masa fundida, asegurando una buena mezcla.
Una ventaja del calentamiento por inducción es que el calor se genera dentro de la propia carga del horno en lugar de ser aplicado por un combustible en llamas u otra fuente de calor externa, lo que puede ser importante en aplicaciones donde la contaminación es un problema.
Las frecuencias de funcionamiento varían desde la frecuencia de servicio (50 o 60 Hz ) hasta 400 kHz o más, generalmente dependiendo del material que se está fundiendo, la capacidad (volumen) del horno y la velocidad de fusión requerida. Generalmente, cuanto menor es el volumen de las masas fundidas, mayor es la frecuencia del horno utilizado; esto se debe a la profundidad de la piel, que es una medida de la distancia que una corriente alterna puede penetrar debajo de la superficie de un conductor . Para la misma conductividad, las frecuencias más altas tienen una piel poco profunda, es decir, menos penetración en la masa fundida. Las frecuencias más bajas pueden generar agitación o turbulencia en el metal.
Un hierro de fusión de horno de una tonelada precalentado puede derretir la carga fría para que esté lista para el golpeteo en una hora. Las fuentes de alimentación varían de 10 kW a 42 MW, con tamaños de fusión de 20 kg a 65 toneladas de metal, respectivamente. [ cita requerida ]
Un horno de inducción en funcionamiento generalmente emite un zumbido o chirrido (debido a las fuerzas magnéticas fluctuantes y la magnetoestricción ), cuyo paso pueden utilizar los operadores para identificar si el horno está funcionando correctamente oa qué nivel de potencia. [ cita requerida ]
Revestimiento refractario
Se utiliza un forro desechable durante la fundición, según la mezcla de aleación.
Ver también
- Horno de arco eléctrico: para otro tipo de horno eléctrico, utilizado en fundiciones más grandes y operaciones de fabricación de acero en miniacerías.
Referencias
- ^ Laughton, MA; Warne, DF (2002). Libro de referencia del ingeniero eléctrico, 16ª Ed . Newnes. págs. 17-19. ISBN 0080523544.
- ^ Campbell, Flake C. (2013). Fabricación de metales: comprensión de los conceptos básicos . ASM International. págs. 63–65. ISBN 978-1627080187.
- ^ Bauccio, Michael (1993). Libro de referencia de ASM Metals, 3ª Ed . Sociedad Americana de Metales. pag. 50. ISBN 0871704781.
- ^ "Fundamentos técnicos y aplicaciones de los hornos de inducción" .
- ^ Phillip F.Ostwald, Jairo Muñoz, Procesos y sistemas de fabricación (novena edición), John Wiley & Sons, 1997 ISBN 978-0-471-04741-4 página 48
- ^ Robiette, AG (1935). "V: Hornos de inducción sin núcleo". Práctica de fusión eléctrica . Charles Griffin & Co. págs. 153–252.
- ^ Robiette 1935 "Capítulo IV: Tipo de canal o hornos de inducción de 'baja frecuencia'", págs. 153-252
- ^ Calentamiento por inducción y dieléctrico . Serie Electricidad y Productividad, Nº6. Asociación Británica de Desarrollo Eléctrico. 1962. págs. 8–9.
- ^ Bhattacharya, SK (2009). Fundamentos de la electrónica de potencia . Editorial Vikas Pvt. págs. 142-143. ISBN 978-8125918530.
Otras lecturas
- Brown, John (2000). Manual de Foseco Ferrous Foundryman (11ª ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0750642842.
enlaces externos
- "Cómo los hornos de inducción lo están calentando para el eje" , Popular Science , noviembre de 1943. Artículo detallado sobre los conceptos básicos con numerosas ilustraciones.