comprendiendo los hornos de fusión

El propósito de este artículo es comprender todo el horno de fusión por inducción a través de descripciones pictóricas.

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HORNO DE FUSIÓN POR INDUCCIÓN Y SUS COMPONENTES

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Equipo Completo del Horno de Fusión por Inducción

1. Panel de la Fuente de Alimentación Principal

2. El Panel de Control

El propósito de la fuente de alimentación principal es convertir la alimentación de entrada de CA en alimentación de CC. La salida alimenta luego a un inversor a través de la inductancia de CC. Esto se invierte a la salida de CA de 0,5 KHz a 50 KHz dependiendo de la exigencia. La energía recibida alimenta a continuación a un circuito LC, que es una combinación de un inductor y un condensador. Para �ines de refrigeración, agua desmineralizada circula en todo el circuito de potencia.

(A) Indicador de la Conductividadde Agua de la Fuente de Alimentación (B) Medidor de energía (C) Pantalla Táctil Sensible HMI (D) Potenciómetro y Botón de Fuga

a Tierra (Para la prueba del circuito EL únicamente)

(E) Potenciómetro Controlador de Energía

(F) Botón de emergencia (G) Botón de Reinicio (H) Botón de Calor Apagado(I) Botón de Calor Encendido(J) Monitor de Temperatura del agua PS(K) Interruptor de Encendido y Apagado ON/OFF


FG

I

H

E C

K

DJ

A

B

Placa de control Vista frontal

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Funciones de los componentes electrónicos:

1. Interruptor de Control de Encendido y Apagado ON/OFF: Teniendo en cuenta que se trata de una unidad de suministro de control de entrada trifásica, la funcionalidad se distribuye para los circuitos de control a través del interruptor de encendido/apagado ON/OFF. A menos que el interruptor se encienda, no puede haber un suministro de control de AC/DC.

2. Interruptor MCCB ON/OFF: Estos botones de presión (si son proporcionados) activan/desactivan, la entrada trifásica del aislador/interruptor. Se recomienda apagar el interruptor si el equipo está en modo de espera o cuando no está en condición “HEAT ON” (Calor Encendido).

3. Calor Encendido (ON): Esto se utiliza para encender la alimentación de los equipos de inducción. Cuando la indicación “Ready” (listo) está presente, todos los indicadores de disparo están apagados y se libera la emergencia, presionando el botón “HEAT ON” (calor encendido) se enciende el inversor y se suministra la energía a la bobina.

4. Calor Apagado (OFF): Esto cerrará el suministro de energía a la bobina. 5. Reinicio (Reset): El botón reiniciará todos los indicadores de disparos y enclavamientos.6. Emergencia Apagada (OFF): Presionando este botón del tipo presionar-destrabar, se libera la

bobina proveedora de energía del interruptor principal, mientras que la alimentación de entrada trifásica no �luye en el convertidor. El botón puede ser presionado girando el botón en la dirección de la �lecha.

7. Potenciómetro de Control de Energía: Proporciona una referencia de potencia para las tarjetas de control. Esto puede ser usado para controlar la potencia de los equipos.

8. Medidor de energía: Este medidor indica parámetros eléctricos como tensión, corrientes y parámetros de la energía.

9. Medidor de Conductividad del Agua: El medidor tiene una barra de LED que indica el estado de la conductividad del agua desmineralizada. Se utiliza una gama de colores para mostrar el estado al espectador. La gama de color verde indica que la conductividad del agua es segura mientras que el color naranja indica que se está realizando un re-acondicionamiento ya que la conductividad del agua no se ajusta a los estándares requeridos. El indicador rojo indica niveles peligrosos de la conductividad del agua y recomienda que no se utilice el equipo. La funcionalidad del medidor puede ser examinada presionando el botón de prueba. Cuando se ajusta en Bajo, se activa un disparo de ajuste de 30 µS. Al seleccionar la opción Alto, se ajusta el valor del disparo a 50 µS.

10. Medidor de Temperatura Digital: El medidor se encuentra en el panel; proporciona la temperatura del agua desmineralizada. El medidor está pre-con�igurado en un disparo de ajuste de 38ºC. Una vez disparado a 38ºC, solamente se reiniciará automáticamente cuando la temperatura baje a 36ºC.

11. Inyector de Fuga a Tierra: La sección se utiliza para comprobar el funcionamiento del sistema fuga a tierra de forma arti�icial. Una corriente de alrededor de 2-3 V se inyecta arti�icialmente en el sistema cuando se pulsa el botón y lo mismo se puede veri�icar en la pantalla de fuga a tierra. Al aumentar la energía del potenciómetro, la corriente aumentará gradualmente hasta 10 A. Esto le permite al usuario comprobar si el sistema de detección de corriente de fuga a tierra está funcionando a la corriente de fuga con�igurada.


Este tipo de horno de fusión comprende una bobina en cuna y una estructura de base. Una bobina en cuna es básicamente una disposición para mantener la bobina trabajando junto con el metal líquido. Por otro lado, la estructura de base está diseñada para facilitar la inclinación de la bobina en cuna cuando se vierte el metal líquido.

Estructura Base Como se muestra en la imagen de arriba, la estructura de base es una estructura fabricada en acero. La bobina en cuna y la inclinación hidráulica están montadas en la estructura de base. Se debe nivelar adecuadamente durante el proceso de instalación. Si la estructura no es adecuada en referencia a sus cuatro esquinas, esto puede causar daños que son catastró�icos e irreparables.

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3. Horno de Fusión Hay dos tipos de estructuras del horno.

1) Estructura de marco de aluminio

Este tipo de estructura se usa para hornos de 10 kg a 2000 kg.

2) Estructura de marco de acero

Este tipo de estructura se usa para hornos por encima de los 2.000 kg.

Marco de Aluminio de Horno por Inducción


La bobina de trabajo está hecha de secciones huecas de cobre electrolítico debidamente en función del peso y el KW de los equipos. El circuito LC está conectado a la bobina de inducción refrigerada por agua. Teniendo en cuenta que la bobina se encuentra alrededor de la piscina de metal líquido, se hace circular agua para refrigeración dentro de la zona de la bobina. Dado que la bobina lleva corrientes LC, hay que mantenerla segura y protegida para evitar cortocircuitos o la puesta a tierra de la bobina.

Se compone de una bobina de fusión que proporciona soporte mientras contiene metal líquido caliente. Esto es posible a través de la disposición de sujeción y elementos refractarios en todo el equipo. El ensamblaje de la bobina en cuna se mantiene en su lugar por medio de dos tapas de aluminio. Los cilindros hidráulicos se �ijan en su lugar con cada lado de las tapas. La bobina y los elementos refractarios están conectados entre sí a través de las varillas de unión de acero inoxidable de manera tal que todas estas varillas permanecen aisladas eléctricamente unas de otras.

El elemento refractario de abajo es cemento refractario de alta calidad fundido apropiadamente entre las tapas de aluminio. Se refuerza con cables

�inos de acero inoxidable en el cemento fundido para proporcionar una fuerza su�iciente para resistir el peso y la temperatura del metal líquido caliente.

El elemento refractario superior comprende dos o tres capas de láminas gruesas con aislamiento o, en algunos casos, con refractario fundido en la sección inferior. Las tapas de aluminio izquierda y derecha se mantienen magnéticamente abiertas con el �in de impedir la circulación de corriente del equipo de bobina en cuna.

Cuando la cuna está completamente inclinada, la super�icie superior de la bobina se inclina hasta 95°, lo que permite que el 100% del metal líquido �luya hacia la cuchara de colada (o molde) fácilmente.

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Ensamblaje de la Bobina en Cuna

4. La Bobina de Trabajo

Ya que la bobina de inducción es un componente móvil, se conecta a los circuitos por medio del uso de juegos de cables �lexibles. Los cables �lexibles pueden ser enfriados con aire o agua en función de la capacidad de la bobina. El diámetro interno de la bobina está aislado por un material refractario (o crisol) para evitar que la bobina se caliente con el metal líquido. Para evitar cualquier posibilidad de distorsión de las fuerzas electromagnéticas, la bobina está �ijada rígidamente con varillas de unión verticales.Para una protección máxima, la bobina de cobre está aislada tres veces con material aislante. La primera capa es de vidrio y la segunda de Poliméricos Reforzados con Fibras, las cuales se enrollan a la bobina. Una vez que la bobina está completamente montada, se pinta con un barniz de calidad superior.


Bobina de Fusión por Inducción

El circuito de circulación de agua se separa en dos zonas. La primera es el agua desmineralizada que también se conoce como agua secundaria. La

segunda zona es la ruta de acceso de agua blanda, que se conoce como la ruta de acceso de agua primaria. El agua DM circula por unidad de DM

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5. Circuito de Circulación de Agua

1) Unidad de DM (Unidad de circulación de agua desmineralizada)

(unidad de circulación de agua desmineralizada) y el agua blanda circula por la torre de enfriamiento. Como se muestra en la imagen de arriba, la unidad de circulación de agua DM consiste en un tanque de agua DM, placas de intercambiador de calor, un sistema de bomba y un cilindro de resina. A través de las placas de intercambiador de calor, el agua DM se bombea desde el tanque de al panel, a la bandeja del condensador y a la bobina di/dt. Para mantener la conductividad del agua por debajo de 10µS, se coloca un cilindro de resina en la trayectoria de circulación del agua. Durante esta operación continua, la conductividad del agua seguirá aumentando periódicamente, lo que resulta en la corrosión de los tubos de cobre y en última instancia, el bloqueo de la trayectoria de circulación de agua.Para detectar el �lujo del agua de refrigeración, todo el trayecto del agua circulante ha sido diseñado con interruptores de �lujo separados. La falta de velocidad de �lujo requerida en cualquier camino detiene todo el sistema. Durante el proceso de fusión, la temperatura del agua DM será supervisada constantemente para que se mantenga por debajo de 37°C.

La mayoría de los componentes mencionados anteriormente llevan corrientes altas y son enfriados al hacerles correr agua DM/blanda a través de tubos huecos de cobre que llevan esta corriente. El �lujo de todos estos caminos de circulación de agua tiene que ser controlado con respecto a la tasa de �lujo y presión del agua. Por lo tanto, se colocan interruptores de �lujo para controlar el �lujo en cada trayectoria individualmente.

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Al usar la torre de enfriamiento, el agua blanda primaria circula en la unidad de intercambiador de calor DM y la bobina de fusión. La torre de enfriamiento (circulación de agua primaria) bombea el agua fría de los tanques de agua subterránea al intercambiador de calor de DM y las bobinas en la estación de fusión. El agua caliente pasa a través de la torre de enfriamiento y se recolecta en el tanque. La circulación de agua blanda se controla continuamente por una posible subida de la temperatura que dispara el sistema.

Los cilindros hidráulicos están montados en la base del horno para verter el depósito de metal líquido caliente. El aceite hidráulico presurizado se inyecta en estos cilindros desde una unidad hidráulica a través de la válvula de control de dirección y de la válvula de control del regulador.

Como se muestra en la imagen siguiente, la unidad hidráulica se compone de un tanque hidráulico con bomba hidráulica y manómetro conectados entre sí. En caso de que tenga que ser operada manualmente, se proporciona una palanca para la operación en paralelo a la bomba hidráulica en caso de que haya un fallo eléctrico o cualquier otro tipo de emergencia.

La válvula de control de dirección es el principal responsable del �lujo de aceite hidráulico. Esta válvula decide si el horno es inclinado hacia arriba o hacia abajo. En la base de cada cilindro hidráulico, se coloca una válvula de control del acelerador para controlar el �lujo de aceite hidráulico que vuelve a los tanques. Por lo tanto, la velocidad del dispositivo de la bobina en cuna también se puede controlar por estas válvulas. Es necesario un balance igual al abrir estas válvulas para permitir la adecuada distribución de los cilindros mientras se inclina.

La velocidad a la que se inclina hacia arriba la bobina en cuna es controlada por una válvula de regulación de presión proporcionada en la unidad hidráulica. La presión en el manómetro de la unidad hidráulica decidirá la velocidad de elevación del crisol.

1) Torre de Enfriamiento

6. La Unidad Hidráulica

En las aplicaciones de fusión, la bobina Di-Dt se coloca cerca de la fuente de alimentación. A su vez, el banco de tanque de condensadores está cerca de la estructura del horno. El cambio en los interruptores (interruptores de

selección de horno) son personalizados y están situados en el panel de las fuentes de energía o cerca del horno. Esto depende totalmente de las preferencias del usuario.

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Como se muestra en la imagen de arriba, los tanques condensadores son principalmente un banco de frecuencia media y condensadores de mangueras múltiples. Están conectados en paralelo entre sí. Son enfriados por el agua DM que circula. La bobina de fusión y el tanque condensador forman un circuito cerrado eléctricamente que también se conoce como el circuito tanque resonante. La selección de los perímetros del circuito tanque juega un papel vital en el funcionamiento del horno de inducción.

La bobina Di/Dt se utiliza para prevenir que cualquier incremento de corriente signi�icativo �luya a la unidad de suministro de energía y

7. Tanque de Condensadores y Bobina Di/Dt

para la adaptación de la carga. Tales picos de corriente se generan en la estación de fusión debido a piezas de chatarra y/o partículas de polvo que se asientan sobre las barras colectoras. La bobina di/dt es un componente inductivo con núcleo de aire conectado a la salida del Panel de la Fuente de Alimentación.


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