Wuxi Wondery Industry Equipment Co., Ltd

I. Contexto do Projeto e Especificações do Equipamento Este estudo de caso envolve um forno de fusão por indução de frequência média, modelo WDL-KGPS-1000, com capacidade nominal de 1 tonelada e capacidade máxima de 1,2 toneladas, projetado para aplicações de fusão de alumínio. O equipamento emprega aquecimento por indução de frequência média e está equipado com um sistema de inclinação hidráulica para descarga de alumínio fundido. O sistema elétrico é configurado para uma fonte de alimentação trifásica de 380V/50Hz, com um retificador trifásico de seis pulsos e um inversor conectado em paralelo. Em comparação com o forno de 0,8 toneladas do caso anterior, este equipamento apresenta um corpo de forno projetado para uma capacidade máxima de 1,2 toneladas, com a potência nominal da fonte de alimentação aumentada para 600 kW, mantendo a mesma frequência de saída de 1000 Hz. Esta configuração – com potência ligeiramente superior à demanda nominal do forno – fornece uma margem para taxas de fusão aprimoradas. II. Sistema de Alimentação de Média Frequência KGPS O sistema de alimentação adota a fonte de alimentação de média frequência baseada em tiristores KGPS, com potência nominal de 600 kW, tensão de saída de média frequência de 1500 volts e frequência de saída de 1000 Hz. O fator de potência excede 0,9 e a taxa de sucesso de inicialização é de 100%. A seção retificadora é uma ponte trifásica totalmente controlada, com o circuito de controle empregando uma arquitetura de placa de circuito digital de oitava geração. As funções principais de controle incluem controle de potência constante, partida suave de frequência varrida sem pressão e feedback de tensão-corrente de circuito duplo. A partida de frequência varrida sem pressão significa que o sistema escaneia automaticamente de alta frequência para baixo durante a inicialização, estabelecendo oscilação de média frequência ao encontrar o ponto de ressonância da carga – uma abordagem que evita a sensibilidade às variações de parâmetros de carga inerentes aos métodos tradicionais de partida de excitação separada. O sistema de proteção abrange condições de sobrecorrente, sobretensão, subcorrente, subtensão, perda de água e perda de fase. Quando qualquer parâmetro de proteção excede o limite definido, o sistema bloqueia automaticamente a saída de pulso e desconecta a energia do circuito principal. O gabinete da fonte de alimentação inclui leituras completas de tensão, corrente e potência, juntamente com indicadores de status. O gabinete do capacitor fornece compensação paralela de média frequência, reduzindo as perdas de transmissão de potência reativa nas linhas de distribuição e melhorando o fator de potência do sistema. A capacidade do banco de capacitores é dimensionada para a frequência de ressonância da bobina de indução, garantindo operação próxima ao ponto de ressonância em condições nominais. III. Projeto da Bobina de Indução e Blindagem do Yoke Magnético A bobina de indução é o componente central de conversão de energia, construída em cobre T2 com espessura de parede de 5 mm. Quando energizada, a bobina gera um campo magnético alternado de 1000 Hz que induz correntes parasitas na carga metálica dentro da fornalha, gerando calor. O projeto da bobina é baseado em princípios de campo eletromagnético e verificado por meio de software de computador dedicado, com o desvio entre a potência operacional real e a potência de projeto controlado em até 5%. O isolamento entre espiras é processado usando técnicas avançadas de isolamento, com tecnologia de fixação dedicada reduzindo a vibração axial da bobina. A parede interna da bobina é pulverizada com materiais isolantes importados resistentes a altas temperaturas, e um sistema de alarme de vazamento na fornalha é instalado – quando o alumínio fundido vaza para a camada da bobina, o sistema de alarme o detecta precocemente e sinaliza a condição, prevenindo incidentes de ruptura do forno. Um revestimento refratário de 10 a 15 mm de espessura é aplicado à superfície interna da bobina. Este revestimento serve a duas funções: facilitar a construção do revestimento da fornalha e prevenir a deformação térmica do revestimento que afetaria a vida útil. Os yokes magnéticos são de construção de perfil crescente, laminados a partir de chapas de aço silício laminado a frio e fixados com talas de aço inoxidável. A superfície de contato entre o yoke e a superfície externa da bobina é curva, proporcionando contato de face em vez de contato linear, alcançando melhor eficiência de fixação e reduzindo o vazamento de fluxo magnético. As chapas de aço silício são reforçadas com talas dedicadas em vez de parafusos passantes, maximizando a área magnética efetiva e reduzindo o aquecimento localizado. Os yokes magnéticos simultaneamente blindam o vazamento de fluxo magnético, previnem o aquecimento do corpo do forno e suportam e fixam a bobina de indução. IV. Sistema de Inclinação Hidráulica A inclinação do forno é acionada por um sistema hidráulico com dois cilindros dispostos em ambos os lados do corpo do forno para elevação, com o retorno do forno realizado por gravidade. A estação hidráulica é equipada com motores duplos e bombas duplas – uma em serviço e outra em espera, com capacidade de comutação automática. O tanque de combustível é totalmente fechado e soldado para evitar vazamento de óleo hidráulico. A faixa de ângulo de inclinação é de 0 a 95 graus, com operação suave sem choques ou trepidações, velocidade ajustável e capacidade de manter em qualquer posição. A operação de inclinação é controlada por meio de válvulas manuais, adequadas para processos de fundição que exigem controle preciso do volume de vazamento de alumínio fundido. V. Estrutura do Corpo do Forno A carcaça do forno adota uma estrutura de aço, compreendendo uma base de montagem fixa e um corpo de forno basculante, com a configuração geral da estrutura garantindo rigidez. A relação diâmetro-altura da fornalha foi otimizada por meio de análise computacional – um aumento na relação melhora o fator de potência natural e aumenta a eficiência elétrica. O corpo do forno é projetado com uma capacidade de revestimento de 3000 kg para fundir 1000 kg de alumínio, o que significa que o volume da fornalha tem uma margem significativa em relação à capacidade nominal, facilitando as operações de carregamento e reduzindo o risco de derramamento. VI. Cadinho de Grafite e Sistema de Resfriamento a Água O cadinho é de construção em grafite, com uma vida útil recomendada de 4 a 6 meses, dependendo das condições operacionais, incluindo método de carregamento, faixa de manutenção da temperatura de fusão e frequência de remoção de escória. Os cabos refrigerados a água são construídos com fio de cobre livre de oxigênio de múltiplos fios TU1, revestidos em tubo de borracha resistente a fogo de alta resistência, com conectores formados a frio. O lado da fonte de alimentação requer uma vazão de água de resfriamento de no mínimo 12 m³/h, enquanto o lado do corpo do forno requer no mínimo 22 m³/h. A temperatura da água de saída no lado da fonte de alimentação não deve exceder 35°C, e no lado do corpo do forno não deve exceder 45°C, com a pressão da água de entrada mantida entre 0,15 e 0,35 MPa. O sistema de resfriamento a água é equipado com uma torre de resfriamento fechada, tanques de água e um gabinete de controle, formando um circuito de resfriamento circulante independente.

I. Antecedentes e especificações de equipamento do projecto Este estudo de caso envolve um forno de fusão por indução de média frequência, modelo WDL-KGPS-800, com uma capacidade nominal de 0,8 toneladas e uma capacidade máxima de 0,96 toneladas,com um diâmetro superior a 50 mm,O equipamento utiliza aquecimento por indução de média frequência e está equipado com um sistema de inclinação hidráulica para descarga de alumínio fundido.O sistema elétrico está configurado para uma fonte de alimentação trifásica de 380V/50Hz, com um retificador trifásico de seis pulsos e um inversor paralelo. As principais características técnicas deste equipamento consistem na combinação do sistema de alimentação de média frequência KGPS e do corpo do forno hidráulico inclinável de casca de aço,com um diâmetro superior a 30 mm,. II. Sistema de alimentação de frequência média KGPS O sistema de alimentação adopta a fonte de alimentação de média frequência baseada no tiristor KGPS, que amadureceu através de mais de uma década de desenvolvimento tecnológico contínuo.A secção rectificador é uma ponte trifásica totalmente controlada, com tensão de saída de média frequência de 1500 volts, potência nominal de 500 kW e frequência de saída de 1000 Hz. O factor de potência excede 0.9, e a taxa de sucesso de inicialização é de 100%, o que significa que a oscilação de frequência média pode ser estabelecida de forma confiável em cada tentativa de inicialização. O circuito de controlo emprega uma arquitetura de circuito digital de 8a geração, com controlo de potência constante, arranque suave de frequência zero e pressão zero,e de retorno de tensão-corrente duplo em circuito fechadoO sistema de protecção abrange condições de sobrecorrência, sobrevoltagem, subcorrência, subvoltagem, perda de água e perda de fase.O sistema bloqueia automaticamente a saída de pulso e desconecta a potência do circuito principal. O gabinete de alimentação e o gabinete do condensador estão dispostos separadamente.Melhoria do fator de potência do sistema e redução das perdas de transmissão de potência reativa nas linhas de distribuiçãoA capacidade do banco de condensadores é correspondida à frequência de ressonância da bobina de indução, garantindo a operação perto do ponto de ressonância em condições nominais para uma eficiência de potência de saída ideal. III. Projeto da bobina de indução e blindagem do jugo magnético A bobina de indução é o componente principal de conversão de energia do forno de frequência média.A bobina gera um forte campo magnético alternado que induz correntes de redemoinho na carga metálica dentro do fogãoO material da bobina é cobre T2 com uma espessura de parede de 5 mm, construído como um tubo em espiral.com o desvio entre a potência de funcionamento real e a potência de projeto controlada dentro de 5%. A bobina emprega um processamento de isolamento avançado de turno a turno, com tecnologia de fixação dedicada para reduzir a vibração axial.A parede interna da bobina é revestida com materiais isolantes importados resistentes a altas temperaturas, e é instalado um sistema de alarme de fuga do revestimento do forno para detectar os riscos de fuga de alumínio fundido.que desempenha duas funções: facilitar a construção do revestimento do forno e evitar a deformação térmica do revestimento que afetaria a vida útil. Os joguinhos magnéticos são de construção de perfil crescente, laminados a partir de chapas de aço de silício laminadas a frio e presos com talas de aço inoxidável.A superfície de contato entre o jugo e a superfície externa da bobina é curva, proporcionando contato facial em vez de contato de linha, alcançando uma melhor eficiência de fixação e redução da fuga de fluxo magnético.As chapas de aço de silício são reforçadas com talas dedicadas em vez de parafusosOs joguinhos magnéticos servem para proteger a fuga de fluxo magnético, evitar o aquecimento do corpo do forno,apoiar e fixar a bobina de indução, e melhorar a eficiência global do sistema. IV. Sistema de inclinação hidráulica A inclinação do forno é impulsionada por um sistema hidráulico com dois cilindros dispostos em ambos os lados do corpo do forno para elevação.A estação hidráulica é equipada com dois motores e duas bombas uma em serviço e outra em esperaO reservatório de combustível está totalmente fechado e soldado, sem aberturas exceto para as portas laterais e de tubulação, para evitar fugas de óleo hidráulico. A consola de inclinação hidráulica utiliza a operação manual da válvula, com um ângulo de inclinação de 0 a 95 graus.com velocidade ajustável e capacidade de manter em qualquer posiçãoEsta concepção é adequada para aplicações de fundição que exijam um controlo preciso do volume de fundição de alumínio fundido. V. Estrutura do corpo do forno O revestimento do forno adota uma estrutura de estrutura de aço, composta por uma base de montagem fixa e um corpo de forno inclinável, com a configuração geral do quadro garantindo a rigidez.A relação diâmetro/altura do fogão foi otimizada através de análise por computador, adoptando princípios internacionais avançados de conceção de perfis de fornos ∙ uma maior proporção melhora o fator de potência natural e aumenta a eficiência elétrica. Um capô de recolha de poeira fechado é instalado acima da secção superior do forno para capturar os vapores e partículas gerados durante a fusão. VI. Cabos de cristais de grafite e cabos refrigerados a água O cadinho é de construção de grafite, oferecendo boa compatibilidade química com a fusão de alumínio.Dependendo das condições de funcionamento, incluindo o método de carga, temperatura de fusão e práticas de remoção de escória. Os cabos refrigerados a água são construídos a partir de fio de cobre sem oxigénio TU1 de vários fios, revestidos por tubos de borracha resistentes ao fogo de alta resistência,com conectores formados a frio que proporcionam boa condutividade elétrica e resistência à traçãoO lado da fonte de alimentação requer um caudal de água de arrefecimento não inferior a 12 m3/h, enquanto o lado do corpo do forno requer não inferior a 20 m3/h.A temperatura da água de saída do lado da fonte de alimentação não deve exceder 35°C.O sistema de refrigeração de água é equipado com uma torre de refrigeração fechada, reservatórios de água,e um gabinete de controlo, formando um circuito de arrefecimento circulante independente. VII. Parâmetros de desempenho dos processos A capacidade nominal é de 0,8 toneladas, com uma capacidade máxima de 0,96 toneladas, e uma temperatura nominal definida em 780°C. O tempo de fusão é de aproximadamente 60 minutos por forno,com um desvio admissível de ± 5%Com base nisto, o ciclo de carregamento a frio para atingir a temperatura de descarga é de aproximadamente 1 hora, correspondendo a uma taxa de fusão de aproximadamente 0,8 toneladas por hora.,O consumo específico de energia é de cerca de 625 kWh por tonelada de alumínio, dentro da gama de eficiência típica dos fornos de fusão por indução de média frequência.

I. Antecedentes do Projeto e Especificações do Equipamento Este estudo de caso envolve um forno elétrico de resistência basculante para fusão de alumínio destinado ao mercado do Iêmen, modelo WDL-GRQ-1500. O equipamento é projetado para fundir metais não ferrosos e ligas com baixos pontos de fusão, com ligas de alumínio como material de processamento típico. O forno tem uma capacidade nominal de 1.500 quilogramas e adota aquecimento por resistência elétrica, equipado com um sistema de inclinação hidráulica para descarga de alumínio fundido. O sistema elétrico é configurado para uma fonte de alimentação trifásica de 380V/50Hz, com energia de controle de 220V/50Hz, utilizando uma conexão trifásica de cinco fios. O comprador é obrigado a fornecer uma fonte de alimentação estável com flutuação de tensão dentro de ±10% e flutuação de frequência não superior a ±3 Hz. Esta condição de compatibilidade com a rede requer verificação em relação à situação local de fornecimento de energia industrial no Iêmen antes da instalação. II. Estrutura do Forno e Configuração Refratária A carcaça do forno é construída a partir de chapas de aço e aço perfilado soldados em uma estrutura cilíndrica, com soldas contínuas de penetração total em todas as áreas de junção para garantir a integridade da carcaça. O revestimento é dividido em duas zonas funcionalmente distintas: parede lateral e fundo do forno. O revestimento da parede lateral emprega uma estrutura composta: a camada mais interna consiste em módulos de fibra de silicato de alumínio como isolamento, com a camada de trabalho construída a partir de tijolos refratários superleves com densidade de 0,6 g/cm³. Pó de vermiculita é preenchido nas juntas dos tijolos e no suporte para reduzir a condutividade térmica. Os elementos de aquecimento, feitos de fio de liga de alta resistência OCr27A17MO2, são embutidos na parede lateral e controlados como uma única zona – o que significa que toda a câmara do forno utiliza apenas uma zona de controle de temperatura, adequada para cenários onde a uniformidade de temperatura extrema não é necessária, mas o controle simplificado é preferido. O fundo do forno é construído a partir de material moldável de uma única formação. Comparado com fundos assentados com tijolos, a estrutura moldável monolítica oferece maior vida útil em termos de resistência à penetração de alumínio e choque térmico. Um orifício de drenagem de emergência é projetado na parte inferior da parede lateral para permitir o esvaziamento de emergência em caso de vazamento de alumínio, servindo como um recurso de redundância de segurança para fornos de fusão. III. Cadinho de Grafite e Sistema de Aquecimento O cadinho é um cadinho de grafite da marca Morgan, que possui forte reconhecimento de mercado no setor de fusão de metais não ferrosos. A vida útil do cadinho indicada na proposta é de 6 meses ou mais, dependendo das condições reais de operação, incluindo o método de carregamento, a faixa de manutenção da temperatura de fusão e a frequência de remoção de escória. O elemento central do sistema de aquecimento é o fio de resistência OCr27A17MO2, uma liga de aquecimento elétrico da série ferro-cromo-alumínio com alta resistividade e boa resistência à oxidação. Sob o modo de controle de zona única, a potência nominal de aquecimento é de 200 kW, conectada em configuração estrela com uma tensão de trabalho de 380 volts. A temperatura máxima do forno é projetada em 850°C, com uma faixa de temperatura de trabalho normal de 0 a 800°C. O tempo de aquecimento do forno vazio não excede 3 horas, representando a janela de tempo da temperatura ambiente até o limite superior de temperatura de trabalho. A estabilidade da temperatura é especificada em ±3°C, alcançada pelo sistema de regulação PID sob condições operacionais padrão. IV. Configuração do Sistema de Controle Elétrico O gabinete de controle utiliza tiristores (SCRs) como os principais elementos de controle, regulando a corrente de saída ajustando o ângulo de condução. O sistema emprega um circuito avançado de controle de disparo por defasagem para regulação contínua e suave de potência, em vez de um simples controle liga-desliga. O sistema de controle de temperatura é equipado com dois termopares: um para medir a temperatura da atmosfera da fornalha e outro para medir a temperatura do alumínio fundido. O termopar usado para medição de alumínio fundido é equipado com um tubo de proteção de carbeto de silício para evitar corrosão química e erosão física pelo alumínio fundido. Sinais de ambos os termopares são alimentados em dois controladores de temperatura de origem taiwanesa, um dos quais fornece funcionalidade de regulação PID. O sistema de controle incorpora múltiplas lógicas de proteção: quando a temperatura do forno excede o limite superior definido ou ocorrem anomalias de corrente devido a falhas, o controlador para automaticamente a saída de pulso e corta o fornecimento de energia. O sistema também inclui uma função de partida suave com um atraso de partida de aproximadamente 0,5 segundos, projetada para reduzir o impacto da corrente de irrupção tanto na rede elétrica quanto nos elementos de aquecimento durante partidas a frio. Componentes elétricos de baixa tensão incluem disjuntores, contatores e relés, fornecidos pela CHINT ou Omron como configurações padrão de grau industrial. V. Sistema de Inclinação Hidráulica O método de descarga é inclinação hidráulica, em oposição a um forno fixo com colher manual. O sistema hidráulico aciona o corpo do forno para inclinar em torno de seu eixo de pivô, permitindo o vazamento quantitativo controlado de alumínio fundido da boca do forno. Este projeto é adequado para cenários onde o alumínio fundido precisa ser transferido diretamente para conchas ou cavidades de fundição, oferecendo maior repetibilidade de descarga e segurança operacional em comparação com a colher manual. O sistema hidráulico compreende uma unidade de potência hidráulica, cilindros, grupos de válvulas de controle e tubulações, interligados com o sistema de controle elétrico. O ângulo e a velocidade de inclinação podem ser definidos através do painel de controle. VI. Resumo dos Parâmetros de Desempenho do Processo A capacidade nominal é de 1.500 quilogramas, com uma taxa de fusão de aproximadamente 450 a 500 quilogramas por hora – representando a taxa média de saída de alumínio desde o carregamento a frio até atingir a temperatura de trabalho e a prontidão para fundição. Com uma potência de aquecimento de 200 kW, o consumo específico de energia é de aproximadamente 0,4 a 0,44 kWh por quilograma de alumínio, caindo dentro da faixa de eficiência típica para fornos de cadinho aquecidos por resistência.