Induktionsöfen nutzen den Effekt der elektrischen Induktionserwärmung und erhitzen oder schmelzen Materialien im Elektroofen. Der grundlegende Teil eines Induktionsofens ist eine Induktionsschleife, die mit einem Kupferrohr umwickelt ist. An beiden Enden der Induktionsschleife befindet sich Wechselspannung, die ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt. In der Induktionsschleife werden leitfähige Materialien platziert, die aufgrund der elektromagnetischen Induktion im Material Wirbelströme erzeugen und durch die Rolle des Widerstands und der elektrischen Energie in Wärme umwandeln, um das Material zu erhitzen. Daher kann Induktionserwärmung auch als eine Art direkte Erwärmung durch Widerstandserwärmung betrachtet werden.
Induktionserwärmung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlung des erhitzten Materials in elektrische Energie (Stromverteilung) sehr ungleichmäßig ist, wobei die Oberfläche am größten und die Mitte am kleinsten ist, was als Skin-Effekt bezeichnet wird. Um die thermische Effizienz der Induktionserwärmung zu verbessern, sollte die Frequenz der Stromversorgung angemessen sein. Kleine Schmelzöfen oder Oberflächenerwärmungen von Materialien verwenden Hochfrequenzstrom, große Schmelzöfen oder tiefe Durchdringungen des Materials verwenden Mittelfrequenz- oder Industriefrequenzstrom. Induktionsschleifen sind eine ziemlich große Induktivitätslast, ihr Leistungsfaktor ist im Allgemeinen sehr niedrig. Um den Leistungsfaktor zu verbessern, wird die Induktionsschleife im Allgemeinen parallel mit Mittelfrequenz- oder Hochfrequenzkondensatoren verbunden, was als Resonanzkapazität bezeichnet wird. Der Abstand zwischen der Induktionsschleife und dem Material sollte klein sein, die Induktionsschleife sollte aus einem quadratischen Kupferrohr bestehen, das Rohr sollte mit Wasser gekühlt werden, der Abstand zwischen den Windungen der Induktionsschleife sollte so klein wie möglich sein und die Isolierung sollte gut sein. Induktionsheizgerät, hauptsächlich verwendet zum Erhitzen und Schmelzen von Gussteilen aus Stahl, Kupfer, Aluminium und Zink usw., schnelles Aufheizen, weniger Durchbrennen, hoher Mechanisierungs- und Automatisierungsgrad, geeignet für die Konfiguration in der automatischen Betriebslinie.
Merkmale des Heizofens der Induktionsofenserie:
(1) Schnelle Aufheizgeschwindigkeit, hohe Produktionseffizienz, weniger Oxidation und Entkohlung, wodurch Material und Schmiedeformkosten gespart werden.
Da das Mittelfrequenz-Induktionserwärmungsprinzip auf elektromagnetischer Induktion beruht, wird die Wärme im Werkstück selbst erzeugt. Normale Arbeiter können in einem Mittelfrequenz-Elektroofen nach zehn Minuten ununterbrochener Arbeit mit dem Schmieden beginnen. Professionelle Arbeiter müssen den Ofen nicht vorab brennen und versiegeln. Sie müssen sich keine Sorgen über das Verschwendungsphänomen machen, das durch Stromausfälle oder Gerätefehler beim Erhitzen des Knüppels im Kohleofen verursacht wird. Aufgrund der Heizgeschwindigkeit des Heizverfahrens ist die Oxidation sehr gering. Im Vergleich zu jeder Tonne Schmiedestück und dem Verbrennen im Kohleofen werden mindestens 20-50 kg Stahlrohstoffe eingespart, was einer Materialausnutzungsrate von bis zu 95 % entspricht. Aufgrund der gleichmäßigen Erwärmung im Heizverfahren ist der Temperaturunterschied an der Kernoberfläche sehr gering, sodass die Lebensdauer des Schmiedegesenks beim Schmieden ebenfalls erheblich verlängert wird. Die Oberflächenrauheit des Schmiedestücks beträgt weniger als 50 µm.
(2) Überlegene Arbeitsumgebung, Verbesserung der Arbeitsumgebung der Arbeitnehmer und des Firmenimages, keine Umweltverschmutzung, geringer Energieverbrauch.
Im Vergleich zu Induktionsheizöfen und Kohleöfen sind die Arbeiter nicht der heißen Sonne und dem Rauch des Kohleofens ausgesetzt, sondern erfüllen auch die Anforderungen der Umweltschutzbehörde und legen gleichzeitig das Außenimage des Unternehmens und den zukünftigen Entwicklungstrend der Schmiedeindustrie fest. Induktionserwärmung ist die energiesparendste Methode zum Erwärmen von Schmiedestücken von Raumtemperatur auf 1100 Grad. Dabei wird weniger als 360 Grad verbraucht.
(3) Gleichmäßigkeit der Erwärmung, sehr geringer Temperaturunterschied an der Kernoberfläche, hochpräzise Temperaturregelung.
Induktionsheizöfen sind klein, leicht, hocheffizient, weisen eine ausgezeichnete Wärmebehandlungsqualität auf und sind umweltfreundlich. Weitere Vorteile sind, dass sie Kohleöfen, Gasöfen, Ölöfen und gewöhnliche Widerstandsöfen schnell verdrängen und eine neue Generation von Metallheizgeräten darstellen.
Industrielle Anwendungen von Induktionsschmelzöfen sind Tiegelöfen (kernlose Induktionsöfen) und Schmelzgrubenöfen (Kerninduktionsöfen). Der Tiegel besteht aus feuerfestem Material oder Stahl und hat eine Kapazität von einigen Kilogramm bis zu mehreren zehn Tonnen. Das Schmelzen ist dadurch gekennzeichnet, dass der Tiegel durch elektrische Kraft geschmolzen wird, wodurch die Flüssigkeitsoberfläche des Schmelzbads angehoben wird und die Schmelze von der Mitte der Flüssigkeitsoberfläche in die Umgebung fließt und eine Zirkulation verursacht. Dieses Phänomen wird als elektrischer Effekt bezeichnet und kann die Schmelzzusammensetzung gleichmäßig machen. Der Nachteil besteht darin, dass die Schlacke in Richtung Randbereich verlagert wird und eine schlechte Abdeckung entsteht. Im Vergleich zu Schmelzgrubenöfen ist der Betrieb von Tiegelöfen flexibler und die Schmelztemperatur ist hoch, aber der Leistungsfaktor ist niedrig und der Stromverbrauch hoch. Die Induktivität eines Schmelzgrubenofens besteht aus einem Eisenkern, einem Induktionsring und einer Zusammensetzung der Schmelzgrubenauskleidung. Die Schmelzgrube besteht aus einem oder zwei Ringgräben, die mit Schmelze gefüllt sind und mit der Schmelze in Verbindung stehen. Im Prinzip kann der Grubenofen als Sekundärtransformator mit nur einer Wicklung und einem Kurzschlusskern betrachtet werden. Der induzierte Strom fließt in der Schmelze im Graben, wodurch die elektrothermische Umwandlung erfolgt.
Bei der Produktion darf das Schmelzbad nach Abschluss jedes Metallschmelzvorgangs im Ofen nicht geleert werden, da es sonst leicht austrocknet. Ein Teil der Schmelze muss als Schmelze für den nächsten Ofen zurückgehalten werden. Die Temperatur des Schmelzgrabens ist höher als die des Schmelzbads, muss aber auch dem Auswaschen durch den Schmelzfluss standhalten, sodass die Auskleidung des Schmelzgrabenofens leicht beschädigt wird. Um die Wartung zu erleichtern, besteht die moderne Ofeninduktivität aus leicht austauschbaren Armaturen. Die Kapazität von Schmelzgrabenöfen reicht von einigen hundert Kilogramm bis über hundert Tonnen. Schmelzgrabenöfen werden für Strom mit Industriefrequenz verwendet. Aufgrund des Eisenkerns aus Siliziumstahlblech für den magnetischen Flusspfad sind der elektrische Wirkungsgrad und der Leistungsfaktor sehr hoch. Schmelzöfen werden hauptsächlich zum Schmelzen von Gusseisen, Kupfer, Zink, Messing und anderen Materialien verwendet, aber auch als Mischöfen zum Lagern und Erhitzen der Schmelze.
