Hispanopedia WikiUn 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 radica en un proceso de fusión limpio, energéticamente eficiente y bien controlado, en comparación con la mayoría de los demás métodos de fusión de metales.
La mayoría de las fundiciones modernas utilizan este tipo de horno, y muchas fundiciones de hierro están reemplazando los hornos de cubilote por hornos de inducción para fundir hierro fundido , ya que los primeros emiten mucho polvo y otros contaminantes . [ 4 ]
Los hornos de inducción no requieren arco eléctrico, como en un horno de arco eléctrico , ni combustión, como en un alto horno . En consecuencia, la temperatura de la carga (el material que se introduce en el horno para calentarlo, que no debe confundirse con la carga eléctrica ) no supera la necesaria para fundirlo; esto puede evitar la pérdida de valiosos elementos de aleación. [ 5 ]
La principal desventaja del uso de hornos de inducción en una fundición es la falta de capacidad de refinamiento: los materiales de carga deben estar libres de óxidos y tener una composición conocida, y algunos elementos de aleación pueden perderse debido a la oxidación, por lo que deben volver a añadirse al metal fundido.
Tipos
En el tipo sin núcleo, [ 6 ] el metal se coloca en un crisol rodeado por una bobina 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 consta de un crisol no conductor que contiene la carga de metal a fundir, rodeado por una bobina de alambre de cobre. Una potente corriente alterna fluye a través del alambre. 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, lo calientan por efecto 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 fundido, las corrientes parásitas provocan una agitación vigorosa del metal fundido, 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 combustión u otra fuente de calor externa, lo cual puede ser importante en aplicaciones donde la contaminación es un problema.
Las frecuencias de operación varían desde la frecuencia de la red eléctrica (50 o 60 Hz ) hasta 400 kHz o más, dependiendo generalmente del material que se funde, la capacidad (volumen) del horno y la velocidad de fusión requerida. Por lo general, cuanto menor sea el volumen del metal fundido, mayor será la frecuencia del horno; esto se debe a la profundidad de penetración , que mide la distancia que una corriente alterna puede alcanzar bajo la superficie de un conductor . Para la misma conductividad, las frecuencias más altas tienen una menor profundidad de penetración, es decir, menor penetración en el metal fundido. Las frecuencias más bajas pueden generar agitación o turbulencia en el metal.
Un horno precalentado de una tonelada para fundir hierro puede fundir la carga fría hasta dejarla lista para su uso en una hora. Las fuentes de alimentación varían de 10 kW a 42 MW, con volúmenes de fundición de 20 kg a 65 toneladas de metal, respectivamente.
Un horno de inducción en funcionamiento suele emitir un zumbido o un silbido (debido a las fuerzas magnéticas fluctuantes y la magnetostricción ), cuyo tono puede ser utilizado por los operarios para identificar si el horno está funcionando correctamente o a qué nivel de potencia.
Revestimiento refractario
Durante el proceso de moldeo se utiliza un revestimiento refractario desechable .
Véase también
- Horno de arco eléctrico : otro tipo de horno eléctrico, utilizado en fundiciones más grandes y en operaciones de fabricación de acero en miniacerías.
Referencias
- ↑ Laughton, MA; Warne, DF (2002). Electrical Engineer's Reference Book, 16.ª ed . Newnes. págs. 17–19 . ISBN 0080523544.
- ↑ Campbell, Flake C. (2013). Metals Fabrication: Understanding the Basics . ASM International. pp. 63–65 . ISBN 978-1627080187.
- ↑ Bauccio, Michael (1993). ASM Metals Reference Book, 3.ª ed . Sociedad Americana de Metales. pág. 50. ISBN 0871704781.
- ↑ "Fundamentos técnicos y aplicaciones de los hornos de inducción" .
- ↑ Phillip F. Ostwald, Jairo Muñoz, Procesos y sistemas de fabricación (9.ª edición), John Wiley & Sons, 1997 ISBN 978-0-471-04741-4página 48
- ↑ Robiette, AG (1935). "V: Hornos de inducción sin núcleo". Práctica de fusión eléctrica . Charles Griffin & Co. págs. 153–252 .
- ↑ Robiette 1935 "Capítulo IV: Hornos de inducción de tipo canal o de 'baja frecuencia'", págs. 153–252
- ↑ Calentamiento por inducción y dieléctrico . Serie Electricidad y productividad, nº 6. British Electrical Development Association. 1962. págs. 8–9 .
- ↑ Bhattacharya, SK (2009). Fundamentos de la electrónica de potencia . Vikas Publishing House Pvt. págs. 142–143 . ISBN 978-8125918530.
Lecturas adicionales
- Brown, John (2000). Foseco Ferrous Foundryman's Handbook (11.ª ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0750642842.
Enlaces externos
- «Cómo los hornos de inducción están calentando las cosas para el Eje» , Popular Science , noviembre de 1943. Artículo detallado sobre los fundamentos con numerosas ilustraciones.
- Hornos metalúrgicos
- Calentamiento por inducción