فرن الحث الكهربائي
الوصف
فرن الحث الكهربائي
فرن الحث الكهربائي هو نوع من أفران الصهر التي تستخدم التيارات الكهربائية لصهر المعادن. تعتبر أفران الحث الكهربائي مثالية لصهر وسبك مجموعة واسعة من المعادن بأقل قدر من الفاقد في الصهر، ومع ذلك، لا يمكن صهر المعدن إلا قليلاً.
مبدأ الفرن الحثي
مبدأ الفرن الحثي هو التسخين بالحث الحثي.
تسخين بالحث الحثي: التسخين بالحث هو شكل من أشكال التسخين غير التلامسي للمواد الموصلة.
يعتمد مبدأ التسخين بالحث الحثي بشكل أساسي على ظاهرتين فيزيائيتين معروفتين:
1. الحث الكهرومغناطيسي
2. تأثير جول
1) الحث الكهرومغناطيسي
يحدث نقل الطاقة إلى الجسم المراد تسخينه عن طريق الحث الكهرومغناطيسي.
إن أي مادة موصلة للكهرباء موضوعة في مجال مغناطيسي متغير هي موقع تيارات كهربائية مستحثة، تسمى تيارات الدوامة، والتي ستؤدي في النهاية إلى تسخين جول.
2) تسخين جول 2)
تسخين الجول، والمعروف أيضًا باسم التسخين الأومي والتسخين بالمقاومة، هو العملية التي يطلق من خلالها مرور تيار كهربائي عبر موصل الحرارة.
تتناسب الحرارة الناتجة مع مربع التيار مضروبًا في المقاومة الكهربائية للسلك.
يعتمد التسخين بالحث على الخصائص الفريدة لطاقة التردد اللاسلكي (RF) - ذلك الجزء من الطيف الكهرومغناطيسي الذي يقع تحت طاقة الأشعة تحت الحمراء والموجات الدقيقة.
ونظرًا لأن الحرارة تنتقل إلى المنتج عبر الموجات الكهرومغناطيسية، فإن الجزء لا يتلامس مباشرة مع أي لهب، ولا يسخن المحرِّض نفسه ولا يوجد تلوث للمنتج.
-التسخين بالحث هو تسخين سريع ونظيف وغير ملوث.
-ملف الحث بارد الملمس؛ فالحرارة التي تتراكم في الملف يتم تبريدها باستمرار بواسطة الماء الدائر.
ميزات فرن الحث الكهربائي
- يتطلب فرن الحث الكهربائي ملفًا كهربائيًا لإنتاج الشحنة. ويتم استبدال ملف التسخين هذا في النهاية.
-البوتقة التي يوضع فيها المعدن مصنوعة من مواد أقوى يمكنها مقاومة الحرارة المطلوبة، والملف الكهربائي نفسه مبرد بنظام مائي حتى لا يسخن أو يذوب.
- يمكن أن يتراوح حجم فرن الحث من فرن صغير يستخدم لسبائك دقيقة للغاية لا يتجاوز وزنها حوالي كيلوغرام واحد إلى أفران أكبر بكثير مصنوعة لإنتاج كميات كبيرة من المعدن النظيف للعديد من التطبيقات المختلفة.
-تتمثل ميزة فرن الحث في عملية صهر نظيفة وموفرة للطاقة ويمكن التحكم فيها بشكل جيد مقارنة بمعظم وسائل صهر المعادن الأخرى.
-تستخدم مسابك الحديد هذا النوع من الأفران، والآن أيضًا المزيد من مسابك الحديد تستبدل أفران الحث بأفران الحث لصهر الحديد الزهر، حيث ينبعث من الأولى الكثير من الغبار والملوثات الأخرى.
- تتراوح سعات أفران الحث الكهربائي من أقل من كيلوغرام واحد إلى مائة طن، وتستخدم لصهر الحديد والصلب والنحاس والألومنيوم والمعادن الثمينة.
-العيب الرئيسي الوحيد لاستخدام فرن الحث في المسبك هو عدم وجود قدرة على التكرير؛ يجب أن تكون مواد الشحن نظيفة من نواتج الأكسدة وذات تركيبة معروفة، وقد تُفقد بعض عناصر السبائك بسبب الأكسدة (ويجب إعادة إضافتها إلى الذوبان).
مزايا فرن الحث الكهربائي:
توفر أفران الحث الكهربائي مزايا معينة مقارنةً بأنظمة الأفران الأخرى. وهي تشمل:
عائد أعلى. يقلل غياب مصادر الاحتراق من خسائر الأكسدة التي يمكن أن تكون كبيرة في اقتصاديات الإنتاج.
بدء تشغيل أسرع. تتوفر الطاقة الكاملة من مصدر الطاقة بشكل فوري، مما يقلل من وقت الوصول إلى درجة حرارة التشغيل. وأوقات الشحن البارد إلى الصنبور من ساعة إلى ساعتين شائعة.
المرونة. ليس من الضروري وجود معدن منصهر لبدء تشغيل معدات الصهر بالحث الحثي متوسط التردد بدون قلب. وهذا يسهل البدء المتكرر على البارد وتغيير السبائك بشكل متكرر.
التحريك الطبيعي. يمكن لوحدات التردد المتوسط أن تعطي حركة تقليب قوية ينتج عنها ذوبان متجانس.
ذوبان أنظف. عدم وجود منتجات ثانوية للاحتراق يعني بيئة ذوبان أنظف وعدم وجود نواتج مصاحبة لأنظمة التحكم في تلوث الاحتراق.
تركيب مدمج. يمكن الحصول على معدلات انصهار عالية من الأفران الصغيرة.
انخفاض الانكسار المنخفض. الحجم الصغير بالنسبة لمعدل الانصهار يعني أن أفران الحث تتطلب حراريات أقل بكثير من الوحدات التي تعمل بالوقود بيئة عمل أفضل. أفران الحث أكثر هدوءًا بكثير من أفران الغاز أو أفران القوس أو القباب. لا يوجد غاز احتراق ويتم تقليل الحرارة المهدرة إلى الحد الأدنى.
الحفاظ على الطاقة. تتراوح كفاءة الطاقة الكلية في الصهر بالحث الحثي من 55 إلى 75 في المائة، وهي أفضل بكثير من عمليات الاحتراق.
