Wuxi Wondery Industry Equipment Co., Ltd

I. Caractéristiques du projet et spécifications des équipements Cette étude de cas concerne un four de fusion par induction à moyenne fréquence, modèle WDL-KGPS-1000, d'une capacité nominale de 1 tonne et d'une capacité maximale de 1,2 tonne,conçus pour les applications de fusion d'aluminiumL'appareil utilise un chauffage par induction à moyenne fréquence et est équipé d'un système hydraulique d'inclinaison pour la décharge d'aluminium fondu.Le système électrique est configuré pour une alimentation en trois phases de 380V/50Hz, avec un redresseur à six impulsions en trois phases et un onduleur parallèle. Comparé au four de 0,8 tonne dans le cas précédent, cet équipement est doté d'un corps de four conçu pour une capacité maximale de 1,2 tonne,avec une puissance nominale de l'alimentation électrique augmentée à 600 kW tout en maintenant la même fréquence de sortie de 1000 HzCette configuration, avec une puissance légèrement supérieure à la demande nominale du four, offre une marge de manœuvre pour des taux de fusion améliorés. II. Système d'alimentation électrique à fréquence moyenne KGPS Le système d'alimentation utilise l'alimentation à moyenne fréquence basée sur le thyristor KGPS, avec une puissance nominale de 600 kW, une tension de sortie à moyenne fréquence de 1500 volts,une fréquence de sortie de 1000 HzLe facteur de puissance est supérieur à 0.9, et le taux de réussite de démarrage est de 100%. La section rectificateur est un pont à contrôle complet en trois phases, le circuit de commande utilisant une architecture de carte de circuit numérique de huitième génération. Les fonctions de contrôle de base comprennent le contrôle de la puissance constante, le démarrage en douceur à pression zéro à fréquence de balayage et la rétroaction de tension-courant en double boucle fermée.Le démarrage à pression zéro de fréquence balayée signifie que le système balaie automatiquement de haute fréquence vers le bas pendant le démarrage, establishing medium frequency oscillation upon finding the load resonant point – an approach that avoids the sensitivity to load parameter variations inherent in traditional separate-excitation startup methods. Le système de protection comprend les conditions de surtension, de surtension, de sous-tension, de sous-tension, de perte d'eau et de perte de phase.le système bloque automatiquement la sortie d'impulsion et déconnecte la puissance du circuit principalLe cabinet d'alimentation comprend des lectures de tension, de courant et de puissance ainsi que des indicateurs de statut. Le boîtier de condensateur fournit une compensation parallèle à fréquence moyenne, réduisant les pertes de transmission de puissance réactive sur les lignes de distribution et améliorant le facteur de puissance du système.La capacité de la banque de condensateurs est assortie à la fréquence de résonance de la bobine d'induction, assurant le fonctionnement près du point de résonance dans des conditions nominales. III. Conception de bobine d'induction et blindage par joug magnétique La bobine d'induction est le composant principal de conversion d'énergie, construit à partir de cuivre T2 d'une épaisseur de paroi de 5 mm.la bobine génère un champ magnétique alternatif de 1000 Hz qui induit des courants de tourbillon dans la charge métallique dans le foyer du fourLa conception de la bobine est basée sur les principes du champ électromagnétique et vérifiée par un logiciel informatique dédié.avec une déviation entre la puissance de fonctionnement réelle et la puissance de conception contrôlée à 5%. L'isolation tour à tour est traitée à l'aide de techniques d'isolation avancées, avec une technologie de serrage dédiée réduisant les vibrations axiales de la bobine.La paroi intérieure de la bobine est pulvérisée avec des matériaux isolants importés résistants aux températures élevées, et un système d'alarme de fuite de la doublure du four est installé. Lorsque l'aluminium fondu s'infiltre dans la couche de bobine, le système d'alarme le détecte tôt et signale l'état.prévention des événements de rupture du four. Un revêtement réfractaire d'une épaisseur de 10 à 15 mm est appliqué à la surface intérieure de la bobine.faciliter la construction de la doublure du four et prévenir la déformation thermique de la doublure qui affecterait la durée de vie. Les jougs magnétiques sont de construction à profil croissant, laminés à partir de tôles d'acier au silicium laminées à froid et serrés avec des attelles en acier inoxydable.La surface de contact entre le joug et la surface extérieure de la bobine est courbe, offrant un contact facial plutôt qu'un contact en ligne, ce qui permet d'obtenir une meilleure efficacité de serrage et une fuite de flux magnétique réduite.Les tôles d'acier au silicium sont renforcées par des attelles dédiées plutôt que par des boulonsLes jougs magnétiques protègent simultanément les fuites de flux magnétique, empêchent le corps du four de se chauffer,et soutenir et sécuriser la bobine d'induction. IV. Système hydraulique d'inclinaison L'inclinaison du four est entraînée par un système hydraulique avec deux cylindres disposés des deux côtés du corps du four pour le levage, le retour du four étant effectué par gravité.La station hydraulique est équipée de deux moteurs et de deux pompes, une en service et une en veille.Le réservoir de carburant est entièrement fermé et soudé pour éviter toute fuite d'huile hydraulique. La portée de l'angle d'inclinaison est de 0 à 95 degrés, avec un fonctionnement en douceur sans choc ni rampage, une vitesse réglable et la possibilité de tenir à n'importe quelle position.d'une épaisseur n'excédant pas 10 mm,. V. Structure du corps du four La coque du four adopte une structure en acier, comprenant une base de montage fixe et un corps de four incliné, la configuration globale du cadre assurant la rigidité.Le rapport diamètre/hauteur de la cheminée a été optimisé par analyse informatique. Un rapport plus élevé améliore le facteur de puissance naturel et l'efficacité électrique.. La carrosserie du four est conçue avec une capacité de revêtement de 3000 kg pour fondre 1000 kg d'aluminium, ce qui signifie que le volume du foyer a une marge significative par rapport à la capacité nominale,faciliter les opérations de facturation et réduire les risques de déversement. VI. Crêpe à graphite et système de refroidissement par eau Le creuset est construit en graphite, avec une durée de vie recommandée de 4 à 6 mois, selon les conditions de fonctionnement, y compris la méthode de charge, la plage de maintien de la température de fusion,et fréquence d'élimination des débris. Les câbles refroidis à l'eau sont construits à partir de fil de cuivre sans oxygène à plusieurs brins TU1, enveloppé dans un tube en caoutchouc résistant au feu de haute résistance, avec des connecteurs formés à froid.Le côté alimentation nécessite un débit d'eau de refroidissement d'au moins 12 m3/h, tandis que le côté du corps du four nécessite au moins 22 m3/h. La température de l'eau de sortie du côté de l'alimentation ne doit pas dépasser 35°C et celle du côté du corps du four ne doit pas dépasser 45°C,avec une pression d'eau d'entrée maintenue entre 0.15 et 0,35 MPa. Le système de refroidissement par eau est équipé d'une tour de refroidissement fermée, de réservoirs d'eau et d'une cabine de commande, formant une boucle de refroidissement circulante indépendante.

I. Contexte du projet et spécifications de l'équipement Cette étude de cas concerne un four de fusion à induction à moyenne fréquence, modèle WDL-KGPS-800, d'une capacité nominale de 0,8 tonne et d'une capacité maximale de 0,96 tonne, conçu pour les applications de fusion de l'aluminium. L'équipement utilise le chauffage par induction à moyenne fréquence et est équipé d'un système d'inclinaison hydraulique pour la décharge de l'aluminium en fusion. Le système électrique est configuré pour une alimentation triphasée de 380 V/50 Hz, avec un redresseur triphasé à six impulsions et un onduleur connecté en parallèle. Les caractéristiques techniques principales de cet équipement résident dans la combinaison du système d'alimentation à moyenne fréquence KGPS et du corps du four à inclinaison hydraulique à coque en acier, représentant une solution de fusion par induction de capacité moyenne adaptée aux opérations de fonderie. II. Système d'alimentation à moyenne fréquence KGPS Le système d'alimentation adopte l'alimentation à moyenne fréquence KGPS à base de thyristors, qui a mûri grâce à plus d'une décennie de développement technologique continu. La section redresseur est un pont triphasé entièrement contrôlé, avec une tension de sortie à moyenne fréquence de 1500 volts, une puissance nominale de 500 kW et une fréquence de sortie de 1000 Hz. Le facteur de puissance dépasse 0,9 et le taux de réussite au démarrage est de 100 %, ce qui signifie que l'oscillation à moyenne fréquence peut être établie de manière fiable à chaque tentative de démarrage. Le circuit de commande utilise une architecture de carte de circuit imprimé numérique de huitième génération, dotée d'une commande de puissance constante, d'un démarrage progressif à fréquence balayée et à pression nulle, et d'une double boucle de rétroaction tension-courant. Le système de protection couvre les conditions de surintensité, de surtension, de sous-courant, de sous-tension, de perte d'eau et de perte de phase. Lorsque tout paramètre dépasse le seuil défini, le système bloque automatiquement la sortie d'impulsion et déconnecte l'alimentation du circuit principal. L'armoire d'alimentation et l'armoire de condensateurs sont disposées séparément. L'armoire de condensateurs assure une compensation parallèle à moyenne fréquence, améliorant le facteur de puissance du système et réduisant les pertes de transmission de puissance réactive sur les lignes de distribution. La capacité du banc de condensateurs est adaptée à la fréquence de résonance de la bobine d'induction, assurant un fonctionnement proche du point de résonance dans des conditions nominales pour une efficacité de sortie de puissance optimale. III. Conception de la bobine d'induction et blindage du joug magnétique La bobine d'induction est le composant de conversion d'énergie principal du four à moyenne fréquence. Lorsqu'elle est sous tension, la bobine génère un fort champ magnétique alternatif qui induit des courants de Foucault dans la charge métallique à l'intérieur du creuset du four, générant de la chaleur. Le matériau de la bobine est du cuivre T2 avec une épaisseur de paroi de 5 mm, construit sous forme de tube en spirale. La conception de la bobine est basée sur une analyse par éléments finis du champ électromagnétique, avec un écart entre la puissance de fonctionnement réelle et la puissance de conception contrôlé à moins de 5 %. La bobine utilise un traitement d'isolation avancé entre spires, avec une technologie de serrage dédiée pour réduire les vibrations axiales. La paroi intérieure de la bobine est revêtue de matériaux isolants importés résistants aux hautes températures, et un système d'alarme de fuite du four est installé pour détecter les risques de suintement d'aluminium en fusion. Un revêtement réfractaire de 10 à 15 mm d'épaisseur est appliqué sur la surface intérieure de la bobine, servant deux fonctions : faciliter la construction du revêtement du four et prévenir la déformation thermique du revêtement qui affecterait la durée de vie. Les jougs magnétiques sont de construction à profil en croissant, laminés à partir de tôles d'acier au silicium laminé à froid et serrés avec des éclisses en acier inoxydable. La surface de contact entre le joug et la surface extérieure de la bobine est incurvée, offrant un contact surfacique plutôt qu'un contact linéaire, obtenant une meilleure efficacité de serrage et une réduction des fuites de flux magnétique. Les tôles d'acier au silicium sont renforcées avec des éclisses dédiées plutôt que des boulons traversants, maximisant la surface magnétique effective des tôles et réduisant le chauffage localisé. Les jougs magnétiques servent à blinder les fuites de flux magnétique, à prévenir le chauffage du corps du four, à supporter et à fixer la bobine d'induction, et à améliorer l'efficacité globale du système. IV. Système d'inclinaison hydraulique L'inclinaison du four est actionnée par un système hydraulique avec deux vérins disposés de chaque côté du corps du four pour le levage. Le retour du four est effectué par gravité. La station hydraulique est équipée de doubles moteurs et de doubles pompes – une en service et une en veille, avec une capacité de commutation automatique. Le réservoir de carburant est entièrement fermé et soudé, sans aucune ouverture sauf pour les orifices latéraux et de tubulure, afin d'éviter les fuites d'huile hydraulique. La console d'inclinaison hydraulique utilise une commande par vanne manuelle, avec une plage d'angle d'inclinaison de 0 à 95 degrés. Le fonctionnement est fluide sans à-coups ni rampements, avec une vitesse réglable et la possibilité de maintenir à n'importe quelle position. Cette conception convient aux applications de coulée nécessitant un contrôle précis du volume de coulée d'aluminium en fusion. V. Structure du corps du four La coque du four adopte une structure à ossature d'acier, comprenant une base de montage fixe et un corps de four inclinable, avec une configuration de cadre globale assurant la rigidité. Le rapport diamètre/hauteur du creuset a été optimisé par analyse informatique, adoptant des principes avancés de conception de profil de four internationaux – un rapport accru améliore le facteur de puissance naturel et augmente l'efficacité électrique. Une hotte de dépoussiérage fermée est installée au-dessus de la section supérieure du four pour capturer les fumées et les particules générées pendant la fusion. VI. Creuset en graphite et câbles refroidis par eau Le creuset est en graphite, offrant une bonne compatibilité chimique avec la fusion de l'aluminium. La durée de vie du creuset indiquée dans la proposition est de 4 à 6 mois, en fonction des conditions d'exploitation, y compris la méthode de chargement, la température de fusion et les pratiques d'élimination des scories. Les câbles refroidis par eau sont construits en fil de cuivre sans oxygène multibrins TU1, gainés de tubes en caoutchouc ignifuges à haute résistance, avec des connecteurs formés à froid offrant une bonne conductivité électrique et une résistance à la traction. Le côté alimentation nécessite un débit d'eau de refroidissement d'au moins 12 m³/h, tandis que le côté corps du four nécessite au moins 20 m³/h. La température de l'eau de sortie du côté alimentation ne doit pas dépasser 35°C, et du côté corps du four ne doit pas dépasser 45°C, avec une pression d'eau d'admission maintenue entre 0,15 et 0,35 MPa. Le système de refroidissement par eau est équipé d'une tour de refroidissement fermée, de réservoirs d'eau et d'une armoire de commande, formant une boucle de refroidissement à circulation indépendante. VII. Paramètres de performance du processus La capacité nominale est de 0,8 tonne, avec une capacité maximale de 0,96 tonne, et une température de coulée nominale réglée à 780°C. Le temps de fusion est d'environ 60 minutes par four, avec une déviation admissible de ±5 %. Sur cette base, le cycle du chargement à froid à l'atteinte de la température de coulée est d'environ 1 heure, correspondant à un taux de fusion d'environ 0,8 tonne par heure. Avec une puissance nominale de 500 kW, la consommation d'énergie spécifique est d'environ 625 kWh par tonne d'aluminium, ce qui se situe dans la plage d'efficacité typique des fours de fusion à induction à moyenne fréquence.

I. Project Background and Equipment Specifications This case study involves an electric resistance tilting aluminum melting furnace destined for the Yemen market, model WDL-GRQ-1500. The equipment is designed for melting non-ferrous metals and alloys with low melting points, with aluminum alloys as the typical processing material. The furnace has a rated capacity of 1,500 kilograms and adopts electric resistance heating, equipped with a hydraulic tilting system for molten aluminum discharge. The electrical system is configured for a 380V/50Hz three-phase power supply, with control power at 220V/50Hz, using a three-phase five-wire connection. The buyer is required to provide a stable power supply with voltage fluctuation within ±10% and frequency fluctuation not exceeding ±3 Hz. This grid compatibility condition requires verification against the local industrial power supply situation in Yemen prior to installation. II. Furnace Structure and Refractory Configuration The furnace shell is constructed from steel plates and sectional steel welded into a cylindrical structure, with continuous full-penetration welds at all joining areas to ensure shell integrity. The lining is divided into two functionally distinct zones: side wall and furnace bottom. The side wall lining employs a composite structure: the innermost layer consists of aluminum silicate fiber modules as insulation, with the working layer constructed from superlight refractory bricks with a density of 0.6 g/cm³. Vermiculite powder is filled into the brick joints and backing to reduce thermal conductivity. The heating elements, made of OCr27A17MO2 high-resistance alloy wire, are embedded within the side wall and controlled as a single zone – meaning the entire furnace chamber uses only one temperature control zone, suitable for scenarios where extreme temperature uniformity is not required but simplified control is preferred. The furnace bottom is constructed from once-forming castable material. Compared to brick-laid bottoms, the monolithic cast structure offers longer service life in terms of resistance to aluminum penetration and thermal shock. An emergency drain hole is designed at the bottom of the side wall to enable emergency emptying in case of aluminum leakage, serving as a safety redundancy feature for melting furnaces. III. Graphite Crucible and Heating System The crucible is a Morgan brand graphite crucible, which holds strong market recognition in the non-ferrous metal melting sector. The crucible service life indicated in the proposal is 6 months or more, depending on actual operating conditions including charging method, melting temperature maintenance range, and dross removal frequency. The heating system core element is OCr27A17MO2 resistance wire, an iron-chromium-aluminum series electric heating alloy with high resistivity and good oxidation resistance. Under single-zone control mode, the rated heating power is 200 kW, connected in star configuration with a working voltage of 380 volts. The maximum furnace temperature is designed at 850°C, with a normal working temperature range of 0 to 800°C. The empty furnace heat-up time does not exceed 3 hours, representing the time window from ambient temperature to the upper working temperature limit. Temperature stability is specified at ±3°C, achieved by the PID regulation system under standard operating conditions. IV. Electrical Control System Configuration The control cabinet uses thyristors (SCRs) as the primary control elements, regulating output current by adjusting the conduction angle. The system employs an advanced phase-shift firing control circuit for continuous and smooth power regulation, rather than simple on-off control. The temperature control system is equipped with two thermocouples: one for measuring the hearth atmosphere temperature and one for measuring the molten aluminum temperature. The thermocouple used for molten aluminum measurement is fitted with a silicon carbide protection tube to prevent chemical corrosion and physical erosion by the molten aluminum. Signals from both thermocouples are fed into two Taiwan-origin temperature controllers, one of which provides PID regulation functionality. The control system incorporates multiple protection logics: when the furnace temperature exceeds the set upper limit or current anomalies occur due to faults, the controller automatically stops pulse output and cuts off power supply. The system also includes a soft-start function with a start delay of approximately 0.5 seconds, designed to reduce inrush current impact on both the power grid and heating elements during cold starts. Low-voltage electrical components include air circuit breakers, contactors, and relays, sourced from CHINT or Omron as industrial-grade standard configurations. V. Hydraulic Tilting System The discharge method is hydraulic tilting, as opposed to a fixed furnace with manual scooping. The hydraulic system drives the furnace body to tilt around its pivot axis, enabling controlled quantitative pouring of molten aluminum from the furnace mouth. This design is suitable for scenarios where molten aluminum needs to be directly transferred to ladles or casting cavities, offering higher discharge repeatability and operational safety compared to manual scooping. The hydraulic system comprises a hydraulic power unit, cylinders, control valve groups, and piping, interlocked with the electrical control system. Tilt angle and speed can be set via the control panel. VI. Process Performance Parameters Summary Rated capacity is 1,500 kilograms, with a melting rate of approximately 450 to 500 kilograms per hour – representing the average aluminum output rate from cold charging to reaching working temperature and casting readiness. With a heating power of 200 kW, the specific energy consumption is approximately 0.4 to 0.44 kWh per kilogram of aluminum, falling within the typical efficiency range for resistance-heated crucible furnaces.