Wuxi Wondery Industry Equipment Co., Ltd

I. Contexte du projet et logique de correspondance de capacité Cette étude de cas concerne une ligne de production de chauffage par induction d'alliage d'aluminium, traitant des barres d'alliage d'aluminium A6061 et 5083-H111 d'un diamètre de Ø245 mm et d'une longueur de 500 mm, pesant chacune 68,406 kg. Le chemin de dérivation de la conception de la capacité est le suivant : avec un temps de cycle de 246 secondes par pièce, la division de 3600 secondes par 246 secondes donne 14,634 pièces par heure ; la multiplication de 14,634 pièces par le poids unitaire de 68,406 kg donne une capacité de production d'environ 1 000 kg par heure. Cette chaîne de calcul démontre que le temps de cycle est le paramètre de base pour la configuration de puissance de l'ensemble de la ligne de production, la vitesse du mécanisme de convoyage et la logique de tri – et non un indicateur qui peut être ajusté arbitrairement. L'exigence de température de chauffage est de 480 à 495°C, avec une déviation admissible de ±15°C. La plage de température de fonctionnement indiquée dans la proposition d'équipement est de 460 à 480°C, montrant un léger décalage par rapport à la plage d'exigences du processus de l'acheteur. Cette différence nécessite généralement une confirmation de calibration lors de la phase de mise en service en fonction du processus de forgeage réel. II. Configuration du système d'alimentation électrique L'alimentation électrique de chauffage utilise une alimentation IGBT entièrement numérique, modèle IGBT300/0.15, avec une puissance nominale de 300 kW et une fréquence nominale de 0,15 kHz, soit 150 Hz. Le facteur de puissance du système dépasse 0,9. L'onduleur combine des thyristors rapides avec des modules IGBT, avec une tension d'entrée de 380V et une tension de sortie de 1000V. Le programme de contrôle dispose d'une régulation automatique de la tension. Les dispositifs de protection couvrent les conditions de surintensité, de surtension, de mise à la terre, de fusible rapide, d'anomalie de fréquence et d'anomalie de l'eau de refroidissement. La bobine d'induction est fabriquée en tube de cuivre d'une pureté d'au moins 99,9 % et d'une épaisseur de paroi d'au moins 2,0 mm, en utilisant un tube de cuivre sans oxygène étiré à froid T2 de Luoyang. Après bobinage, la bobine subit un lavage acide, une imprégnation de vernis isolant à haute température et un séchage au four à résistance pour assurer une bonne isolation, avec une tenue en tension (à la terre) d'au moins 5000V. La durée de vie de conception de la bobine est d'au moins 8 000 heures. Le revêtement du four utilise des tubes en acier inoxydable austénitique. III. Sélection de la fréquence et caractéristiques de charge La fréquence nominale de cet équipement est de 150 Hz, tombant dans la plage de chauffage par induction à moyenne fréquence. Dans une charge résonante parallèle, une fois les valeurs de l'inductance L et du condensateur de compensation déterminées, la fréquence de résonance naturelle est également déterminée. À mesure que l'impédance de la charge (inducteur) change, la fréquence naturelle dérive également – la fréquence est plus basse lorsque le four est vide ou légèrement chargé, et plus élevée lorsque le four est entièrement chargé de matériau froid. Cette caractéristique de charge impose des exigences pour la phase de démarrage : plus la fréquence de démarrage est proche de la fréquence de charge réelle, plus le taux de réussite du démarrage est élevé. La méthode de démarrage par balayage de fréquence adoptée dans la proposition envoie un ensemble de fréquences couvrant la plage de variation de la fréquence de charge pour démarrer l'équipement, sans être affectée par les changements de charge, améliorant ainsi la fiabilité du démarrage. L'équipement utilise un contrôle automatique de suivi de fréquence pendant le fonctionnement, ne nécessitant aucun réglage manuel ; lorsqu'il est utilisé dans différentes bandes de fréquences, il suffit de connecter le banc de condensateurs de compensation approprié pour s'adapter à la valeur d'impédance appropriée. IV. Paramètres du système d'eau de refroidissement La température d'entrée de l'eau de refroidissement requise est de 5 à 35°C, la température de sortie inférieure à 55°C, et la pression de travail de 0,2 à 0,3 MPa. Le débit d'eau de refroidissement pour la section d'alimentation électrique est de 7,5 m³/h, et pour la section du corps du four est de 37,5 m³/h, avec un besoin total en eau de 45 m³/h. La méthode de refroidissement utilise une tour de refroidissement en circuit fermé. La logique d'agencement du circuit d'eau interne de l'armoire électrique mérite une explication séparée : tous les tuyaux sont en caoutchouc sans carbone, et la longueur du trajet de l'eau entre les composants est maintenue à au moins 1,5 à 2 mètres pour éviter l'instabilité de l'équipement causée par la contamination croisée entre les composants via le trajet de l'eau. Les tuyaux rouges sont utilisés pour l'eau de retour (eau chaude) et les tuyaux bleus pour l'eau d'admission (eau froide), pour une distinction rapide du sens d'écoulement. Le réservoir d'eau métallique interne utilise de l'acier inoxydable 304 pour l'alimentation centralisée en eau. Des capteurs de température sont installés sur tous les tuyaux de dérivation et numérotés ; lorsque la température de l'eau est anormale, le système de contrôle alarme et affiche le numéro de la ligne d'eau défectueuse sur l'écran tactile. V. Mécanisme de convoyage et de tri mécanique Les barres sont soigneusement placées sur la plateforme de stockage à la main. Le mécanisme de rotation tourne les barres dans la goulotte d'alimentation selon le rythme de chauffage. Le mécanisme d'alimentation est un système d'alimentation par cylindre qui alimente à une vitesse uniforme selon le rythme. L'extrémité de décharge est équipée d'un dispositif de décharge rapide composé d'un rouleau à arbre hexagonal refroidi par eau et d'une chaîne de convoyage, avec une force suffisante pour empêcher le basculement du matériau, et une résistance structurelle et une résistance aux hautes températures répondant aux besoins des différentes spécifications de matériaux de ce projet. Le mécanisme de tri est une conception en trois parties qui peut séparer rapidement, avec précision et promptement les matériaux à basse et haute température, les transportant vers leurs bacs respectifs via des goulottes. La température initiale de forgeage des pièces forgées doit être contrôlée entre 480 et 495°C (le réglage peut être ajusté selon le processus du client). Les pièces forgées dans cette plage de température passent à l'étape de traitement suivante ; les pièces forgées inférieures ou supérieures à la température de forgeage sont triées dans des bacs différents, avec un taux de tri de 100%. VI. Mesure de température et contrôle de température Un instrument de mesure de température dédié pour alliage d'aluminium est installé à la sortie du four de l'inducteur. Un trou est pratiqué sur le côté du four à une certaine distance de la sortie, et un instrument de mesure de température dédié pour alliage d'aluminium est installé pour répondre aux besoins de mesure de température dans différentes conditions de travail. Lorsque la différence de température de l'instrument de mesure est trop importante ou que la température est anormale, une alarme sonore et visuelle est déclenchée. La température initiale de forgeage peut être affichée en temps réel sur l'interface homme-machine et l'écran grand format. La mesure de température utilise un thermomètre infrarouge, équipé de fonctions d'affichage et de stockage de température (période de stockage de 180 jours), et de dispositifs d'alarme de limites supérieure et inférieure. Le dispositif de mesure de température n'est pas affecté par la calamine de surface, la poussière, la fumée ou la vapeur d'eau. La précision et la durabilité du dispositif de mesure de température sont garanties pendant 12 mois. VII. Contrôle électrique et interface homme-machine L'armoire de commande adopte une boîte de commande électromécanique intégrée, fabriquée en panneau haute résistance avec revêtement en poudre pour éviter l'oxydation. L'armoire de commande externe est fabriquée selon un niveau de protection d'au moins IP54. Les principaux composants électriques basse tension de l'armoire sont de marque Schneider Electric, les disjoncteurs sont Chint, les câbles sont des câbles à âme de cuivre de haute qualité, et les câbles de signal sont des câbles blindés. L'automate est une unité Siemens série S7 avec un module d'interface de communication Profinet, et la conception du programme comprend un système de retour d'informations sur les défauts et d'autodiagnostic. L'interface homme-machine adopte un écran tactile couleur de 15 pouces (TPC1571) de Beijing Kunlun Tongtai. Les réglages liés au programme peuvent être saisis via le clavier tactile, et les paramètres de produit vérifiés et stockés (capables de charger et de lire plus de 50 types de paramètres de processus) peuvent être interrogés et imprimés à tout moment. Le temps de cycle (temps saisi directement) et la longueur du matériau peuvent être réglés sur cet écran, et l'écran peut enregistrer automatiquement la quantité de matériau à basse température, de matériau qualifié et de matériau à haute température. Le fonctionnement est divisé en deux modes : automatique et manuel, commutés via un sélecteur à deux positions. En mode automatique, l'ensemble de l'appareil peut être démarré et arrêté en utilisant uniquement les boutons de démarrage et d'arrêt ; en mode manuel, diverses fonctions peuvent être démarrées individuellement à l'aide de boutons, toutes les opérations étant effectuées sur l'écran tactile. La fonction d'identification intelligente des défauts affiche le contenu du défaut et fournit des solutions correspondantes en cas de mauvaise manipulation ou d'alarmes de conditions de travail spéciales, permettant aux opérateurs de gérer rapidement plus de 90 % des défauts courants. L'armoire d'alimentation moyenne fréquence est équipée d'un panneau de diagnostic de défauts. Lorsque le système rencontre des défauts tels que surtension, surintensité, coupure d'eau ou défaillance du fusible, il arrête immédiatement la machine et déconnecte automatiquement l'interrupteur d'alimentation principal. VIII. Modes de fonctionnement spéciaux pour les entreprises de forgeage Mode de fonctionnement initial : Lorsque chaque quart de travail commence, le système de chauffage par induction vient de démarrer et la température à l'intérieur du four inducteur est la température initiale. Pour réduire la génération de matériau à basse température, ce mode augmente ou maintient la puissance en conséquence en rythme ou en vitesse lorsque le matériau chauffé est introduit en rythme ou en vitesse, garantissant que chaque barre atteint la température de forgeage. Mode menu : Lorsque l'utilisateur réchauffe la billette, il lui suffit d'entrer le numéro de commande dans le menu, et le système de chauffage par induction fonctionne automatiquement selon les données de chauffage du menu sans réglage manuel, garantissant la cohérence de la qualité du chauffage du produit. Mode de nettoyage du four : Lorsque le nettoyage du four est nécessaire après le travail de la journée, il suffit d'activer le mode de nettoyage du four pour que le mécanisme d'alimentation pousse un matériau factice vide dans la chambre du four selon le rythme défini, avec une puissance diminuant progressivement, maximisant les économies d'énergie pendant le processus de nettoyage du four.

I. Contexte du projet et spécifications de l'équipement Cette étude de cas concerne un four de nitruration ionique intelligent entièrement automatique, modèle WDL-IV-30A, utilisant une structure verticale à station unique à cloche unique. L'équipement est capable de nitruration ionique et de nitruration ionique douce des alliages de titane, des aciers alliés, des aciers pour moules et des aciers inoxydables. La zone de travail effective du corps du four mesure 300 mm de diamètre et 400 mm de hauteur, avec une capacité de chargement maximale de 100 kg. La plage de température de fonctionnement courante est de 500 à 600°C, avec une température de fonctionnement maximale de 650°C. Le degré de vide ultime n'est pas supérieur à 6,7 Pa, le taux de montée en pression n'est pas supérieur à 5 Pa/h et le temps nécessaire pour pomper de la pression atmosphérique au vide ultime ne dépasse pas 30 minutes. L'augmentation de la température de la surface de la coque du four ne dépasse pas 55°C. Dans la désignation du modèle, IV représente le système de commande numérique de quatrième génération, 30 représente le courant moyen maximum de l'alimentation à impulsions à 30 ampères et A représente le type intelligent entièrement automatique. II. Contraintes physiques du processus de nitruration ionique La nitruration ionique est réalisée dans un environnement de décharge de gaz à basse pression et sa courbe caractéristique voltampère est non linéaire. La nitruration ionique des matériaux métalliques s'opère généralement dans le segment « décharge anormale » de la courbe caractéristique voltampère, et le point limite supérieur G de ce segment est un point d'inflexion dangereux. La décharge gazeuse, en tant que source d'énergie, présente une charge avec des caractéristiques de résistance négatives. La pièce à usiner, agissant comme cathode, a sa forme de surface et son environnement environnant (empilement de pièces) affectant tous deux la densité de courant de surface. Ces caractéristiques physiques déterminent que l’alimentation ionique doit surmonter trois difficultés techniques. La première est la décharge par arc : lorsque la surface de la pièce n’est pas propre, un film d’huile non conducteur peut facilement se former. Lorsque la charge s'accumule à la surface dans une certaine mesure, elle se décompose et forme une décharge momentanée à fort courant, produisant des étincelles à haute énergie. S'il n'est pas coupé rapidement, cela entraînera une panne de courant et des dommages à la pièce. Le deuxième est l'effet de cathode creuse : lorsque les pièces présentent des trous ou des fentes, des espaces entre les pièces ou des courbures inégales, un état critique de chevauchement des décharges luminescentes se produit à certaines pressions de gaz. Cela se manifeste par une luminosité de décharge luminescente inégale sur la surface de la pièce, correspondant à une densité de courant de surface inégale, provoquant une répartition inégale de la température. Le troisième est la relation de couplage entre la densité de courant et la pression du gaz : la pression du gaz affecte l’épaisseur de la lueur, qui à son tour affecte la densité du courant – une pression plus élevée produit une lueur plus fine, bénéfique pour l’uniformité de la température ; cependant, lorsque la pression est suffisamment élevée pour couvrir uniformément toutes les surfaces des rainures et des trous, le courant dépassera largement la puissance requise pour l'isolation de la pièce. III. Logique de réponse technique de l'alimentation à impulsions L'alimentation impulsionnelle configurée pour cet équipement a une fréquence de sortie de 20 000 Hz, une forme d'onde de sortie d'onde carrée, une tension de sortie réglable en continu de 0 à 900 V sans saut soudain au-dessus de 200 V, un rapport cyclique réglable en continu dans la plage de 10 % à 85 %, un courant moyen de sortie d'impulsion maximal de 30 A et un temps d'extinction d'arc ne dépassant pas 2 μs. Le rapport cyclique est défini comme le rapport entre le temps de fonctionnement et la période d'impulsion. La puissance de chauffage moyenne est égale à la tension de crête multipliée par le courant, puis multipliée par le rapport cyclique. L'introduction d'un cycle de service réglable dans l'alimentation pulsée résout efficacement la contradiction entre la puissance de chauffage moyenne et les conditions seuils requises pour le traitement de la pièce. L'essence de cette contradiction est que, pour satisfaire la densité de courant requise pour une couverture de lueur uniforme, la puissance de chauffage peut dépasser la puissance requise pour maintenir la température de la pièce, et l'ajustement du cycle de service permet de découpler ces deux éléments. L'extinction rapide de l'arc est obtenue en utilisant le principe de l'induction électromagnétique dans le circuit de décharge pour détecter rapidement le signal d'arc (avec presque aucun délai), puis en contrôlant immédiatement le commutateur électronique à grande vitesse du circuit de courant principal via des dispositifs logiques numériques à grande vitesse, éteignant l'arc en 2 μs. L'application de l'alimentation par impulsion produit également plusieurs effets de processus : le temps d'arrêt absolu de l'impulsion est relativement court et, une fois l'alimentation coupée, la concentration de particules chargées ne tombe pas immédiatement à zéro mais diminue lentement. Avant qu’elle ne diminue de manière significative, l’impulsion suivante arrive, ce qui entraîne une concentration moyenne d’électrons plus élevée et un taux d’ionisation accru ; l'effet de cathode creuse est efficacement supprimé ; et comme l'alimentation pulsée élargit la plage de réglage des paramètres du processus de nitruration, chaque paramètre étant réglable indépendamment, elle peut améliorer l'uniformité de la couverture lumineuse sur des pièces présentant des formes de surface complexes, améliorant ainsi la qualité de la couche d'infiltration et le lissé de la surface. IV. Système de contrôle en boucle fermée à trois paramètres Le système de contrôle utilise un automate programmable et un écran tactile comme centre de contrôle principal. L'automate est une unité de la série FX3G avec une capacité de mémoire de programme de 32 000 étapes, une vitesse de traitement des instructions de base de 0,21 μs et deux interfaces de communication à haut débit (RS422 et USB). L'écran tactile est un écran LCD TFT de 12 pouces avec une résolution de 1920 × 1080, un contact résistif à quatre fils, une fréquence principale de 1 GHz et un logiciel de configuration McgsPro préinstallé. Le système adopte une architecture entièrement numérique de gestion centralisée et de contrôle distribué multitâche, capable de réaliser simultanément un contrôle en boucle fermée de trois paramètres clés dans la nitruration ionique : une précision de contrôle de température de ± 1 °C, une précision de contrôle de pression de ± 1 Pa et une précision de contrôle de débit de ± 0,5 %. Le contrôle de la température utilise des contrôleurs numériques japonais de la série Shimaden SRS13 avec régulation PID, formant un système de régulation de la température en boucle fermée avec le circuit de contrôle de la température et le thermocouple. Le contrôle de la pression utilise également des contrôleurs numériques Shimaden SRS13, formant un système de régulation de pression en boucle fermée avec un convertisseur de fréquence et un capteur de pression. Le contrôle du débit est configuré avec un débitmètre massique dédié pour contrôler le débit de gaz. Le chemin de mise en œuvre de la pression en boucle fermée est le suivant : le transmetteur de pression mesure la pression du four et transmet un signal de courant standard au contrôleur numérique. Le contrôleur effectue des calculs PID basés sur la valeur de pression définie et les valeurs échantillonnées en temps réel, puis transmet un signal de courant standard au variateur de fréquence. En ajustant la vitesse du moteur de la pompe à vide, la vitesse de pompage est ajustée, maintenant ainsi la pression du four constante à la valeur définie par le processus. Cette méthode de contrôle atteint une précision de ±1 Pa, tandis que l'utilisation combinée de la pompe à vide et du convertisseur de fréquence réduit considérablement l'usure mécanique du corps de la pompe lors du démarrage, et un fonctionnement à basse vitesse à long terme peut prolonger considérablement la durée de vie. Le contrôle du débit utilise des débitmètres massiques japonais de la série HORIBA S500, avec un temps de réponse inférieur à 0,3 ± 2 % secondes depuis l'état complètement fermé jusqu'à l'atteinte du point de consigne lorsque le contrôle commence et lorsque le point de consigne est modifié pendant le contrôle. La plage de contrôle couvre 1 à 100 % de la pleine échelle, fonctionnant à partir d'une seule alimentation universelle DC24 V, avec le circuit d'alimentation interne isolé des circuits d'entrée et de sortie. V. Caractéristiques structurelles du système de corps de four Le corps du four adopte une structure en cloche verticale, composée de deux parties : la cloche et la base. Le cylindre cloche adopte une structure à double paroi refroidie à l'eau et un système de refroidissement par eau multicanal pour assurer l'uniformité de la température du four. Six couches d'écrans thermiques en acier inoxydable 310S sont installées à l'intérieur du cylindre, et deux couches d'écrans thermiques en acier inoxydable sont installées sur la partie supérieure de la base du four, permettant un fonctionnement à haute température à long terme et des économies d'énergie significatives. Une couche de coton isolant en silicate d'aluminium d'une épaisseur de 20 mm est ajoutée à l'intérieur de la couche isolante près de la paroi du four. La plaque cathodique est soutenue sur la base du four par trois jeux de mica coulé de haute qualité, réglables en hauteur. La plaque cathodique est constituée d'une plaque d'acier inoxydable 310S d'une épaisseur d'au moins 30 mm ; le cadre de fixation du plateau de matériau qui entre en contact avec la pièce à usiner est également en acier inoxydable 310S. Le dispositif de connexion cathodique est conçu comme une connexion rigide pour éviter les problèmes de surchauffe causés par des raccords rapides desserrés. Deux thermocouples sont introduits depuis la plaque inférieure du four et positionnés au milieu de la plaque cathodique pour simuler la tête de mesure de la température. L'un est utilisé pour le contrôle de la température par l'alimentation par impulsions de chauffage ionique, et l'autre est connecté à l'instrument d'alarme pour la surveillance multidirectionnelle de la température. Le centre de base est doté d'un port d'extraction sous vide et d'une entrée de cathode, reliés par des brides, un tuyau en acier inoxydable à paroi épaisse et un soufflet en acier inoxydable, avec une étanchéité assurée par des bagues d'étanchéité en caoutchouc fluoré résistant aux hautes températures. VI. Systèmes de vide et de gaz Le système de vide est utilisé pour la pré-aspiration du corps du four ainsi que pour le remplacement de l'atmosphère et l'évacuation des gaz d'échappement pendant le processus de nitruration. Le système est équipé d'une pompe à palettes rotatives 2X15 comme unité de vide. Le groupe de pompes comprend une pompe à vide électromagnétique avec une valve de gonflage et une vanne papillon à vide poussé. La pompe à palettes rotatives est une unité de la série Guangdong Xunda 2X, résistante à la corrosion des gaz de procédé, contrôlée par un convertisseur de fréquence et équipée d'une vanne papillon à vide poussé GI-50 comme vanne de régulation principale. La mesure du vide utilise un transmetteur de pression absolue à membrane capacitive de type ZJ-1C. Cette jauge à vide n'est pas affectée par le type et la composition du milieu mesuré, fournissant une mesure précise et fiable, la valeur mesurée étant affichée par un instrument à affichage numérique et participant au contrôle de la pression du four. Le système de distribution de gaz est utilisé pour contrôler l'introduction du gaz de traitement dans le four, composé d'une source de gaz, d'un débitmètre et des canalisations correspondantes. Les gaz de procédé (tels que l'ammoniac) sont fournis par l'utilisateur, passant à travers un débitmètre massique puis introduits dans le corps du four via une cuve de mélange dédiée selon la formule du procédé. Les gazoducs sont en acier inoxydable et chaque conduite de gaz est équipée d'un réducteur de pression, d'un robinet d'arrêt manuel, d'un filtre, d'un manomètre et d'une électrovanne. VII. Système d'eau de refroidissement Le système d'eau de refroidissement adopte une méthode de refroidissement par circulation, avec la source d'eau fournie par la tour de refroidissement et la pompe à eau (responsabilité de l'acheteur). Exigences en matière d'eau de refroidissement : température de l'eau d'entrée ne dépassant pas 31 °C, pression d'eau d'entrée de 0,15 à 0,25 MPa et débit total de 20 m³/h. Chaque branche d'eau de refroidissement est équipée de vannes d'entrée et de sortie séparées pour un réglage individuel du débit. Tous les tuyaux d'eau de refroidissement, vannes et raccords fixés à l'équipement sont en acier inoxydable. Un manomètre à contact électrique est installé sur le tuyau d'entrée principal pour les alarmes en cas de pression d'entrée anormale, et le système de contrôle prendra les mesures de protection correspondantes. Une vanne d'entrée d'eau de secours est installée sur le tuyau d'entrée d'eau principal, connectée au tuyau d'eau du robinet de l'utilisateur. En cas de panne de courant inattendue ou de panne d'eau, le corps du four peut être refroidi par l'eau du robinet. VIII. Verrouillage de sécurité et logique d'alarme Le système dispose de fonctions d'alarme en cas de surchauffe, de surpression, de dommages au thermocouple, de manque d'eau et de perte de phase, avec des alarmes sonores et visuelles et des alarmes d'interface de contrôle, prenant les mesures de protection correspondantes telles que l'interdiction de la mise sous tension, l'interdiction du chauffage, l'arrêt ou la reprise du chauffage en fonction de problèmes spécifiques. Le système de contrôle peut réaliser un autodiagnostic des défauts de l'équipement, invitant les utilisateurs à vérifier et à réparer les points de défaut correspondants. Lorsqu'un défaut survient, le système ferme automatiquement toutes les vannes. Le système de vide est doté de fonctions de démarrage et d'arrêt séquentielles, équipé d'un mécanisme de verrouillage complet et de verrouillage mutuel, toutes les vannes étant du type à arrêt de puissance.

I. Contexte du projet et positionnement de l'application de l'équipement Cette étude de cas concerne une station de chauffage de poche utilisée pour le préchauffage des revêtements de poche après réparation et avant la réception de métal en fusion. La fonction principale de l'équipement est de fournir un chauffage doux et contrôlable du revêtement avant la coulée, afin de stabiliser le régime de température de coulée, de réduire les pertes de métal et d'assurer la répétabilité du processus. L'environnement d'exploitation est un atelier industriel, nécessitant un fonctionnement stable sur plusieurs cycles de chauffage. La station est conçue pour accueillir une poche conique d'une capacité de 1 tonne d'acier en fusion. La poche a un diamètre supérieur interne de 500 mm, un diamètre inférieur interne de 410 mm et une profondeur de 900 mm ; le diamètre supérieur externe est de 770 mm et la hauteur totale est de 1 050 mm. Ces dimensions établissent les conditions limites géométriques pour la disposition des éléments chauffants et la conception structurelle de la station – la cavité interne conique signifie que l'espacement radial des éléments chauffants varie le long de la direction de la hauteur, excluant la disposition conventionnelle utilisée pour les chambres de four cylindriques de diamètre égal. II. Exigences techniques relatives aux paramètres du système de chauffage L'équipement nécessite un chauffage électrique avec une puissance installée totale d'au moins 30 kW. Les éléments chauffants sont de type résistif, devant résister à un fonctionnement à haute température à long terme et à des charges thermiques cycliques. La température de chauffage maximale doit être d'au moins 800 °C, et la température de l'élément chauffant doit dépasser la température de travail du revêtement pour assurer une intensité de transfert de chaleur suffisante sans surchauffe localisée. Il existe des contraintes inhérentes entre ces paramètres : une température cible de revêtement de 800 °C signifie que la température de surface de l'élément chauffant doit être maintenue à un niveau plus élevé pour établir un différentiel de transfert de chaleur radiatif efficace. Si la charge de surface de l'élément est réglée trop haut, l'intensité du transfert de chaleur augmente mais la durée de vie de l'élément sous charge thermique cyclique est raccourcie ; si elle est réglée trop bas, le temps de chauffage est prolongé. Par conséquent, la sélection du matériau de l'élément et la conception de la charge de surface constituent le compromis technique principal de ce projet. III. Exigences en matière d'uniformité de température et de précision de contrôle Les exigences techniques spécifient deux indicateurs de température : une précision de contrôle de la stabilité de la température du système d'au moins ±10 °C, et un différentiel de température interne de la poche ne dépassant pas 50 °C. Un chauffage uniforme de la surface interne de la poche est requis sur toute la hauteur, ce qui signifie que le type et la position de disposition des éléments chauffants doivent être spécifiquement sélectionnés en conjonction avec la géométrie conique de la poche pour minimiser les gradients de température. Le défi de conception présenté par la structure conique est que la section inférieure a un diamètre plus petit tandis que la section supérieure a un diamètre plus grand. Si des éléments à tige droite suspendus verticalement étaient utilisés, l'espacement entre la section inférieure et le revêtement serait plus grand qu'en section supérieure, ce qui entraînerait une intensité de transfert de chaleur radiatif insuffisante au fond. Par conséquent, les éléments peuvent nécessiter une disposition segmentée ou une géométrie non standard pour compenser cette différence géométrique. Le système de contrôle doit être capable de fonctionner automatiquement selon une courbe de chauffage donnée, et permettre également un contrôle manuel des paramètres principaux. Le contrôle de la température est réalisé par une surveillance en temps réel des thermocouples, avec affichage des paramètres en temps réel sur le panneau d'exploitation. Le chauffage du revêtement doit être doux et contrôlable, éliminant les changements de température brusques – cette exigence pointe vers une fonction de limitation du taux de chauffage, ce qui signifie que le système de contrôle nécessite une capacité de contrôle de pente plutôt qu'une simple régulation de température marche/arrêt. IV. Exigences de conception structurelle et de sécurité L'unité de chauffage doit être insérable à l'intérieur de la poche et verrouillable en position de travail. Les éléments chauffants doivent avoir des structures de protection pour éviter les dommages mécaniques et le contact avec le revêtement, tels qu'une grille de protection en acier résistant à la chaleur ou des manchons de protection. Cette exigence découle des conditions d'exploitation réelles : lors du levage et du positionnement de la poche, il existe un écart de position, et sans protection, les éléments pourraient être endommagés par collision avec le revêtement ou la paroi de la poche. Le routage des câbles et les points de connexion doivent être construits à partir de matériaux résistants aux hautes températures adaptés au fonctionnement à haute température. La structure de l'équipement doit faciliter la maintenance, permettant le remplacement des éléments chauffants sans démontage complet – un indicateur de disponibilité important, car les éléments chauffants sont des consommables périodiques et la facilité de remplacement affecte directement le temps d'arrêt de l'équipement. Les exigences de sécurité comprennent des dispositifs de protection contre les courts-circuits, les surcharges et les fuites, ainsi que des fonctions de sécurité d'arrêt d'urgence, de protection contre les surchauffes et d'interverrouillage en cas de conditions anormales. Les zones dangereuses doivent être dotées de protections structurelles pour empêcher l'accès accidentel du personnel. L'équipement doit être mis à la terre conformément au code, sans pièces sous tension accessibles dans des conditions de fonctionnement normales. La portée de la protection couvre trois catégories de risques : blessures par courant électrique, blessures par haute température et blessures par des pièces d'équipement en mouvement et en rotation. V. Adaptabilité environnementale et conditions d'alimentation électrique L'équipement est alimenté par AC 380V, 50Hz. La plage de température de l'environnement d'exploitation est de +5°C à +40°C. La structure de l'équipement doit être résistante à la poussière, aux vibrations et à d'autres facteurs typiques des conditions de production métallurgique. Cette exigence environnementale impose des contraintes sur le degré de protection et la méthode de refroidissement de l'armoire de commande électrique – l'environnement poussiéreux et vibrant d'un atelier métallurgique ne convient pas aux structures de refroidissement ouvertes conventionnelles. VI. Portée de la fourniture et exigences en matière de documentation La portée de la fourniture comprend la station de chauffage complète, comprenant les éléments chauffants, l'armoire de commande, le système de mesure de température et les câbles de connexion. La complétude de la fourniture doit garantir que l'équipement peut être mis en service directement sans achat supplémentaire de composants majeurs. La documentation technique comprend le manuel d'utilisation, les schémas électriques, les dessins d'assemblage généraux et les instructions d'installation, suffisants pour assurer le fonctionnement sûr et la maintenance de l'équipement. VII. Durée de vie et exigences de support technique La période de garantie est d'au moins 12 mois à compter de la date de mise en service. Pendant la période de garantie, les défauts et vices imputables au fabricant seront rectifiés par le fournisseur. Dans des conditions d'exploitation conformes, la durée de vie de l'équipement est d'au moins 5 ans. L'équipement doit atteindre la température de chauffage définie dans un délai de processus raisonnable convenu avec le client, et assurer la stabilité des paramètres sur plusieurs cycles de chauffage pour un fonctionnement répétable du processus. Le système de contrôle doit avoir une fiabilité élevée et une résistance aux interférences industrielles. La portée du support technique comprend la consultation technique opérationnelle, les recommandations de configuration des modes de fusion et l'assistance technique en cas d'urgence.