Wuxi Wondery Industry Equipment Co., Ltd

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.

I. Caractéristiques du projet et spécifications des équipements Cette étude de cas concerne un four à séchage rapide vertical en alliage d'aluminium avec une zone de travail efficace de 1200 × 1200 × 1100 mm (diamètre × hauteur).Il s'agit d'un four de chauffage à résistance à cycle utilisé principalement pour le traitement des solutions et l'éteinte rapide des pièces moulées et des plaques en alliage d'aluminiumL'équipement a une puissance nominale de 135 kW, une tension nominale de 380 V à trois phases de 50 Hz et une température nominale de 650 °C avec température de fonctionnement réglable. Le positionnement structurel de cet équipement diffère des fours d'extinction classiques de type boîte: les pièces sont suspendues à l'intérieur du four.et le réservoir d'extinction est situé directement sous le corps du fourAprès l'ouverture de la porte du four, la pièce peut tomber directement dans l'eau. Cette disposition verticale est la base physique pour un transfert rapide. II. Contrôle de la température et conception des zones Le système de contrôle de la température utilise une architecture à deux niveaux. Le niveau supérieur est un écran tactile de 10 pouces responsable du réglage, du contrôle, de la surveillance, de l'enregistrement,et stockage des courbes du processus de traitement thermiqueLe niveau inférieur utilise des régulateurs de température PID industriels Eurotherm 3504 avec une précision de contrôle de ±1°C et une uniformité de température du four à ±3°C pendant la phase de rétention. Les zones de chauffage sont configurées en 2 zones reliées en configuration étoile.alarme sonore et visuelle de surchauffeLe régulateur de température dispose d'une fonction d'auto-ajustement en ligne qui calcule les paramètres PID optimaux en fonction des caractéristiques thermiques réelles du four,taux de chauffage de compensation contre les dépassements. III. Configuration du revêtement du four et de l'élément chauffant La doublure du four utilise du coton à fibres réfractaires standard, les murs et le toit étant construits en structures entièrement en fibres avec une épaisseur d'isolation totale d'au moins 240 mm.Les blocs pliés en fibres subissent une précompression secondaire avant l'installation, atteignant une densité de compression d'au moins 230 kg/m3, et sont fixés à la coque du toit du four avec des barres rondes en acier inoxydable.,Les composants de fixation sont estampillés à partir de tôles d'acier inoxydable 1Cr18Ni9Ti. Les éléments de chauffage sont des bandes de résistance en alliage 0Cr25Al5, pressées avec des moules dédiés pour éviter les dommages du traitement.permettant une maintenance et un remplacement pratiques et rapides- lors de l'installation, des éclaboussures en céramique sont placées entre la paroi de fibre et la bande de résistance pour éviter tout contact direct entre la surface de fibre et la bande,augmentant ainsi la dissipation de chaleur de la bandeLes vis en céramique et les rondelles sont toutes deux fabriquées à partir d'un matériau à haute teneur en alumine et frottées à haute température pour assurer une résistance et une durée de vie suffisantes.Les bandes de résistance sont suspendues autour de la chambre du fourLes éléments de chauffage utilisent une connexion étoilée, avec une charge de surface contrôlée inférieure à 1.6 W/cm2 ¢ une valeur inférieure à la limite de conception conventionnelle pour les bandes de résistance, destinés à prolonger la durée de vie des éléments en fonction de cycles de chauffage et de refroidissement fréquents. IV. Système de circulation de l'air chaud et de guidage de l'air Un ventilateur de circulation résistant aux hautes températures de 7,5 kW est installé sur le toit du four.avec roulements refroidis par air pour accueillir l'environnement de toit à haute températureLe capot de guidage de l'air maximise la composante longitudinale de la force centrifuge générée par le ventilateur, pressant l'air chaud vers le bas.L'air passe ensuite par la pièce à usiner et est ramené dans l'entrée du ventilateur par le bas, formant une boucle de circulation fermée.Cette trajectoire de flux d'air assure l'uniformité du champ de température à l'intérieur de la chambre du four et est une conception de support pour la méthode de chargement par suspension , permettant le passage de l'air. V. Mecanisme de levage du panier et de verrouillage de la porte du four Le mécanisme de levage du panier est constitué d'un treuil électrique, d'une chaîne de levage à anneaux et de blocs de poulies.Le treuil est une unité électriquement contrôlée à double vitesse avec une vitesse de câble allant jusqu'à 18 mètres par minute, répondant à l'exigence d'une descente rapide dans l'eau; la phase de montée utilise une vitesse lente pour réduire l'impact d'inertie lorsque la pièce et le panier entrent dans le four.Le treuil est équipé d'un système de commande de l'inclinaison et d'un dispositif d'auto-verrouillage.Le système de poulie est installé sur la partie supérieure du corps du four.composé de 4 poulies et de 4 ensembles de roulements, assurant un levage et un abaissement fluides du panier. La porte du four est située au bas du corps du four et se déplace latéralement, avec des rails de guidage sur le côté pour maintenir le mouvement horizontal.Lors de la fermeture, le cylindre pousse la porte à la position fermée et continue à exercer la pression, en soulevant la porte vers le haut via un mécanisme de levier sur le côté pour la pousser fermement contre le corps du four.Le mécanisme de levage et le mécanisme de la porte du four sont verrouillés: le mécanisme de levage ne peut être alimenté et utilisé qu'après ouverture complète de la porte du four (à ce moment-là, l'alimentation de l'élément chauffant a été coupée).Cette logique de verrouillage empêche les dommages de l'équipement de dysfonctionnement lorsque la porte n'est pas ouverte. VI. Temps de transfert d'extinction et réservoir d'extinction Le temps de transfert d'extinction est défini comme le temps entre l'ouverture de la porte du four et l'immersion complète de la pièce en eau, avec une exigence de conception ne dépassant pas 10 secondes.Ce paramètre est essentiel pour le processus de traitement de la solution d'alliage d'aluminium, plus la vitesse de refroidissement est élevée dans la plage sensible à l'éteinte, et plus l'effet de renforcement du vieillissement est bon. Le réservoir d'extinction est de construction mobile, entraîné par un moteur de 2,2 kW. Deux pompes de circulation de 3 kW sont installées dans le réservoir pour agiter continuellement l'eau pendant l'extinction,maintenir une température d'eau uniforme et accélérer le transfert de chaleur de la surface de la pièceLe réservoir est soudé à partir d'une plaque d'acier d'une épaisseur de 5 mm et testé pour l'étanchéité.avec la section avant servant de zone de table de travail du cadre de matériau et la section arrière servant de réservoir d'eau, avec trois ensembles de roues (un ensemble étant des roues motrices). VII. Séquence d'action du processus La séquence d'action complète de l'équipement est la suivante: manual loading → quenching cart moves to below the furnace body → furnace door opens → material frame lifting mechanism descends → manual hooking → material frame rises → furnace door closes → heating and holding according to process time → solution treatment ends → stirring water pump starts → furnace door opens → material frame descends → material frame rapidly enters water for quenching → material frame rises → quenching cart exits → material frame descends → manual unhooking followed by return to furnace opening → furnace door closes → manual unloading → next cycle begins.

I. Project Background and Equipment Specifications This case study involves a medium frequency induction melting furnace, model WDL-KGPS-500, with a rated capacity of 0.5 tons and a maximum capacity of 0.6 tons, designed for aluminum melting applications. The equipment employs medium frequency induction heating and is equipped with a hydraulic tilting system for molten aluminum discharge. The most notable configuration feature of this equipment is its grid compatibility scheme: the power supply side is fed at 440V/3P/60Hz, while the medium frequency power supply input voltage is specified at 380V. This means the equipment is intended for 60Hz grid regions (such as South Korea, parts of Central and South America, and the Middle East), requiring a transformer or voltage adaptation unit either inside or external to the power supply cabinet to step down the 440V grid voltage to 380V before feeding the medium frequency power supply. This dual adaptation of both voltage and frequency is a parameter that must be confirmed upfront during the electrical design phase for export projects. II. KGPS Medium Frequency Power Supply System The power supply system adopts the KGPS thyristor-based medium frequency power supply, with a rated power of 400 kW, a medium frequency output voltage of 2400 volts, and an output frequency of 1000 Hz. The power factor exceeds 0.9, and the startup success rate is 100%. The rectifier section is a three-phase full-controlled bridge with a three-phase six-pulse rectifier structure and a parallel-connected inverter. The control circuit employs an eighth-generation digital circuit board architecture, featuring wide frequency range adaptability, constant power control, swept-frequency zero-pressure soft start, and dual closed-loop voltage-current feedback. The swept-frequency zero-pressure startup means the system automatically scans frequencies during startup, establishing medium frequency oscillation upon finding the load resonant point – avoiding the sensitivity to load parameter variations inherent in separate-excitation startup methods. The protection system encompasses overcurrent, overvoltage, undercurrent, undervoltage, water loss, and phase-loss conditions. When any protection parameter exceeds the set threshold, the system automatically blocks pulse output and disconnects the main circuit power. The power supply cabinet panel includes full voltage, current, and power readings along with operating status indicators. The capacitor cabinet provides medium frequency parallel compensation, reducing reactive power transmission losses on the distribution lines. The capacitor bank capacity is matched to the resonant frequency of the induction coil, ensuring operation near the resonant point under rated conditions. III. Induction Coil Design and Magnetic Yoke Shielding The induction coil is the core energy conversion component, constructed from T2/TU1 copper with a wall thickness of 4 mm. When energized, the coil generates a 1000 Hz alternating magnetic field that induces eddy currents in the metal charge within the furnace hearth, generating heat. The coil design is based on electromagnetic field principles and verified through dedicated computer software, with the deviation between actual operating power and design power controlled within 5%. Turn-to-turn insulation is processed using advanced insulation techniques, with dedicated clamping technology reducing axial vibration of the coil. The coil inner wall is sprayed with imported high-temperature-resistant insulating materials, and a furnace lining leakage alarm system is installed – when molten aluminum seeps into the coil layer, the system detects it early and signals the condition, preventing furnace breakout incidents. A refractory coating of 10 to 15 mm thickness is applied to the inner surface of the coil, serving both to facilitate furnace lining construction and to prevent thermal deformation of the lining. The magnetic yokes are of crescent profile construction, laminated from cold-rolled silicon steel sheets and clamped with stainless steel splints. The contact surface between the yoke and the coil outer surface is curved, providing face contact rather than line contact, achieving better clamping efficiency and reduced magnetic flux leakage. The silicon steel sheets are reinforced with dedicated splints rather than through-bolts, maximizing the effective magnetic area and reducing localized heating. The magnetic yokes simultaneously shield magnetic flux leakage, prevent furnace body heating, and support and secure the induction coil. IV. Hydraulic Tilting System Furnace tilting is driven by a hydraulic system with two cylinders arranged on both sides of the furnace body for lifting, with furnace return accomplished by gravity. The hydraulic station is equipped with dual motors and dual pumps – one in service and one on standby, with automatic switching capability. The fuel tank is fully enclosed and welded to prevent hydraulic oil leakage. The tilting angle range is 0 to 95 degrees, with smooth operation without shock or creeping, adjustable speed, and the ability to hold at any position. Tilt operation is controlled via manual valves, suitable for casting processes requiring precise control of molten aluminum pouring volume. V. Crucible Mold and Lining Formation A configuration detail of this equipment is that it supplies a crucible mold rather than a finished graphite crucible. The crucible mold is formed from 3 mm iron plate and is used to control the shape and volume positioning of the refractory lining during formation. The user must select the lining material and ramming/sintering method according to the specific metal being melted and the casting process – a difference at the user operation level compared to solutions that directly supply finished graphite crucibles. The positioning function of the crucible mold ensures dimensional consistency of the lining cavity, thereby maintaining the coupling distance between the furnace hearth and the induction coil stable within the design range. VI. Water Cooling System and Cooling Cables The water-cooled cables are constructed from TU1 multi-strand oxygen-free copper wire, sheathed in high-strength fire-resistant rubber tubing, with cold-formed connectors ensuring contact resistance and tensile strength. The power supply side requires a cooling water flow rate of no less than 8 m³/h, while the furnace body side requires no less than 12 m³/h. The outlet water temperature on the power supply side must not exceed 35°C, and on the furnace body side must not exceed 45°C, with inlet water pressure maintained between 0.15 and 0.35 MPa. The water cooling system employs a fully enclosed circulating cooling method using soft water as the circulating medium. The core advantage of soft water circulation lies in avoiding overheating damage to the power supply, thyristors, capacitors, IGBT modules, and induction coil caused by scale deposition; additionally, soft water contains no ionic conductive components, so cooling components will not be damaged by electrolysis. The system requires no water pool or cooling tower, occupies minimal floor space, and has low makeup water consumption. The cooling system consists of three parts: main machine, water tank, and control box. The main machine includes the housing, copper cooler, exhaust system, spray system, water separator, collecting annulus, and spray pump. The water tank includes the main pump (one in service, one standby), stainless steel water tank, electrical cabinet, temperature control system, and pressure control system. The control box enables remote operation of the water cooling system, displaying water temperature and allowing setup of delayed operation after work hours.