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. Contexte du projet et spécifications de l'équipement Cette étude de cas concerne un four de fusion d'aluminium à basculement par résistance électrique destiné au marché yéménite, modèle WDL-GRQ-1500. L'équipement est conçu pour la fusion de métaux non ferreux et d'alliages à bas point de fusion, avec les alliages d'aluminium comme matériau de traitement typique. Le four a une capacité nominale de 1 500 kilogrammes et adopte un chauffage par résistance électrique, équipé d'un système de basculement hydraulique pour la décharge de l'aluminium en fusion. Le système électrique est configuré pour une alimentation triphasée de 380V/50Hz, avec une alimentation de commande de 220V/50Hz, utilisant une connexion triphasée à cinq fils. L'acheteur est tenu de fournir une alimentation électrique stable avec une fluctuation de tension dans la limite de ±10% et une fluctuation de fréquence ne dépassant pas ±3 Hz. Cette condition de compatibilité réseau nécessite une vérification par rapport à la situation de l'alimentation électrique industrielle locale au Yémen avant l'installation. II. Structure du four et configuration réfractaire La coque du four est construite à partir de tôles d'acier et d'acier profilé soudés en une structure cylindrique, avec des soudures continues à pleine pénétration dans toutes les zones de jonction pour assurer l'intégrité de la coque. Le revêtement est divisé en deux zones distinctes fonctionnellement : la paroi latérale et le fond du four. Le revêtement de la paroi latérale utilise une structure composite : la couche la plus interne se compose de modules de fibres d'aluminosilicate comme isolation, avec la couche de travail construite à partir de briques réfractaires super-légères d'une densité de 0,6 g/cm³. De la poudre de vermiculite est remplie dans les joints des briques et le support pour réduire la conductivité thermique. Les éléments chauffants, fabriqués en fil d'alliage à haute résistivité OCr27A17MO2, sont intégrés dans la paroi latérale et contrôlés comme une seule zone – ce qui signifie que toute la chambre du four utilise une seule zone de contrôle de température, adaptée aux scénarios où une uniformité de température extrême n'est pas requise mais où un contrôle simplifié est préféré. Le fond du four est construit à partir d'un matériau réfractaire coulé en une seule fois. Comparée aux fonds maçonnés, la structure monolithique coulée offre une durée de vie plus longue en termes de résistance à la pénétration de l'aluminium et au choc thermique. Un trou de vidange d'urgence est conçu au bas de la paroi latérale pour permettre une vidange d'urgence en cas de fuite d'aluminium, servant de caractéristique de redondance de sécurité pour les fours de fusion. III. Creuset en graphite et système de chauffage Le creuset est un creuset en graphite de marque Morgan, qui jouit d'une forte reconnaissance sur le marché dans le secteur de la fusion des métaux non ferreux. La durée de vie du creuset indiquée dans la proposition est de 6 mois ou plus, en fonction des conditions d'exploitation réelles, y compris la méthode de chargement, la plage de maintien de la température de fusion et la fréquence d'élimination des scories. L'élément central du système de chauffage est le fil de résistance OCr27A17MO2, un alliage de chauffage électrique de la série fer-chrome-aluminium avec une résistivité élevée et une bonne résistance à l'oxydation. En mode de contrôle à zone unique, la puissance de chauffage nominale est de 200 kW, connectée en étoile avec une tension de fonctionnement de 380 volts. La température maximale du four est conçue à 850°C, avec une plage de température de travail normale de 0 à 800°C. Le temps de montée en température du four vide ne dépasse pas 3 heures, représentant la fenêtre temporelle entre la température ambiante et la limite supérieure de température de travail. La stabilité de la température est spécifiée à ±3°C, obtenue par le système de régulation PID dans des conditions de fonctionnement standard. IV. Configuration du système de contrôle électrique L'armoire de commande utilise des thyristors (SCR) comme éléments de contrôle principaux, régulant le courant de sortie en ajustant l'angle de conduction. Le système emploie un circuit de contrôle de déclenchement à déphasage avancé pour une régulation de puissance continue et douce, plutôt qu'un simple contrôle marche-arrêt. Le système de contrôle de la température est équipé de deux thermocouples : un pour mesurer la température de l'atmosphère du foyer et un pour mesurer la température de l'aluminium en fusion. Le thermocouple utilisé pour la mesure de l'aluminium en fusion est équipé d'un tube de protection en carbure de silicium pour éviter la corrosion chimique et l'érosion physique par l'aluminium en fusion. Les signaux des deux thermocouples sont transmis à deux régulateurs de température d'origine taïwanaise, dont l'un fournit la fonctionnalité de régulation PID. Le système de contrôle intègre plusieurs logiques de protection : lorsque la température du four dépasse la limite supérieure réglée ou que des anomalies de courant surviennent en raison de défauts, le contrôleur arrête automatiquement la sortie d'impulsion et coupe l'alimentation. Le système comprend également une fonction de démarrage progressif avec un délai de démarrage d'environ 0,5 seconde, conçue pour réduire l'impact du courant d'appel sur le réseau électrique et les éléments chauffants lors des démarrages à froid. Les composants électriques basse tension comprennent des disjoncteurs, des contacteurs et des relais, provenant de CHINT ou Omron comme configurations standard de qualité industrielle. V. Système de basculement hydraulique La méthode de décharge est le basculement hydraulique, par opposition à un four fixe avec écumage manuel. Le système hydraulique entraîne le corps du four à basculer autour de son axe de pivot, permettant un coulée quantitative contrôlée d'aluminium en fusion depuis la gueule du four. Cette conception convient aux scénarios où l'aluminium en fusion doit être transféré directement dans des louches ou des cavités de coulée, offrant une répétabilité de décharge et une sécurité opérationnelle plus élevées par rapport à l'écumage manuel. Le système hydraulique comprend une unité de puissance hydraulique, des vérins, des groupes de vannes de commande et une tuyauterie, interconnectés avec le système de contrôle électrique. L'angle et la vitesse de basculement peuvent être réglés via le panneau de commande. VI. Résumé des paramètres de performance du processus La capacité nominale est de 1 500 kilogrammes, avec un taux de fusion d'environ 450 à 500 kilogrammes par heure – représentant le taux de production moyen d'aluminium du chargement à froid à l'atteinte de la température de travail et à la préparation à la coulée. Avec une puissance de chauffage de 200 kW, la consommation d'énergie spécifique est d'environ 0,4 à 0,44 kWh par kilogramme d'aluminium, se situant dans la plage d'efficacité typique des fours à creuset chauffés par résistance.