Un horno de inducción es un horno eléctrico en el que el calor se aplica mediante calentamiento por inducción del metal . [1] [2] [3] Las capacidades de los hornos de inducción varían desde menos de un kilogramo hasta cien toneladas, y se utilizan para fundir hierro y acero , cobre , aluminio y metales preciosos .
La ventaja del horno de inducción es un proceso de fusión limpio, energéticamente eficiente y bien controlado, en comparación con la mayoría de los otros medios de fusión de metales.
La mayoría de las fundiciones modernas utilizan este tipo de horno, y muchas fundiciones de hierro están reemplazando los hornos de cubilote por hornos de inducción para fundir el hierro fundido , ya que los primeros emiten mucho polvo y otros contaminantes . [4]
Los hornos de inducción no requieren arco, como en un horno de arco eléctrico , ni combustión, como en un alto horno . Como resultado, la temperatura de la carga (el material que se introduce en el horno para calentar, que no debe confundirse con la carga eléctrica ) no es más alta que la necesaria para fundirlo; esto puede evitar la pérdida de valiosos elementos de aleación. [5]
El principal inconveniente del uso de un horno de inducción en una fundición es la falta de capacidad de refinación: los materiales de carga deben estar libres de óxidos y ser de composición conocida, y algunos elementos de aleación pueden perderse debido a la oxidación, por lo que deben volver a agregarse a la masa fundida.
En el tipo sin núcleo, [6] el metal se coloca en un crisol rodeado por una bobina de solenoide de corriente alterna enfriada por agua . Un horno de inducción de tipo canal tiene un bucle de metal fundido, que forma un devanado secundario de una sola vuelta a través de un núcleo de hierro. [7] [8]
Un horno de inducción consiste en un crisol no conductor que contiene la carga de metal a fundir, rodeado por una bobina de alambre de cobre. Una potente corriente alterna fluye a través del alambre. La bobina crea un campo magnético que se invierte rápidamente y penetra en el metal. El campo magnético induce corrientes parásitas , corrientes eléctricas circulares, dentro del metal, por inducción electromagnética . [9] Las corrientes parásitas, que fluyen a través de la resistencia eléctrica del metal a granel, lo calientan por calentamiento Joule . En materiales ferromagnéticos como el hierro , el material también puede calentarse por histéresis magnética , la inversión de los dipolos magnéticos moleculares en el metal. Una vez fundido, las corrientes parásitas provocan una agitación vigorosa de la masa fundida, lo que garantiza una buena mezcla.
Una ventaja del calentamiento por inducción es que el calor se genera dentro de la propia carga del horno en lugar de aplicarse mediante un combustible encendido u otra fuente de calor externa, lo que puede ser importante en aplicaciones donde la contaminación es un problema.
Las frecuencias de operación varían desde la frecuencia de servicio (50 o 60 Hz ) hasta 400 kHz o más, generalmente dependiendo del material que se está fundiendo, la capacidad (volumen) del horno y la velocidad de fusión requerida. Generalmente, cuanto menor sea el volumen de las masas fundidas, mayor será la frecuencia del horno utilizado; esto se debe a la profundidad de la piel , que es una medida de la distancia que una corriente alterna puede penetrar debajo de la superficie de un conductor . Para la misma conductividad, las frecuencias más altas tienen una profundidad de piel superficial, es decir, una menor penetración en la masa fundida. Las frecuencias más bajas pueden generar agitación o turbulencia en el metal.
Un horno de fundición de una tonelada precalentado puede fundir cargas frías hasta que estén listas para su uso en una hora. Las fuentes de alimentación varían de 10 kW a 42 MW, con tamaños de fundición de 20 kg a 65 toneladas de metal respectivamente. [ cita requerida ]
Un horno de inducción en funcionamiento generalmente emite un zumbido o gemido (debido a las fuerzas magnéticas fluctuantes y la magnetostricción ), cuyo tono puede ser utilizado por los operadores para identificar si el horno está funcionando correctamente o a qué nivel de potencia. [ cita requerida ]
Se utiliza un revestimiento refractario desechable durante el proceso de fundición.
