Il forno a induzione è un dispositivo di riscaldamento elettrico che converte l'energia elettrica in energia termica utilizzando il principio dell'induzione elettromagnetica per indurre corrente all'interno dei materiali metallici in un campo magnetico alternato, riscaldando così i materiali fino alla fusione. I forni ad induzione si dividono in due tipologie in base alla loro struttura: forni ad induzione a crogiolo e forni ad induzione a nucleo. I forni a induzione a crogiolo sono ampiamente utilizzati per la loro elevata velocità di riscaldamento, il funzionamento intermittente, la minore combustione degli elementi durante la fusione e la facilità d'uso e manutenzione. Negli ultimi anni, l'elevata densità di potenza, la fusione rapida e lo sviluppo su larga scala sono diventati l'attuale tendenza di sviluppo dei forni a induzione a crogiolo.
1 Erosione
L'erosione si manifesta come assottigliamento delmattoni refrattaririvestimento del forno e aumento del diametro del crogiolo. Le cause dell'erosione sono l'erosione meccanica e l'erosione chimica.
1.1 Erosione meccanica
L'erosione meccanica è causata dai seguenti motivi: (1) Collisione e attrito della carica. (2) Agitazione elettromagnetica. Nella zona del rivestimento del forno a contatto con il metallo fuso, il metallo fuso lava continuamente il rivestimento del forno sotto l'azione dell'agitazione elettromagnetica.
1.2 Erosione chimica
(1) Reazione del metallo fuso
I rivestimenti dei forni in magnesio hanno una buona tolleranza a Fe, Mn e Ni, ma scarsa tolleranza a C e Si. A temperature elevate, l'attività di [C] e [Si] nel metallo fuso aumenta e si verifica una reazione interfacciale con MgO sulla superficie del rivestimento del forno, causando danni al rivestimento del forno. Quando si utilizza un rivestimento siliceo del forno per la fusione, SiO2 reagisce con [C] nel metallo fuso per formare la seguente reazione: SiO2(s)+2[C]→[Si]+2CO(g) . La temperatura di equilibrio di questa reazione per la fusione della ghisa duttile è di 1467 gradi, 1540 gradi per la ghisa grigia e 1580 gradi per la ghisa forgiabile. Quando la temperatura di fusione supera la temperatura di equilibrio, la SiO2 nel rivestimento del forno viene ridotta di [O] e il rivestimento del forno diventa più sottile.
(2) Erosione delle scorie
A causa della presenza di ruggine nella carica, di carica di ritorno sporca e dell'ossidazione del metallo fuso ad alte temperature, viene prodotta una grande quantità di scorie contenenti FeO. Durante il processo di fusione, la viscosità del metallo fuso viene significativamente ridotta a causa dell'agitazione elettromagnetica e penetra nei pori del rivestimento quando entra in contatto con la superficie del rivestimento del forno in mattoni refrattari. Ad alte temperature, il FeO nelle scorie reagisce con SiO2, Al2O3 o MgO nel rivestimento del forno per produrre sostanze a basso punto di fusione (come FeO·SiO2, il cui punto di fusione è di soli 1170 gradi). Sotto l'agitazione del metallo fuso ad alta temperatura, è molto facile da sciogliere e lascia rapidamente la zona di reazione ed entra nel liquido. Maggiore è la differenza tra l'alcalinità del materiale di rivestimento e l'alcalinità delle scorie, più facile sarà la corrosione del rivestimento.
2 Perdita
Il fenomeno delle perdite si manifesta con la penetrazione del metallo nel rivestimento del forno. Le cause delle perdite sono: (1) La densità del forno è troppo bassa; (2) Il metallo si è fuso prima che si formasse lo strato di sinterizzazione; (3) Reazione chimica.
3 Scorie
Il fenomeno delle scorie si manifesta con la parete del forno che diventa più spessa e ruvida. La causa delle scorie è l'adesione di ossidi metallici, materiali riciclati contenenti ossidanti e sabbia alla parete del forno. Gli effetti delle scorie sul rivestimento del forno sono i seguenti: (1) Le scorie sono ossidi, solfuri o fosfuri infusibili galleggianti sul metallo fuso che aderiscono alle parti del rivestimento dove la portata del metallo fuso è bassa e si verifica una perdita di calore; (2) Riduce la capacità del forno; (3) Riduce l'efficienza di fusione del forno; (4) Rende facile il surriscaldamento del metallo nascosto nelle scorie; (5) Reagisce con i materiali in mattoni refrattari del rivestimento; (6) È facile causare danni meccanici al rivestimento durante la rimozione delle scorie; (7) Modifica lo stato termodinamico del rivestimento nella parte appesa alle scorie. La scoria del rivestimento in sabbia di quarzo si verifica quando i materiali riciclati contengono più sabbia di quarzo (sabbia di scarto aderita alla superficie della ghisa). Queste sabbie affonderanno sul fondo del forno e aderiranno alla parete del forno per ispessire il rivestimento. Nei casi più gravi, il fondo del forno assumerà una forma a V e il volume del forno diminuirà. Il rivestimento del forno in sabbia di quarzo è un rivestimento del forno acido. Le scorie acide aderiranno al rivestimento acido del forno, soprattutto quando la linea delle scorie è fissa e la temperatura di prelievo è bassa, si verificheranno seriamente delle scorie sulla linea delle scorie, influenzando il caricamento e la capacità del forno.
