EOW May 2007

italiano

Materiali non ferrosi Fino a questo momento le considerazioni su esposte hanno riguardato il riscalda- mento ad induzione di fili d’acciaio al carbonio. I materiali non ferrosi come l’alluminio e l’ottone possono essere ugualmente riscaldati ad induzione, tuttavia senza ottenere la medesima efficacia. Ad esempio, si consideri un filo di ottone del diametro di 0,08" (2mm) da riscaldare ad una temperatura ambiente da 70°F (20°C) a 1.200°F (650°C) ad una velocità di 985 piedi/min (300m/min). Ciò richiederà 540kW di potenza di uscita ad una frequenza di 50kHz con una bobina d’induzione della lunghezza complessiva di 10 piedi (3m). Un filo di ottone del diametro di 0,24" (6mm) riscaldato da 70°F (20°C) a 1.200°F (650°C) ad una velocità di 985 piedi/min (300m/ min) richiederà 1.500kW di potenza di uscita ad una frequenza di 10kHz con una bobina d’induzione della lunghezza complessiva di 20 piedi (6m). I valori finali di rendimento totale sono rispettivamente pari al 6% per il filo del diametrodi 0,08" (2mm) del primo esempio, e pari al 20% per il filo del diametro di 0,24" (6mm) del secondo esempio. Se si confrontano i rendimenti totali che arrivano fino all’80% per il riscaldamento dell’acciaiomagnetico, si può comprendere perché il riscaldamento ad induzione non è ampiamente utilizzato per i materiali non ferrosi. Ciò premesso, esistono impianti che funzionano con successo a rendimenti ridotti grazie ad altri vantaggi offerti dai processi ad induzione come ad esempio il luogo di lavoro. Prospettive future Il riscaldamento ad induzione continuerà ad essere ampiamente utilizzato nell’industria del filo, in particolare per i fili d’acciaio. Si assisterà ad una crescita dell’interesse e all’aumento del numero di sistemi impiegati per completare e migliorare la produttività dei sistemi di riscaldamento convenzionali esistenti. Lo sviluppo proseguirà nel settore del riscaldamento dei fili molto sottili ed il riscaldamento di leghe specifiche, di metalli composti e di materiali quali il titanio e il tungsteno. Le dimensioni fisiche dei dispositivi di alimentazione di potenza induttiva diminuiranno, mentre aumenteranno le prestazioni. Ulteriori sviluppi futuri riguarderanno le tecniche ed i sistemi di controllo per assicurare tolleranze molto strette e l’uniformità dei fili, e infine saranno realizzati perfezionamenti grazie al controllo della qualità in linea.

La produttività tipica si basa su DV=70 (dove D=diametro e V=velocità). Il numero di fili contenuti in una bobina di riscaldamento è generalmente deter- minato dalla distanza interasse, essendo il gruppo di bobine ingombrante nel caso di un gran numero di fili e un’elevata distanza interasse. Controllo della potenza interattiva in condizioni di circuito chiuso Rispetto ai processi che richiedono l’utilizzo di forni a gas e forni elettrici, i riscaldatori a raggi infrarossi, i riscaldatori a resistenza e i letti fluidizzati, il riscaldamento ad induzione rappresenta una risposta estremamente rapida ai cambiamenti dei parametri di esercizio. Un lieve cambiamento di potenza o di velocità di linea ha un effetto quasi istantaneo sulla temperatura risultante del prodotto trattato. Pertanto, al fine di ottenere risultati congruenti, il controllo della linea deve essere considerato molto attentamente. I due metodi standard utilizzati sono il feedback proveniente dai sensori di temperatura (quali la pirometria infrarossa) e dalla velocità della linea. Sensori di temperatura Nel caso del riscaldamento dell’acciaio magnetico alla temperatura di austenitizzazione per il processo di indurimento, se non viene incorporata un’atmosfera, si può avere la formazione di scaglia sulla superficie del filo. Ciò può influenzare le letture dei sistemi che utilizzano pirometri ad infrarossi ad uno o due colori. Di conseguenza, l’eliminazione della scaglia, la precisione del posizionamento e della focalizzazione del sistema pirometrico consente di determinare il segnale di retroazione all’alimentazione della potenza induttiva. La contaminazione atmosferica come i fumi, può anche influenzare il segnale proveniente dai pirometri. Se non si presta un’attenzione particolare alla pulizia del filo, alla precisione della retroazione dei parametri del processo e al controllo del circuito chiuso, l’utilizzo dei sistemi pirometrici non si dimostrerà efficace. Anche i sensori di temperatura devono essere focalizzati sul filo che viene riscaldato e, in particolare, nel caso di fili di diametro ridotto, questi ultimi possono spostarsi verticalmente durante il processo ed uscire dal campo visivo del pirometro trasmettendo falsi segnali al processo d’induzione. Velocità della linea Il calcolo della velocità della linea rispetto alle dimensioni del filo ed il livello di potenza del riscaldatore ad induzione è un processo fattibile in cui i dispositivi di regolazione con controllo feedforward sono stati utilizzati con successo.

“A mano a mano che vengono scoperti altri processi che utilizzano il riscaldamento ad induzione, ciascunodi essi va considerato in base ai rispettivimeriti. La nostra esperienza dimostra che talvolta l’applicazione più improbabile o quella che inizialmente appare non praticabile, può tradursi in un impianto di successo e praticabile dal punto di vista economico.” n

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EuroWire – Maggio 2007