EOW May 2007

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EuroWire – Maggio 2007 153
italiano
Radyne
Thermatool House
Crockford Lane, Basingstoke
Hampshire, RG24 8NA, UK
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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.
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.
“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