Como calcular a taxa de fusão e a produtividade do forno de fusão por indução?

Ressalta-se que os dados de capacidade de fusão do forno elétrico fornecidos pela forno de fusão por indução fabricante na amostra ou especificação técnica é a taxa de fusão. A taxa de fusão do forno elétrico é característica do próprio forno elétrico, está relacionada à potência do forno elétrico e ao tipo de fonte de energia, e nada tem a ver com o sistema de operação de produção. A produtividade do forno elétrico não está apenas relacionada ao desempenho da taxa de fusão do próprio forno elétrico, mas também ao sistema de operação de fusão. Normalmente, há um certo tempo auxiliar sem carga no ciclo de operação de fusão, como: alimentação, escumação, amostragem e teste, espera pelos resultados do teste (relacionados aos meios de teste), espera pelo vazamento, etc. A existência de estes tempos auxiliares sem carga reduzem a potência de entrada da fonte de alimentação, ou seja, reduzem a capacidade de fusão do forno elétrico.

Para maior clareza da descrição, introduzimos os conceitos de fator de utilização de energia do forno elétrico K1 e fator de utilização de energia operacional K2.

O fator de utilização de energia do forno elétrico K1 refere-se à relação entre a potência de saída da fonte de alimentação e sua potência nominal durante todo o ciclo de fusão e está relacionado ao tipo de fonte de alimentação. O valor K1 de um forno de indução de frequência intermediária equipado com uma fonte de alimentação sólida inversora paralela de ponte completa controlada por silício (SCR) é geralmente em torno de 0.8. Xi’an Institute of Mechanical and Electrical Technology adicionou controle de inversor a este tipo de fonte de alimentação (geralmente este tipo de fonte de alimentação só tem controle de retificador), o valor pode ser próximo de 0.9 ou mais. O valor K1 do forno de indução de frequência intermediária equipado com (IGBT) ou (SCR) fonte de alimentação sólida de compartilhamento de energia do inversor da série meia ponte pode teoricamente chegar a 1.0.

O tamanho do coeficiente de utilização de energia operacional K2 está relacionado a fatores como o projeto do processo e o nível de gerenciamento da oficina de fusão e o esquema de configuração da fonte de alimentação do forno elétrico. Seu valor é igual à relação entre a potência de saída real da fonte de alimentação e a potência de saída nominal durante todo o ciclo de operação. Geralmente, o coeficiente de utilização de energia K2 é selecionado entre 0.7 e 0.85. Quanto menor o tempo de operação auxiliar sem carga do forno elétrico (como: alimentação, amostragem, espera para teste, espera para vazamento, etc.), maior o valor de K2. Usando a Tabela 4 Esquema 4 (alimentação dupla com sistema de dois fornos), o valor de K2 teoricamente pode chegar a 1.0, de fato, pode chegar a mais de 0.9 quando o tempo de operação auxiliar sem carga do forno elétrico é muito baixo.

Portanto, a produtividade N do forno elétrico pode ser calculada pela seguinte fórmula:

N = P·K1·K2 / p (t/h)……………………………………………………………(1)

Onde:

P — potência nominal do forno elétrico (kW)

K1 — Fator de utilização de energia do forno elétrico, geralmente na faixa de 0.8 ~ 0.95

K2 — Fator de utilização de energia operacional, 0.7 ~ 0.85

p — consumo unitário de fusão em forno elétrico (kWh/t)

Tomemos como exemplo um forno de fusão por indução de frequência intermediária de 10t equipado com uma fonte de alimentação sólida inversora paralela de ponte completa de 2500kW controlada por silício (SCR) produzida pelo Instituto de Engenharia Mecânica e Elétrica como exemplo. O consumo unitário de fusão p indicado nas especificações técnicas é de 520 kWh/t, e o fator de utilização da potência do forno elétrico O valor de K1 pode chegar a 0.9, e o valor do fator de utilização da potência operacional K2 é tomado como 0.85. A produtividade do forno elétrico pode ser obtida como:

N = P·K1·K2 / p = 2500·0.9·0.85 / 520 = 3.68 (t/h)

Deve-se ressaltar que alguns usuários confundem o significado de taxa de fusão e produtividade, e os consideram como o mesmo significado. Eles não consideraram o coeficiente de utilização de energia do forno elétrico K1 e o coeficiente de utilização de energia operacional K2. O resultado desse cálculo seria N = 2500/520 = 4.8 (t/h). O forno elétrico selecionado desta forma não pode atingir a produtividade projetada.