Ein Induktionsofen ist ein Gerät, das das Prinzip der elektromagnetischen Feldinduktion nutzt, um elektrische Energie in Wärmeenergie umzuwandeln und so das Metall zu erhitzen und zu schmelzen. Je nach Aufbau unterscheidet man zwei Arten von Induktionsöfen: Kerninduktionsöfen und kernlose Induktionsöfen.
Der kernlose Induktionsofen zeichnet sich durch hohe Effizienz, Energieeinsparung, geringe Umweltbelastung, einfache Einstellung der Zusammensetzung, einfache Atmosphärenkontrolle, hohe Heizleistung und intermittierenden Betrieb aus. Man unterscheidet zwischen Netzfrequenz-Induktionsöfen (bis 50 Hz), Mittelfrequenz-Induktionsöfen (50 Hz–10.000 Hz) und Hochfrequenz-Induktionsöfen (über 10.000 Hz). In den letzten Jahren hat die Entwicklung und Zuverlässigkeitssteigerung von Hochleistungs-Thyristor-Frequenzumrichtern dazu geführt, dass Mittelfrequenzöfen die Netzfrequenzöfen zunehmend abgelöst haben. Im Vergleich zu Netzfrequenzöfen bieten Mittelfrequenzöfen einen höheren thermischen und elektrischen Wirkungsgrad, kurze Schmelzzeiten, einen geringeren Stromverbrauch und die Möglichkeit zur einfachen Automatisierung. Darüber hinaus geht die Entwicklung von Induktionsöfen in Richtung höherer Kapazitäten und Leistungen, was höhere Anforderungen an die Feuerfestmaterialien stellt.
Die Feuerfestauskleidung ist ein wichtiger Faktor für die Leistung von Induktionsöfen, die Gussqualität sowie die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Produktion und des Betriebs. Um eine qualitativ hochwertige und langlebige Feuerfestauskleidung zu erhalten, müssen die Einsatzbedingungen berücksichtigt werden: (1) Die Dicke der Feuerfestauskleidung ist relativ hoch. Bei dünnen Auskleidungen ist der Temperaturgradient groß. (2) Die elektromagnetische Rührung des flüssigen Metalls im Ofen führt zu mechanischer Erosion der Feuerfestauskleidung. (3) Die Feuerfestauskleidung wird wiederholt abgeschreckt und thermisch beansprucht.
Daher müssen die ausgewählten Feuerfestmaterialien folgende Eigenschaften aufweisen: ausreichend hohe Feuerfestigkeit und Erweichungstemperatur unter Last; gute Temperaturwechselbeständigkeit; keine chemische Reaktion mit Metallen und Schlacke; eine gewisse mechanische Festigkeit bei hohen Temperaturen; gute Isolations- und Wärmedämmeigenschaften; gute Konstruktion, hohe Fülldichte, einfache Sinterung und bequeme Wartung; reichliche Verfügbarkeit von Feuerfestrohstoffen und niedrige Preise. Die Entwicklung von Induktionsöfen ist eng mit dem technologischen Fortschritt bei Feuerfestmaterialien verknüpft. Die Konstruktion von großtechnischen Tiegelinduktionsöfen mit Netzfrequenz beginnt oft mit der Auswahl der Feuerfestmaterialien und der Simulationsprüfung der Ofenauskleidung. Die Auswahl der Ofenauskleidungsmaterialien basiert in jedem Fall auf der Nutzung und Wirtschaftlichkeit des Ofens. Für eine sichere Verbindung mit elektrischen Geräten ist eine möglichst geringe Auskleidungsdicke vorteilhaft, ohne die Lebensdauer zu beeinträchtigen.
Veröffentlichungsdatum: 18. April 2022