Wuxi Wondery Industry Equipment Co., Ltd

I. Latar Belakang Proyek dan Penentuan Posisi Aplikasi Peralatan Studi kasus ini melibatkan stasiun pemanas ladle yang digunakan untuk memanaskan lapisan ladle setelah perbaikan dan sebelum menerima logam cair. Fungsi inti dari peralatan ini adalah untuk menyediakan pemanasan lapisan yang mulus dan terkontrol sebelum pengecoran, untuk menstabilkan rezim suhu pengecoran, mengurangi kehilangan logam, dan memastikan pengulangan proses. Lingkungan operasi adalah bengkel industri, yang membutuhkan operasi yang stabil di berbagai siklus pemanasan. Stasiun ini dirancang untuk menampung ladle berbentuk kerucut dengan kapasitas baja cair 1 ton. Ladle memiliki diameter atas internal 500 mm, diameter bawah internal 410 mm, dan kedalaman 900 mm; diameter atas eksternal adalah 770 mm, dan ketinggian keseluruhan adalah 1.050 mm. Dimensi ini menetapkan kondisi batas geometris untuk susunan elemen pemanas dan desain struktural stasiun – rongga internal berbentuk kerucut berarti jarak radial elemen pemanas bervariasi di sepanjang arah ketinggian, sehingga menghalangi susunan konvensional yang digunakan untuk ruang tungku silinder berdiameter sama. II. Persyaratan Parameter Teknis Sistem Pemanasan Peralatan ini membutuhkan pemanasan listrik dengan daya terpasang total tidak kurang dari 30 kW. Elemen pemanas adalah tipe resistansi, yang diperlukan untuk menahan operasi jangka panjang suhu tinggi dan pembebanan termal siklik. Suhu pemanasan maksimum harus tidak kurang dari 800°C, dan suhu elemen pemanas harus melebihi suhu kerja lapisan untuk memastikan intensitas perpindahan panas yang cukup tanpa pemanasan berlebih yang terlokalisasi. Ada kendala yang melekat di antara parameter-parameter ini: suhu target lapisan 800°C berarti suhu permukaan elemen pemanas harus dijaga pada tingkat yang lebih tinggi untuk menciptakan perbedaan perpindahan panas radiatif yang efektif. Jika beban permukaan elemen diatur terlalu tinggi, intensitas perpindahan panas meningkat tetapi umur elemen di bawah pembebanan termal siklik berkurang; jika diatur terlalu rendah, waktu pemanasan diperpanjang. Oleh karena itu, pemilihan material elemen dan desain beban permukaan merupakan pertukaran teknis inti dari proyek ini. III. Persyaratan Keseragaman dan Akurasi Kontrol Suhu Persyaratan teknis menentukan dua indikator suhu: akurasi kontrol stabilitas suhu sistem minimal ±10°C, dan perbedaan suhu internal ladle tidak melebihi 50°C. Pemanasan permukaan dalam ladle yang seragam diperlukan di sepanjang ketinggian penuh, yang berarti jenis dan posisi susunan elemen pemanas harus dipilih secara khusus bersama dengan geometri ladle kerucut untuk meminimalkan gradien suhu. Tantangan desain yang dihadirkan oleh struktur kerucut adalah bahwa bagian bawah memiliki diameter yang lebih kecil sementara bagian atas memiliki diameter yang lebih besar. Jika elemen batang lurus yang digantung secara vertikal digunakan, jarak antara bagian bawah dan lapisan akan lebih besar daripada di bagian atas, menghasilkan intensitas perpindahan panas radiatif yang tidak mencukupi di bagian bawah. Oleh karena itu, elemen mungkin memerlukan susunan segmen atau geometri non-standar untuk mengkompensasi perbedaan geometris ini. Sistem kontrol harus mampu beroperasi secara otomatis sesuai dengan kurva pemanasan yang diberikan, dan juga memungkinkan kontrol manual parameter utama. Kontrol suhu dicapai melalui pemantauan termokopel waktu nyata, dengan parameter waktu nyata ditampilkan pada panel operasi. Pemanasan lapisan harus mulus dan terkontrol, menghilangkan perubahan suhu yang tiba-tiba – persyaratan ini menunjukkan fungsi pembatasan laju pemanasan, yang berarti sistem kontrol membutuhkan kemampuan kontrol kemiringan daripada regulasi suhu on-off sederhana. IV. Persyaratan Desain Struktural dan Keselamatan Unit pemanas harus dapat dimasukkan ke dalam interior ladle dan dikunci pada posisi kerja. Elemen pemanas harus memiliki struktur pelindung untuk mencegah kerusakan mekanis dan kontak dengan lapisan, seperti jaring pelindung baja tahan panas atau selubung pelindung. Persyaratan ini berasal dari kondisi operasi aktual: selama pengangkatan dan pemosisian ladle, ada penyimpangan posisi, dan tanpa perlindungan, elemen dapat rusak akibat benturan dengan lapisan atau dinding ladle. Rute kabel dan titik sambungan harus dibuat dari bahan tahan suhu tinggi yang cocok untuk operasi suhu tinggi. Struktur peralatan harus memfasilitasi pemeliharaan, memungkinkan penggantian elemen pemanas tanpa pembongkaran total – indikator ketersediaan penting, karena elemen pemanas adalah bahan habis pakai periodik dan kemudahan penggantian secara langsung memengaruhi waktu henti peralatan. Persyaratan keselamatan meliputi perangkat perlindungan hubung singkat, beban berlebih, dan kebocoran, serta fungsi berhenti darurat, perlindungan suhu berlebih, dan interlock kondisi abnormal. Area berbahaya harus memiliki pelindung struktural untuk mencegah masuknya personel secara tidak sengaja. Peralatan harus diarde sesuai kode, tanpa bagian yang dapat diakses saat dialiri listrik dalam kondisi operasi normal. Cakupan perlindungan mencakup tiga kategori risiko: cedera arus listrik, cedera suhu tinggi, dan cedera dari bagian peralatan yang bergerak dan berputar. V. Adaptabilitas Lingkungan dan Kondisi Pasokan Daya Peralatan ditenagai oleh AC 380V, 50Hz. Rentang suhu lingkungan operasi adalah +5°C hingga +40°C. Struktur peralatan harus tahan terhadap debu, getaran, dan faktor lain yang khas dari kondisi produksi metalurgi. Persyaratan lingkungan ini memberikan batasan pada peringkat perlindungan dan metode pendinginan kabinet kontrol listrik – lingkungan debu dan getaran bengkel metalurgi tidak cocok untuk struktur pendingin terbuka konvensional. VI. Lingkup Pasokan dan Persyaratan Dokumentasi Lingkup pasokan mencakup stasiun pemanas lengkap, yang terdiri dari elemen pemanas, kabinet kontrol, sistem pengukuran suhu, dan kabel penghubung. Kelengkapan pasokan harus memastikan peralatan dapat segera dioperasikan tanpa pengadaan komponen utama tambahan. Dokumentasi teknis meliputi manual operasi, diagram skematik listrik, gambar rakitan umum, dan instruksi pemasangan, yang cukup untuk memastikan operasi dan pemeliharaan peralatan yang aman. VII. Masa Pakai dan Persyaratan Dukungan Teknis Masa garansi tidak kurang dari 12 bulan sejak tanggal pengoperasian. Selama masa garansi, kerusakan dan cacat yang disebabkan oleh produsen akan diperbaiki oleh pemasok. Di bawah kondisi operasi yang sesuai, masa pakai peralatan tidak kurang dari 5 tahun. Peralatan harus mencapai suhu pemanasan yang ditetapkan dalam waktu proses yang wajar yang disepakati dengan pelanggan, dan memastikan stabilitas parameter di berbagai siklus pemanasan untuk operasi proses yang dapat diulang. Sistem kontrol harus memiliki keandalan tinggi dan ketahanan terhadap gangguan industri. Lingkup dukungan teknis meliputi konsultasi teknis operasional, rekomendasi pengaturan mode peleburan, dan bantuan teknis dalam kondisi darurat

I. Latar belakang proyek dan spesifikasi peralatan Studi kasus ini melibatkan tungku pemadam cepat paduan aluminium vertikal dengan zona kerja efektif 1200×1200×1100 mm (diameter × tinggi).Ini adalah tungku pemanasan resistansi yang dioperasikan siklus terutama digunakan untuk pengolahan larutan dan cepat meredakan castings paduan aluminium dan pelatPeralatan ini memiliki daya nominal 135 kW, tegangan nominal 380V tiga fase 50Hz, dan suhu nominal 650 °C dengan suhu operasi yang dapat disesuaikan. Posisi struktur peralatan ini berbeda dari tungku pemadam kotak konvensional: benda kerja digantung di dalam tungku,dan tangki pemadam terletak tepat di bawah tubuh tungkuSetelah pintu tungku dibuka, benda kerja dapat jatuh langsung ke dalam air ∙ tata letak vertikal ini adalah dasar fisik untuk mencapai transfer cepat. II. Kontrol suhu dan desain zonasi Sistem kontrol suhu menggunakan arsitektur dua tingkat. tingkat atas adalah layar sentuh 10 inci yang bertanggung jawab untuk pengaturan terpusat, kontrol, pemantauan, rekaman,dan penyimpanan kurva proses pengolahan panasTingkat bawah menggunakan pengontrol suhu industri PID Eurotherm 3504 dengan akurasi kontrol ± 1 °C dan keseragaman suhu tungku dalam ± 3 °C selama tahap penyimpanan. Zona pemanasan dikonfigurasi sebagai 2 zona yang terhubung dalam konfigurasi bintang.Alarm suhu tinggi suara dan visual, dan pemotongan arus otomatis. Pengatur suhu memiliki fungsi penyesuaian diri online yang menghitung parameter PID optimal berdasarkan karakteristik termal sebenarnya dari tungku,tingkat pemanasan penyeimbangan terhadap overshoot. III. Konfigurasi lapisan tungku dan elemen pemanas Lapisan tungku menggunakan kapas serat tahan api standar, dengan kedua dinding dan atap dibangun sebagai struktur serat sepenuhnya dengan ketebalan isolasi total tidak kurang dari 240 mm.Blok serat dilipat mengalami pra-kompresi sekunder sebelum pemasangan, mencapai kepadatan kompresi tidak kurang dari 230 kg/m3, dan diikat ke cangkang atap tungku dengan batang bulat baja tahan karat.,Stabilitas termal yang baik, dan ketahanan kelelahan termal. Elemen pemanas adalah strip tahan paduan 0Cr25Al5, ditekan dengan cetakan khusus untuk menghindari kerusakan pengolahan.memungkinkan perawatan dan penggantian yang nyaman dan cepat. Selama pemasangan, washer keramik ditempatkan di antara dinding serat dan strip resistensi untuk mencegah kontak langsung antara permukaan serat dan strip,dengan demikian meningkatkan disipasi panas dari stripKedua sekrup keramik dan washer terbuat dari bahan alumina tinggi dan sinter pada suhu tinggi untuk memastikan kekuatan yang cukup dan umur layanan.Strip resistensi digantung di sekitar ruang tungku, yang memfasilitasi disipasi panas dan sirkulasi aliran udara.6 W/cm2 ¢ nilai di bawah batas desain konvensional untuk pita resistensi, dimaksudkan untuk memperpanjang umur layanan elemen di bawah siklus pemanasan dan pendinginan yang sering. IV. Sirkulasi Udara Panas dan Sistem Panduan Udara Sebuah kipas sirkulasi tahan suhu tinggi dengan nominal 7,5 kW dipasang di atap tungku.dengan bantalan pendingin udara untuk mengakomodasi lingkungan atap suhu tinggi. Kap air panduan memaksimalkan komponen longitudinal dari gaya sentrifugal yang dihasilkan oleh kipas, menekan udara panas ke bawah.Udara kemudian melewati benda kerja dan ditarik kembali ke inlet kipas dari bawah, membentuk lingkaran sirkulasi tertutup.Jalur aliran udara ini memastikan keseragaman medan suhu dalam ruang tungku dan merupakan desain pendukung untuk metode pemuatan suspensi , memungkinkan aliran udara untuk melewati. V. Bahan Pengangkatan Keranjang dan Mekanisme Penguncian Pintu Tungku Mekanisme pengangkat keranjang bahan terdiri dari lilin listrik, rantai pengangkat cincin, dan blok katrol.Pencet adalah unit kontrol listrik dua kecepatan dengan kecepatan tali hingga 18 meter per menit, memenuhi persyaratan untuk cepat turun ke dalam air; fase naik menggunakan kecepatan lambat untuk mengurangi dampak inersia ketika benda kerja dan keranjang memasuki tungku.Winch memiliki kontrol inching dan perangkat self-locking, yang memungkinkan untuk berhenti di posisi apapun. Mengingat lingkungan tungku suhu tinggi, rantai cincin 16Mn digunakan. Sistem roda dipasang di bagian atas tubuh tungku,terdiri dari 4 katrol dan 4 set bantalan, memastikan pengangkatan dan pengurangan keranjang yang lancar. Pintu tungku terletak di bagian bawah badan tungku dan bergerak secara lateral, dengan rel panduan di sisi untuk menjaga gerakan horizontal.Saat menutup, silinder mendorong pintu ke posisi tertutup dan terus menerapkan tekanan, mengangkat pintu ke atas melalui mekanisme tuas di sisi untuk menekan erat terhadap tubuh tungku.Mekanisme angkat dan mekanisme pintu tungku saling terkunci: mekanisme pengangkat hanya dapat dihidupkan dan dioperasikan setelah pintu tungku terbuka sepenuhnya (di mana daya elemen pemanas telah dipotong).Logika interlock ini mencegah kerusakan peralatan dari kesalahan operasi ketika pintu tidak terbuka. VI. Waktu Transfer Pemadam dan Tangki Pemadam Waktu transfer pemadaman didefinisikan sebagai waktu dari pembukaan pintu tungku hingga pencelupan penuh benda kerja dalam air, dengan persyaratan desain tidak lebih dari 10 detik.Parameter ini sangat penting untuk proses pengolahan larutan paduan aluminium., semakin tinggi laju pendinginan melalui rentang sensitif kepanasan, dan semakin baik efek penguatan penuaan. Tangki pemadam adalah konstruksi yang bergerak, digerakkan oleh motor 2,2 kW. Dua pompa sirkulasi 3 kW dipasang di tangki untuk terus-menerus menggerakkan air selama pemadam,menjaga suhu air yang seragam dan mempercepat transfer panas dari permukaan benda kerja. Tangki dilas dari pelat baja tebal 5 mm dan diuji untuk kedap air. gerobak mobile dilas dari 12 # saluran baja,dengan bagian depan berfungsi sebagai area meja kerja rangka material dan bagian belakang sebagai tangki air, dengan tiga set roda (satu set adalah roda penggerak). VII. Urutan Tindakan Proses Urutan tindakan peralatan lengkap adalah sebagai berikut: manual loading → quenching cart moves to below the furnace body → furnace door opens → material frame lifting mechanism descends → manual hooking → material frame rises → furnace door closes → heating and holding according to process time → solution treatment ends → stirring water pump starts → furnace door opens → material frame descends → material frame rapidly enters water for quenching → material frame rises → quenching cart exits → material frame descends → manual unhooking followed by return to furnace opening → furnace door closes → manual unloading → next cycle begins.

I. Project Background and Equipment Specifications This case study involves a medium frequency induction melting furnace, model WDL-KGPS-500, with a rated capacity of 0.5 tons and a maximum capacity of 0.6 tons, designed for aluminum melting applications. The equipment employs medium frequency induction heating and is equipped with a hydraulic tilting system for molten aluminum discharge. The most notable configuration feature of this equipment is its grid compatibility scheme: the power supply side is fed at 440V/3P/60Hz, while the medium frequency power supply input voltage is specified at 380V. This means the equipment is intended for 60Hz grid regions (such as South Korea, parts of Central and South America, and the Middle East), requiring a transformer or voltage adaptation unit either inside or external to the power supply cabinet to step down the 440V grid voltage to 380V before feeding the medium frequency power supply. This dual adaptation of both voltage and frequency is a parameter that must be confirmed upfront during the electrical design phase for export projects. II. KGPS Medium Frequency Power Supply System The power supply system adopts the KGPS thyristor-based medium frequency power supply, with a rated power of 400 kW, a medium frequency output voltage of 2400 volts, and an output frequency of 1000 Hz. The power factor exceeds 0.9, and the startup success rate is 100%. The rectifier section is a three-phase full-controlled bridge with a three-phase six-pulse rectifier structure and a parallel-connected inverter. The control circuit employs an eighth-generation digital circuit board architecture, featuring wide frequency range adaptability, constant power control, swept-frequency zero-pressure soft start, and dual closed-loop voltage-current feedback. The swept-frequency zero-pressure startup means the system automatically scans frequencies during startup, establishing medium frequency oscillation upon finding the load resonant point – avoiding the sensitivity to load parameter variations inherent in separate-excitation startup methods. The protection system encompasses overcurrent, overvoltage, undercurrent, undervoltage, water loss, and phase-loss conditions. When any protection parameter exceeds the set threshold, the system automatically blocks pulse output and disconnects the main circuit power. The power supply cabinet panel includes full voltage, current, and power readings along with operating status indicators. The capacitor cabinet provides medium frequency parallel compensation, reducing reactive power transmission losses on the distribution lines. The capacitor bank capacity is matched to the resonant frequency of the induction coil, ensuring operation near the resonant point under rated conditions. III. Induction Coil Design and Magnetic Yoke Shielding The induction coil is the core energy conversion component, constructed from T2/TU1 copper with a wall thickness of 4 mm. When energized, the coil generates a 1000 Hz alternating magnetic field that induces eddy currents in the metal charge within the furnace hearth, generating heat. The coil design is based on electromagnetic field principles and verified through dedicated computer software, with the deviation between actual operating power and design power controlled within 5%. Turn-to-turn insulation is processed using advanced insulation techniques, with dedicated clamping technology reducing axial vibration of the coil. The coil inner wall is sprayed with imported high-temperature-resistant insulating materials, and a furnace lining leakage alarm system is installed – when molten aluminum seeps into the coil layer, the system detects it early and signals the condition, preventing furnace breakout incidents. A refractory coating of 10 to 15 mm thickness is applied to the inner surface of the coil, serving both to facilitate furnace lining construction and to prevent thermal deformation of the lining. The magnetic yokes are of crescent profile construction, laminated from cold-rolled silicon steel sheets and clamped with stainless steel splints. The contact surface between the yoke and the coil outer surface is curved, providing face contact rather than line contact, achieving better clamping efficiency and reduced magnetic flux leakage. The silicon steel sheets are reinforced with dedicated splints rather than through-bolts, maximizing the effective magnetic area and reducing localized heating. The magnetic yokes simultaneously shield magnetic flux leakage, prevent furnace body heating, and support and secure the induction coil. IV. Hydraulic Tilting System Furnace tilting is driven by a hydraulic system with two cylinders arranged on both sides of the furnace body for lifting, with furnace return accomplished by gravity. The hydraulic station is equipped with dual motors and dual pumps – one in service and one on standby, with automatic switching capability. The fuel tank is fully enclosed and welded to prevent hydraulic oil leakage. The tilting angle range is 0 to 95 degrees, with smooth operation without shock or creeping, adjustable speed, and the ability to hold at any position. Tilt operation is controlled via manual valves, suitable for casting processes requiring precise control of molten aluminum pouring volume. V. Crucible Mold and Lining Formation A configuration detail of this equipment is that it supplies a crucible mold rather than a finished graphite crucible. The crucible mold is formed from 3 mm iron plate and is used to control the shape and volume positioning of the refractory lining during formation. The user must select the lining material and ramming/sintering method according to the specific metal being melted and the casting process – a difference at the user operation level compared to solutions that directly supply finished graphite crucibles. The positioning function of the crucible mold ensures dimensional consistency of the lining cavity, thereby maintaining the coupling distance between the furnace hearth and the induction coil stable within the design range. VI. Water Cooling System and Cooling Cables The water-cooled cables are constructed from TU1 multi-strand oxygen-free copper wire, sheathed in high-strength fire-resistant rubber tubing, with cold-formed connectors ensuring contact resistance and tensile strength. The power supply side requires a cooling water flow rate of no less than 8 m³/h, while the furnace body side requires no less than 12 m³/h. The outlet water temperature on the power supply side must not exceed 35°C, and on the furnace body side must not exceed 45°C, with inlet water pressure maintained between 0.15 and 0.35 MPa. The water cooling system employs a fully enclosed circulating cooling method using soft water as the circulating medium. The core advantage of soft water circulation lies in avoiding overheating damage to the power supply, thyristors, capacitors, IGBT modules, and induction coil caused by scale deposition; additionally, soft water contains no ionic conductive components, so cooling components will not be damaged by electrolysis. The system requires no water pool or cooling tower, occupies minimal floor space, and has low makeup water consumption. The cooling system consists of three parts: main machine, water tank, and control box. The main machine includes the housing, copper cooler, exhaust system, spray system, water separator, collecting annulus, and spray pump. The water tank includes the main pump (one in service, one standby), stainless steel water tank, electrical cabinet, temperature control system, and pressure control system. The control box enables remote operation of the water cooling system, displaying water temperature and allowing setup of delayed operation after work hours.