أفران على شكل جرس

ملخص:
تُستخدم أفران الجرس بشكل رئيسي في التلدين اللامع والمعالجة الحرارية، لذا فهي أفران متقطعة ذات درجات حرارة متغيرة. تتراوح درجة الحرارة غالبًا بين 650 و1100 درجة مئوية، وتتغير مع مرور الوقت المحدد في نظام التسخين. بناءً على حمل أفران الجرس، يوجد نوعان: فرن الجرس المربع وفرن الجرس الدائري. مصادر الحرارة لأفران الجرس هي في الغالب الغاز، يليه الكهرباء والزيت الخفيف. تتكون أفران الجرس عمومًا من ثلاثة أجزاء: غطاء خارجي، وغطاء داخلي، وموقد. عادةً ما يُوضع جهاز الاحتراق على الغطاء الخارجي المعزول بطبقة حرارية، بينما توضع قطع العمل في الغطاء الداخلي للتسخين والتبريد.

تتميز أفران الجرس بإحكام هواء جيد، وفقدان حرارة منخفض، وكفاءة حرارية عالية. علاوة على ذلك، لا تحتاج إلى باب فرن أو آلية رفع أو آليات نقل ميكانيكية أخرى، مما يوفر التكاليف، ويُستخدم على نطاق واسع في أفران المعالجة الحرارية لقطع العمل.
إن المتطلبين الأكثر أهمية لمواد بطانة الفرن هما الوزن الخفيف وكفاءة الطاقة لأغطية التدفئة.

المشاكل الشائعة مع أجهزة الانكسار خفيفة الوزن التقليديةالطوب الأحمر أو الطوب الخفيف القابل للصبتشمل الهياكل ما يلي:

1. تتطلب المواد الحرارية ذات الجاذبية النوعية الكبيرة (عادةً ما يكون للطوب الحراري الخفيف الوزن العادي جاذبية نوعية تبلغ 600 كجم/م3 أو أكثر؛ ويكون للطوب المصبوب الخفيف 1000 كجم/م3 أو أكثر) حمولة كبيرة على الهيكل الفولاذي لغطاء الفرن، وبالتالي يزداد كل من استهلاك الهيكل الفولاذي والاستثمار في بناء الفرن.

2. يؤثر الغطاء الخارجي الضخم على قدرة الرفع ومساحة الأرضية لورش الإنتاج.

3. يتم تشغيل الفرن على شكل جرس في درجات حرارة متغيرة متقطعة، والطوب الحراري الخفيف أو الصب الخفيف له سعة حرارية نوعية كبيرة، وموصلية حرارية عالية، واستهلاك هائل للطاقة.

ومع ذلك، تتميز منتجات ألياف CCEWOOL المقاومة للحرارة بموصلية حرارية منخفضة، وتخزين حراري منخفض، وكثافة حجم منخفضة، مما يُفسر استخدامها الواسع في أغطية التدفئة. وتتمثل خصائصها فيما يلي:

1. نطاق واسع لدرجات الحرارة التشغيلية وأشكال التطبيق المتنوعة
مع تطور إنتاج وتكنولوجيا ألياف السيراميك CCEWOOL، حققت منتجات ألياف السيراميك CCEWOOL تسلسلاً وظيفياً عالياً. من حيث درجة الحرارة، تلبي المنتجات متطلبات درجات حرارة مختلفة تتراوح بين 600 و1500 درجة مئوية. من حيث الشكل، تطورت المنتجات تدريجياً لتشمل مجموعة متنوعة من منتجات المعالجة الثانوية أو المعالجة العميقة، بدءاً من القطن التقليدي والبطانيات ومنتجات اللباد، وصولاً إلى وحدات الألياف والألواح والقطع ذات الأشكال الخاصة والورق والمنسوجات الليفية، وغيرها. تلبي هذه المنتجات متطلبات الأفران الصناعية لمنتجات ألياف السيراميك في مختلف الصناعات.
2. كثافة الحجم الصغيرة:
تتراوح كثافة حجم منتجات ألياف السيراميك عادةً بين 96 و160 كجم/م3، أي ما يعادل ثلث كثافة الطوب الخفيف وخُمس كثافة المواد الحرارية المصبوبة الخفيفة. في الأفران الحديثة التصميم، لا يقتصر استخدام منتجات ألياف السيراميك على توفير الفولاذ فحسب، بل يُسهّل أيضًا عمليات التحميل والتفريغ والنقل، مما يُعزز التقدم في تكنولوجيا الأفران الصناعية.
3. سعة حرارية صغيرة وتخزين الحرارة:
بالمقارنة مع الطوب الحراري والطوب العازل، فإن سعة منتجات الألياف الخزفية أقل بكثير، حيث تتراوح بين ١/١٤ و١/١٣ من الطوب الحراري و١/٧ و١/٦ من الطوب العازل. أما بالنسبة للفرن الجرسي ذي التشغيل المتقطع، فيمكن توفير قدر كبير من استهلاك الوقود غير المرتبط بالإنتاج.
4. بناء بسيط، فترة قصيرة
بفضل مرونة بطانيات ووحدات ألياف السيراميك الممتازة، يُمكن التنبؤ بكمية الضغط، ولا حاجة لترك فواصل تمدد أثناء البناء. ونتيجةً لذلك، يكون البناء سهلاً وبسيطًا، ويمكن إنجازه بسهولة بواسطة عمال ماهرين.
5. التشغيل بدون فرن
من خلال اعتماد بطانة الألياف الكاملة، يمكن تسخين الأفران بسرعة إلى درجة حرارة العملية إذا لم تكن مقيدة بمكونات معدنية أخرى، مما يحسن بشكل كبير الاستخدام الفعال للأفران الصناعية ويقلل من استهلاك الوقود غير المرتبط بالإنتاج.
6. الموصلية الحرارية منخفضة جدًا
ألياف السيراميك عبارة عن مزيج من ألياف يتراوح قطرها بين 3 و5 ميكرومتر، ما يجعلها ذات موصلية حرارية منخفضة جدًا. على سبيل المثال، عندما تصل بطانية من ألياف الألومنيوم عالية الكثافة بكثافة 128 كجم/م3 إلى 1000 درجة مئوية عند سطح ساخن، يكون معامل انتقال الحرارة لها 0.22 (وات/مك) فقط.
7. استقرار كيميائي جيد ومقاومة لتآكل تدفق الهواء:
لا تتآكل ألياف السيراميك إلا في حامض الفوسفوريك وحمض الهيدروفلوريك والقلويات الساخنة، وهي مستقرة في مواجهة الوسائط التآكلية الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، تُصنع وحدات ألياف السيراميك عن طريق طيّ بطانيات ألياف السيراميك باستمرار بنسبة ضغط معينة. بعد معالجة السطح، تصل مقاومة التآكل بفعل الرياح إلى 30 مترًا في الثانية.