Diseño y construcción del revestimiento calefactor de hornos de campana.
Descripción general:
Los hornos de campana se utilizan principalmente para el recocido brillante y el tratamiento térmico, por lo que son hornos de temperatura variable intermitente. La temperatura se mantiene generalmente entre 650 y 1100 °C y varía según el tiempo especificado en el sistema de calentamiento. Según la carga de los hornos de campana, existen dos tipos: el horno de campana cuadrada y el horno de campana redonda. Las fuentes de calor de los hornos de campana son principalmente gas, seguido de electricidad y fueloil ligero. Generalmente, los hornos de campana constan de tres partes: una cubierta exterior, una cubierta interior y un horno. El dispositivo de combustión suele estar ubicado en la cubierta exterior, aislada con una capa térmica, mientras que las piezas de trabajo se colocan en la cubierta interior para su calentamiento y enfriamiento.
Los hornos de campana ofrecen un buen sellado hermético, bajas pérdidas de calor y una alta eficiencia térmica. Además, al no requerir puerta, mecanismo de elevación ni otros mecanismos de transmisión mecánica, permiten ahorrar costes y se utilizan ampliamente en hornos de tratamiento térmico de piezas.
Los dos requisitos más importantes para los materiales de revestimiento de hornos son el peso ligero y la eficiencia energética de las cubiertas de calefacción.
Problemas comunes con los refractores ligeros tradicionalesladrillos de hormigón o hormigón ligero moldeableLas estructuras incluyen:
1. Los materiales refractarios con una alta densidad (generalmente, los ladrillos refractarios ligeros regulares tienen una densidad de 600 kg/m³ o más; el hormigón refractario ligero tiene 1000 kg/m³ o más) requieren una gran carga sobre la estructura de acero de la tapa del horno, por lo que aumentan tanto el consumo de la estructura de acero como la inversión en la construcción del horno.
2. La voluminosa cubierta exterior afecta la capacidad de elevación y el espacio disponible en los talleres de producción.
3. El horno de tipo campana funciona a temperaturas variables intermitentes, y los ladrillos refractarios ligeros o el hormigón moldeable ligero tienen una gran capacidad calorífica específica, una alta conductividad térmica y un enorme consumo de energía.
Sin embargo, los productos de fibra refractaria CCEWOOL tienen una baja conductividad térmica, baja capacidad de almacenamiento de calor y baja densidad volumétrica, que son las razones clave para su amplia aplicación en cubiertas calefactoras. Las características son las siguientes:
1. Amplio rango de temperatura de funcionamiento y diversas formas de aplicación.
Gracias al desarrollo de la tecnología y la producción de fibra cerámica de CCEWOOL, sus productos han alcanzado la serialización y la funcionalización. En cuanto a la temperatura, pueden soportar temperaturas que van desde los 600 °C hasta los 1500 °C. En cuanto a su morfología, han evolucionado gradualmente, ofreciendo una variedad de productos de procesamiento secundario o avanzado, desde algodón, mantas y fieltro tradicionales hasta módulos de fibra, paneles, piezas con formas especiales, papel, textiles de fibra, entre otros. Estos productos cumplen plenamente con los requisitos de los hornos industriales para productos de fibra cerámica en diversos sectores.
2. Baja densidad volumétrica:
La densidad volumétrica de los productos de fibra cerámica suele ser de 96 a 160 kg/m³, lo que equivale aproximadamente a un tercio de la de los ladrillos ligeros y a un quinto de la del hormigón refractario ligero. En los hornos de nuevo diseño, el uso de productos de fibra cerámica no solo permite ahorrar acero, sino que también facilita la carga, descarga y transporte, impulsando así el progreso en la tecnología de hornos industriales.
3. Baja capacidad calorífica y de almacenamiento de calor:
En comparación con los ladrillos refractarios y los ladrillos aislantes, la capacidad de los productos de fibra cerámica es mucho menor, aproximadamente entre 1/14 y 1/13 de los ladrillos refractarios y entre 1/7 y 1/6 de los ladrillos aislantes. Para el horno de campana de funcionamiento intermitente, se puede ahorrar una gran cantidad de combustible no relacionado con la producción.
4. Construcción sencilla, período corto
Gracias a la excelente elasticidad de las mantas y módulos de fibra cerámica, se puede predecir la compresión y no es necesario dejar juntas de dilatación durante la construcción. En consecuencia, la instalación es sencilla y puede ser realizada por trabajadores cualificados.
5. Funcionamiento sin horno
Al adoptar el revestimiento de fibra integral, los hornos pueden calentarse rápidamente a la temperatura del proceso si no están restringidos por otros componentes metálicos, lo que mejora enormemente la utilización eficaz de los hornos industriales y reduce el consumo de combustible no relacionado con la producción.
6. Muy baja conductividad térmica
La fibra cerámica es una combinación de fibras con un diámetro de 3 a 5 µm, por lo que tiene una conductividad térmica muy baja. Por ejemplo, cuando una manta de fibra de aluminio de alta densidad (128 kg/m³) alcanza los 1000 ℃ en su superficie caliente, su coeficiente de transferencia de calor es de tan solo 0,22 (W/MK).
7. Buena estabilidad química y resistencia a la erosión por el flujo de aire:
La fibra cerámica solo se erosiona en ácido fosfórico, ácido fluorhídrico y álcalis calientes, y es estable frente a otros medios corrosivos. Además, los módulos de fibra cerámica se fabrican mediante el plegado continuo de mantas de fibra cerámica con una determinada relación de compresión. Tras el tratamiento superficial, la resistencia a la erosión eólica puede alcanzar los 30 m/s.
Estructura de aplicación de la fibra cerámica
La estructura de revestimiento común de la cubierta de calefacción
La zona de combustión de la cubierta calefactora adopta una estructura compuesta por módulos de fibra cerámica CCEWOOL y alfombras de fibra cerámica en capas. El material de las mantas de revestimiento posterior puede ser de un grado inferior al del material de los módulos de la superficie caliente. Los módulos están dispuestos en forma de "batallón" y fijados con perfiles angulares o módulos suspendidos.
El módulo de ángulo de hierro es la forma más sencilla de instalación y uso, ya que cuenta con una estructura de anclaje simple y puede proteger al máximo la planitud del revestimiento del horno.
Áreas sobre el quemador
Se adopta un método de capas para las mantas de fibra cerámica CCEWOOL. El revestimiento del horno generalmente requiere de 6 a 9 capas, fijadas con tornillos de acero resistentes al calor, tornillos, tarjetas de liberación rápida, tarjetas giratorias y otras piezas de fijación. Se utilizan mantas de fibra cerámica de alta temperatura a unos 150 mm de la superficie caliente, mientras que en las demás partes se utilizan mantas de fibra cerámica de baja calidad. Al colocar las mantas, las juntas deben estar separadas por al menos 100 mm. Las mantas de fibra cerámica internas se unen a tope para facilitar la construcción, y las capas en la superficie caliente se superponen para garantizar el sellado.
Efectos de la aplicación del revestimiento de fibra cerámica
Los efectos de la estructura de fibra integral de la cubierta de calefacción de los hornos de campana han sido muy positivos. La cubierta exterior que adopta esta estructura no solo garantiza un excelente aislamiento, sino que también facilita la instalación; por lo tanto, se trata de una nueva estructura con gran potencial para la promoción de hornos de calefacción cilíndricos.
Fecha de publicación: 30 de abril de 2021
