Progettazione e costruzione del rivestimento riscaldante dei forni a campana
Panoramica:
I forni a campana sono utilizzati principalmente per la ricottura brillante e il trattamento termico, pertanto si tratta di forni a temperatura variabile intermittente. La temperatura si mantiene generalmente tra 650 e 1100 °C e varia in base ai tempi specificati nel sistema di riscaldamento. In base al carico, i forni a campana si distinguono in due tipologie: forni a campana quadrati e forni a campana rotondi. Le fonti di calore utilizzate nei forni a campana sono principalmente il gas, seguito dall'elettricità e dall'olio leggero. Generalmente, i forni a campana sono costituiti da tre parti: un coperchio esterno, un coperchio interno e una camera di combustione. Il dispositivo di combustione è solitamente posizionato sul coperchio esterno, isolato con uno strato termico, mentre i pezzi da lavorare vengono collocati nel coperchio interno per il riscaldamento e il raffreddamento.
I forni a campana offrono una buona tenuta all'aria, basse dispersioni di calore ed elevata efficienza termica. Inoltre, non necessitano di sportello, meccanismo di sollevamento o altri meccanismi di trasmissione meccanica, il che consente di risparmiare sui costi e li rende ampiamente utilizzati nei forni per il trattamento termico dei pezzi.
I due requisiti più importanti per i materiali di rivestimento dei forni sono la leggerezza e l'efficienza energetica dei rivestimenti riscaldanti.
Problemi comuni con i tradizionali rifrattometri leggerimattoni di argilla o mattoni refrattari leggeriLe strutture includono:
1. I materiali refrattari con un peso specifico elevato (generalmente i mattoni refrattari leggeri standard hanno un peso specifico di 600 kg/m³ o superiore; i materiali refrattari leggeri colabili hanno un peso specifico di 1000 kg/m³ o superiore) richiedono un carico elevato sulla struttura in acciaio del coperchio del forno, pertanto aumentano sia il consumo di acciaio che l'investimento nella costruzione del forno.
2. L'ingombrante copertura esterna influisce sulla capacità di sollevamento e sullo spazio occupato nei reparti di produzione.
3. Il forno a campana funziona a temperature variabili intermittenti e i mattoni refrattari leggeri o i materiali colabili leggeri hanno un'elevata capacità termica specifica, un'elevata conduttività termica e un enorme consumo energetico.
Tuttavia, i prodotti in fibra refrattaria CCEWOOL presentano una bassa conduttività termica, un basso accumulo di calore e una bassa densità volumetrica, che sono i motivi principali del loro ampio utilizzo nei rivestimenti riscaldanti. Le caratteristiche sono le seguenti:
1. Un ampio intervallo di temperature operative e diverse forme di applicazione
Grazie allo sviluppo della produzione e della tecnologia delle fibre ceramiche CCEWOOL, i prodotti in fibra ceramica CCEWOOL hanno raggiunto un livello di serializzazione e funzionalità elevato. In termini di temperatura, i prodotti possono soddisfare i requisiti di diverse temperature, da 600 °C a 1500 °C. In termini di morfologia, i prodotti si sono gradualmente evoluti in una varietà di prodotti sottoposti a lavorazioni secondarie o profonde, passando da prodotti tradizionali come cotone, coperte e feltro a moduli in fibra, pannelli, componenti sagomati, carta, tessuti in fibra e altro ancora. Possono soddisfare pienamente i requisiti dei forni industriali per i prodotti in fibra ceramica in diversi settori.
2. Bassa densità di volume:
La densità volumetrica dei prodotti in fibra ceramica è generalmente compresa tra 96 e 160 kg/m³, pari a circa 1/3 di quella dei mattoni leggeri e 1/5 di quella dei refrattari leggeri colabili. Per i forni di nuova concezione, l'utilizzo di prodotti in fibra ceramica non solo consente di risparmiare acciaio, ma facilita anche le operazioni di carico, scarico e trasporto, promuovendo il progresso della tecnologia dei forni industriali.
3. Capacità termica e accumulo di calore ridotti:
Rispetto ai mattoni refrattari e ai mattoni isolanti, la capacità dei prodotti in fibra ceramica è molto inferiore, circa 1/14-1/13 di quella dei mattoni refrattari e 1/7-1/6 di quella dei mattoni isolanti. Per i forni a campana a funzionamento intermittente, è possibile risparmiare una grande quantità di combustibile non legato alla produzione.
4. Costruzione semplice, breve durata
Grazie all'eccellente elasticità delle coperte e dei moduli in fibra ceramica, è possibile prevedere il grado di compressione, eliminando la necessità di giunti di dilatazione durante la costruzione. Di conseguenza, l'installazione risulta facile e semplice, e può essere eseguita da operai specializzati.
5. Funzionamento senza forno
Grazie all'adozione di un rivestimento interamente in fibra, i forni possono essere riscaldati rapidamente alla temperatura di processo, a condizione che non vi siano ostacoli dovuti ad altri componenti metallici, migliorando notevolmente l'utilizzo effettivo dei forni industriali e riducendo il consumo di combustibile non correlato alla produzione.
6. Conduttività termica molto bassa
La fibra ceramica è una combinazione di fibre con un diametro di 3-5 µm, pertanto presenta una conduttività termica molto bassa. Ad esempio, quando una coperta in fibra ad alto contenuto di alluminio con una densità di 128 kg/m³ raggiunge i 1000 °C sulla superficie calda, il suo coefficiente di scambio termico è di soli 0,22 (W/mK).
7. Buona stabilità chimica e resistenza all'erosione da flusso d'aria:
La fibra ceramica può essere erosa solo da acido fosforico, acido fluoridrico e alcali caldi, ed è stabile ad altri agenti corrosivi. Inoltre, i moduli in fibra ceramica sono realizzati piegando continuamente coperte di fibra ceramica con un determinato rapporto di compressione. Dopo il trattamento superficiale, la resistenza all'erosione eolica può raggiungere i 30 m/s.
Struttura applicativa della fibra ceramica
La struttura di rivestimento comune del coperchio riscaldante
Area del bruciatore del rivestimento riscaldante: adotta una struttura composita di moduli in fibra ceramica CCEWOOL e tappeti in fibra ceramica stratificati. Il materiale dei rivestimenti posteriori può essere di qualità inferiore rispetto al materiale dei moduli a contatto con la superficie calda. I moduli sono disposti a "battaglione di soldati" e fissati con profilati angolari o tramite moduli sospesi.
Il modulo con profilati angolari è la soluzione più semplice da installare e utilizzare, grazie alla sua struttura di ancoraggio semplice e alla capacità di preservare al massimo la planarità del rivestimento del forno.
Zone sopra il bruciatore
Viene adottato un metodo di stratificazione delle coperte in fibra ceramica CCEWOOL. Il rivestimento del forno a strati richiede generalmente da 6 a 9 strati, fissati con viti in acciaio resistente al calore, viti, piastre a sgancio rapido, piastre rotanti e altri elementi di fissaggio. Le coperte in fibra ceramica ad alta temperatura vengono utilizzate a circa 150 mm dalla superficie calda, mentre per le altre parti si utilizzano coperte in fibra ceramica a bassa temperatura. Durante la posa delle coperte, le giunzioni devono essere distanti almeno 100 mm. Le coperte interne in fibra ceramica vengono unite testa a testa per facilitare l'installazione, mentre gli strati sulla superficie calda vengono sovrapposti per garantire l'efficacia della tenuta.
Effetti dell'applicazione del rivestimento in fibra ceramica
Le prestazioni del rivestimento riscaldante dei forni a campana, realizzato con una struttura interamente in fibra, si sono dimostrate eccellenti. Il rivestimento esterno con questa struttura non solo garantisce un isolamento ottimale, ma ne facilita anche l'installazione; si tratta quindi di una soluzione innovativa con un grande potenziale di promozione per i forni di riscaldamento cilindrici.
Data di pubblicazione: 30 aprile 2021











