Projeto e construção do revestimento de aquecimento de fornos tipo sino.
Visão geral:
Os fornos tipo sino são usados principalmente para recozimento brilhante e tratamento térmico, sendo, portanto, fornos de temperatura variável intermitente. A temperatura geralmente se mantém entre 650 e 1100 °C, variando conforme o tempo especificado no sistema de aquecimento. De acordo com a carga, existem dois tipos de fornos tipo sino: o forno tipo sino quadrado e o forno tipo sino redondo. As fontes de calor dos fornos tipo sino são principalmente gás, seguidas por eletricidade e óleo leve. Geralmente, os fornos tipo sino são compostos por três partes: uma tampa externa, uma tampa interna e um forno. O dispositivo de combustão geralmente é instalado na tampa externa, isolada com uma camada térmica, enquanto as peças são colocadas na tampa interna para aquecimento e resfriamento.
Os fornos tipo sino possuem boa estanqueidade ao ar, baixa perda de calor e alta eficiência térmica. Além disso, não necessitam de porta, mecanismo de elevação ou outros mecanismos de transmissão mecânica, o que reduz custos e os torna amplamente utilizados em fornos de tratamento térmico de peças.
Dois requisitos essenciais para materiais de revestimento de fornos são a leveza e a eficiência energética das coberturas de aquecimento.
Problemas comuns com refratários leves tradicionaistijolos de concreto armado ou concreto leve moldadoAs estruturas incluem:
1. Materiais refratários com alta densidade (geralmente, tijolos refratários leves comuns têm densidade de 600 kg/m³ ou mais; concretos refratários leves têm densidade de 1000 kg/m³ ou mais) exigem uma grande carga na estrutura de aço da tampa do forno, aumentando assim tanto o consumo da estrutura de aço quanto o investimento na construção do forno.
2. A cobertura externa volumosa afeta a capacidade de elevação e o espaço disponível nos galpões de produção.
3. O forno tipo sino opera em temperaturas variáveis intermitentes, e os tijolos refratários leves ou o concreto leve moldado apresentam grande capacidade térmica específica, alta condutividade térmica e enorme consumo de energia.
No entanto, os produtos de fibra refratária CCEWOOL apresentam baixa condutividade térmica, baixa capacidade de armazenamento de calor e baixa densidade volumétrica, que são os principais motivos para sua ampla aplicação em coberturas de aquecimento. As características são as seguintes:
1. Ampla faixa de temperatura operacional e diversas formas de aplicação.
Com o desenvolvimento da produção e da tecnologia de fibra cerâmica CCEWOOL, os produtos de fibra cerâmica CCEWOOL alcançaram serialização e funcionalização. Em termos de temperatura, os produtos atendem aos requisitos de diferentes temperaturas, variando de 600 °C a 1500 °C. Em termos de morfologia, os produtos desenvolveram gradualmente uma variedade de produtos de processamento secundário ou profundo, desde algodão tradicional, mantas e feltro, até módulos de fibra, placas, peças com formatos especiais, papel, têxteis de fibra e assim por diante. Eles atendem plenamente aos requisitos de fornos industriais para produtos de fibra cerâmica em diversos setores.
2. Densidade de pequeno volume:
A densidade volumétrica dos produtos de fibra cerâmica é geralmente de 96 a 160 kg/m³, o que corresponde a cerca de 1/3 da densidade dos tijolos leves e 1/5 da densidade dos concretos refratários leves. Para o forno de novo projeto, o uso de produtos de fibra cerâmica não só permite economizar aço, como também facilita o carregamento, descarregamento e transporte, impulsionando o progresso na tecnologia de fornos industriais.
3. Baixa capacidade térmica e armazenamento de calor:
Em comparação com tijolos refratários e isolantes, a capacidade dos produtos de fibra cerâmica é muito menor, cerca de 1/14 a 1/13 da dos tijolos refratários e 1/7 a 1/6 da dos tijolos isolantes. Para o forno tipo sino de operação intermitente, é possível economizar uma grande quantidade de combustível não relacionado à produção.
4. Construção simples, período curto
Como as mantas e módulos de fibra cerâmica possuem excelente elasticidade, a quantidade de compressão pode ser prevista, não havendo necessidade de juntas de dilatação durante a construção. Consequentemente, a construção é fácil e simples, podendo ser realizada por trabalhadores qualificados.
5. Funcionamento sem forno
Ao adotar o revestimento integral em fibra, os fornos podem ser aquecidos rapidamente até a temperatura de processo, caso não sejam restringidos por outros componentes metálicos, o que melhora significativamente a utilização eficiente dos fornos industriais e reduz o consumo de combustível não relacionado à produção.
6. Condutividade térmica muito baixa
A fibra cerâmica é uma combinação de fibras com diâmetro de 3 a 5 µm, o que lhe confere uma condutividade térmica muito baixa. Por exemplo, quando uma manta de fibra de alumínio com alta densidade de 128 kg/m³ atinge 1000 °C em sua superfície aquecida, seu coeficiente de transferência de calor é de apenas 0,22 W/µK.
7. Boa estabilidade química e resistência à erosão por fluxo de ar:
A fibra cerâmica só pode ser corroída por ácido fosfórico, ácido fluorídrico e álcalis quentes, sendo estável a outros meios corrosivos. Além disso, os módulos de fibra cerâmica são fabricados dobrando-se continuamente mantas de fibra cerâmica a uma determinada taxa de compressão. Após o tratamento da superfície, a resistência à erosão eólica pode atingir 30 m/s.
Estrutura de aplicação da fibra cerâmica
A estrutura de revestimento comum da cobertura de aquecimento
A área do queimador da cobertura de aquecimento adota uma estrutura composta de módulos de fibra cerâmica CCEWOOL e mantas de fibra cerâmica em camadas. O material das mantas de revestimento traseiro pode ser de qualidade inferior ao material dos módulos em camadas da superfície quente. Os módulos são dispostos em forma de "batalhão de soldados" e fixados com cantoneiras ou suspensos.
O módulo de cantoneira é a forma mais fácil de instalação e utilização, pois possui uma estrutura de ancoragem simples e protege ao máximo a planicidade do revestimento do forno.
Áreas acima do queimador
Adota-se um método de revestimento em camadas com mantas de fibra cerâmica CCEWOOL. O revestimento em camadas do forno geralmente requer de 6 a 9 camadas, fixadas por parafusos de aço resistentes ao calor, parafusos comuns, buchas de aperto rápido, buchas giratórias e outros elementos de fixação. Mantas de fibra cerâmica de alta temperatura são utilizadas a cerca de 150 mm da superfície quente, enquanto as demais partes utilizam mantas de fibra cerâmica de baixa temperatura. Ao instalar as mantas, as juntas devem ter um espaçamento mínimo de 100 mm. As mantas de fibra cerâmica internas são unidas topo a topo para facilitar a montagem, e as camadas na superfície quente são sobrepostas para garantir a vedação.
Efeitos da aplicação de revestimento de fibra cerâmica
Os efeitos da estrutura de fibra integral da cobertura de aquecimento dos fornos tipo sino permaneceram muito bons. A cobertura externa que adota essa estrutura não só garante um excelente isolamento, como também facilita a construção; portanto, trata-se de uma nova estrutura com grande potencial de desenvolvimento para fornos de aquecimento cilíndricos.
Data da publicação: 30 de abril de 2021











