I forni vengono utilizzati per la lavorazione ad alta temperatura di materiali industriali e da costruzione. Tali apparecchiature possono avere design, dimensioni e caratteristiche operative diverse. Il tamburo o il forno rotante occupa un posto separato nel segmento, offrendo la possibilità di un'essiccazione efficiente delle materie prime sfuse.
Progettazione unità
I modelli industriali di forni a tamburo sono formati prevalentemente da tubi in acciaio con rivestimento in refrattario in mattoni. Un prerequisito per il layout è garantire la possibilità di rotazione del cilindro attorno al proprio asse a una velocità di 30-250 giri/min. Di conseguenza, maggiore è il diametro del tamburo, minore è la velocità di rotazione. Il movimento è assicurato da un albero fissato su una cremagliera di cuscinetti con rulli in metallo resistente al calore. L'impatto termico è fornito nel processo di combustione dei materiali combustibili (gas, petrolio, benzina o materie prime solide), che viene collocato in una camera separata. In alcune versioni, il forno rotante contiene dispositivi di scambio termico che implementanoprocessi ausiliari di tostatura ed essiccazione.
Principio di funzionamento del forno
Un contenitore cilindrico a forma di tamburo ha una leggera inclinazione rispetto all'orizzontale: questa è la posizione iniziale da cui inizia il movimento. Ma prima dell'accensione, la cavità della struttura viene riempita con materiale di lavoro. Il pezzo viene alimentato attraverso l'ugello superiore del tamburo. Successivamente, l'operatore chiude la struttura e accende il motore elettrico. Durante il funzionamento, il forno rotante abbassa ciclicamente la sostanza agitata, soffiando gas caldi sulla massa. L'immissione dei flussi termici può essere effettuata tramite un focolare esterno, ma nei modelli classici la generazione del gas avviene all'interno del tamburo. Nel secondo caso può essere attivato un becco Bunsen, che forma delle fiamme attraverso i tubi dell'ugello del forno. Tali attività richiedono una fonte aggiuntiva di combustibile sotto forma di petrolio, gas, carbone tritato o trucioli di legno.
Zone di trattamento termico
Durante l'intero ciclo di lavoro, il materiale servito può incontrare più volte i gas del forno in diverse condizioni di temperatura, che determinano l'uno o l' altro stato della massa lavorata. A seconda delle caratteristiche del trattamento termico nel forno, si distinguono le seguenti zone:
- Zona di asciugatura. Lo spazio di questa parte è di circa il 25-35% della capacità totale del tamburo. I gas ad una temperatura di circa 930°C forniscono i processi di evaporazione dell'umidità.
- Zona di riscaldamento. In questa parte la lavorazione avviene con flussi con temperaturafino a 1100 °С. Il riscaldamento viene effettuato sullo sfondo del trasferimento di calore dal prodotto della combustione con il possibile supporto di reazioni chimiche di terze parti.
- Zona di rammollimento della temperatura. Il regime di trattamento della temperatura in questa zona può essere di 1150 °C. Il compito principale di questa parte del forno rotante è garantire la completa combustione dell'aria in eccesso nella struttura aperta del materiale.
- Zona di raffreddamento. In questa fase, il materiale bersaglio viene esposto a correnti fredde e si indurisce. Alcuni dei granuli di metallo della billetta possono anche essere ossidati qui con una tonalità rosso-brunastra.
Caratteristiche tecniche e operative delle apparecchiature
Di per sé, la rotazione dell'unità con il movimento del contenuto del materiale ne aumenta l'efficienza e la qualità della cottura. Particolarmente vantaggioso è l'utilizzo di lunghe strutture tubolari, grazie alle quali si riduce al minimo il consumo di energia termica. Più lungo è il tamburo, più densi i granuli interagiscono con i gas del forno durante il loro movimento all'interno del serbatoio. Di conseguenza, anche le perdite di calore improduttive sono ridotte al minimo. Vale la pena notare l'uniformità della cottura, che influisce anche sulla qualità del trattamento termico dei materiali sfusi. Ad esempio, un forno rotante per materie prime cementizie sotto forma di gesso frantumato e clinker consente di sinterizzare la massa in modo da ottenere una struttura omogenea. A volte diversi gruppi di materie prime vengono combinati con l'aggiunta di silicati di calcio, calcare e argilla. Il tamburo nel processo di rotazione forma un quasi unicoconsistenza del prodotto.
Calcolo della potenza termica del forno
Per una cottura uniforme del materiale, è necessario assicurarne il movimento su tutta la lunghezza del forno con un regime di velocità ottimale. Il ritmo del movimento, da un lato, deve creare le condizioni per svolgere le reazioni necessarie, e dall' altro, non deve mantenere la massa in uno stato di cristallizzazione, altrimenti le proprietà tecnologiche già acquisite andranno perse. È possibile ottenere un equilibrio ottimale della potenza scegliendo il motore giusto.
A livello base, il calcolo di un forno rotante si basa sul tempo di permanenza del materiale nel recipiente di trattamento termico - con un metodo a secco, gli intervalli sono in media di 1,5-2 ore, e con un metodo, 3-3,5 ore. Dovrebbe anche essere preso in considerazione il tempo per completare il processo di cottura, che nel caso della lavorazione a secco sarà di circa 1 ora, e per la cottura a umido - 1,5 ore. Per quanto riguarda la potenza, un motore elettrico è previsto per lo svolgimento di compiti standard, la cui potenza potenziale varia da 40 a 1000 kW nel caso di unità industriali. Vengono inoltre determinati indicatori specifici che tengono conto del collegamento delle comunicazioni ausiliarie, della natura della reggiatura e dell'inclusione di componenti modificanti nella composizione principale sparata.
Rivestimento forno rotante
Oltre alla selezione dei parametri operativi ottimali, la manutenzione influirà anche sulla qualità della cottura. Una delle attività chiave volte a mantenere alta la tecnicagli indicatori di prestazione della fornace, saranno il suo rivestimento. In sostanza, questo è l'isolamento della superficie metallica del tamburo utilizzando un materiale resistente al calore. La funzione di isolamento termico è efficacemente svolta dal getto di calcestruzzo refrattario e mattoni. Ma anche dopo il rivestimento, il forno rotante deve essere rivestito con rivestimenti protettivi che proteggano la struttura del calcestruzzo stesso dalla propagazione di piccole fessure. Il rivestimento stesso è realizzato con uno spessore da 8 a 30 cm, a seconda delle dimensioni della struttura del forno. Il refrattario deve essere calcolato per temperature dell'ordine di 1000-1200 °C.
Conclusione
Le unità di cottura oggi sono ampiamente utilizzate nella produzione di miscele edili, materiali per piastrelle e tutti i tipi di materiali di consumo che richiedono l'essiccazione. I vantaggi dei forni rotativi comprendono l'elevata produttività e la qualità degli effetti termici, ma il funzionamento non è completo senza inconvenienti. Questa attrezzatura è caratterizzata da grandi dimensioni, corpi di lavoro massicci e un basso livello di automazione. A questo vale la pena aggiungere i requisiti per l'alimentazione. Nella produzione a ciclo completo, i forni a tamburo sono collegati a reti a 380 V, nonché a sistemi di ventilazione e raffreddamento.
