La lavorazione ad alta temperatura dei materiali è una delle operazioni chiave in molti settori, in cui l'esposizione termica è inclusa nell'elenco dei processi tecnologici di base. Le condizioni per l'organizzazione di questa procedura possono essere diverse, il che provoca differenze nelle caratteristiche dell'attrezzatura utilizzata. In generale, il segmento delle unità, per cui si effettua un trattamento termico intensivo, è formato da forni ad alta temperatura per uso industriale.
Classificazione delle apparecchiature secondo il principio della generazione di calore
Oggi non esiste un modo universale per generare energia termica, che sarebbe ugualmente adatta a diverse condizioni operative. Tuttavia, è possibile individuare un gruppo ristretto dei seguenti tipi dei forni più popolari utilizzati per l' alta temperaturariscaldamento:
- Carburante. Il metodo tradizionale di generazione del calore, che viene generato dall'energia chimica bruciando combustibili solidi, gassosi e liquidi.
- Elettrico. Un ampio segmento di unità comode e sicure da usare. Nella categoria dei forni elettrici ad alta temperatura spiccano anche i modelli più moderni a induzione e ad arco elettrico. Uno svantaggio comune di tali apparecchiature è l' alto costo dell'energia elettrica, che viene spesa in grandi volumi.
- Autogena. I forni di questo tipo funzionano per le reazioni di combustione e ossidazione degli elementi contenuti nei pezzi in lavorazione. Ad esempio, durante il soffiaggio del ferro liquido con l'ossigeno, il carbonio viene ossidato con rilascio di calore naturale. È ovvio che l'uso di forni autogeni è economicamente vantaggioso, poiché praticamente non sono necessarie celle a combustibile aggiuntive, ma non tutti gli impianti di produzione normalmente prevedono processi tecnologici con ossidazione e combustione. Di norma, ciò si applica alle aree della lavorazione metallurgica di metalli e leghe.
Forni a camera
Questo è uno dei modelli di unità ad alta temperatura più comuni, progettato per fornire un effetto termico con un riscaldamento rapido al livello desiderato. Per mantenere la distribuzione uniforme dell'energia termica nella produzione, vengono utilizzati anche gas speciali e mezzi ossidanti. La modalità di riscaldamento massimo ai forni a camera ad alta temperatura raggiungono i 1800 °C, se parliamo di modelli industriali standard per la produzione metallurgica. L'elettricità di solito funge da fonte di energia: il potenziale di potenza varia in media da 0,5 a 3,5 kW.
Forni tubolari
Una varietà di modelli di apparecchiature per forni ad alta temperatura con possibilità di alimentazione direzionale dei flussi di calore. Il design prevede il riscaldamento e blocchi separati, la cui meccanica rotativa consente di lavorare con diverse angolazioni, a seconda delle esigenze attuali. Alcuni modelli di forni tubolari ad alta temperatura sono dotati di un reattore al quarzo con teste a tenuta di gas. Questa soluzione progettuale fornisce l'effetto di una doppia combustione dei gas, che crea anche le condizioni per ridurre al minimo le risorse di combustibile iniziali. Come emettitori di calore, vengono solitamente utilizzati moduli termoisolanti di tipo sezionale, che forniscono riscaldamento fino a 1200 °C.
Caratteristiche dei forni a muffola
Per un funzionamento efficiente in ambienti aggressivi, che spesso si verifica nella lavorazione industriale delle materie prime, vengono utilizzati vari tipi di forni a muffola. Possono essere utilizzati con impatto diretto sulla struttura di gas, polvere, vapore, acqua e altri prodotti di scarto. I compiti di isolamento sono risolti da speciali materiali resistenti al calore. Per i forni ad alta temperatura operanti nell'intervallo di temperatura da 1150 °C a 1300 °C, in particolare, vengono utilizzati elementi ceramici che nonprotegge solo il focolare da influenze esterne negative, ma contribuisce anche a una distribuzione uniforme del calore dall'esterno. Il progetto può includere anche tubi portanti speciali, attraverso i quali il calore viene irradiato intenzionalmente lungo determinati contorni e per brevi periodi di tempo.
Forni fusori
Di norma, si tratta di unità con una piccola camera di riscaldamento progettata per la manutenzione di pezzi compatti. I materiali target per la lavorazione in tali forni includono metalli non ferrosi che richiedono condizioni speciali di esposizione termica. Sono inoltre disponibili linee speciali di modelli per l'esecuzione di operazioni in laboratorio, dotate di vasca di colata con possibilità di dosaggio accurato del fuso. I valori termici medi in questa tipologia di forni ad alta temperatura vanno da 1000 °C a 1500 °C con possibilità di regolazione fine. Appartengono a questa varietà anche alcune modifiche delle unità di tiro.
Caratteristiche principali delle stufe
Anche all'interno dello stesso tipo di forno industriale ad alta temperatura, i parametri operativi possono variare notevolmente. Gli indicatori medi, con cui lavorano più spesso le grandi imprese manifatturiere, possono essere rappresentati come segue:
- Potenza dell'unità - da 0,2 a 5-7 kW.
- Intervallo di temperatura - da 300 a 2400 °C e oltre.
- Il volume della camera di lavoro dei forni ad alta temperatura va da 2,5 a 20 dm3.
- Peso di progetto - da 2 a 100 kg.
- Tensione - comunemente usatareti trifase per 380 V.
Organizzazione del flusso di lavoro
L'installazione delle apparecchiature viene eseguita in modo stazionario, a volte richiedendo una fondazione preliminare sotto forma di massetto cementizio resistente al calore. Le comunicazioni e le apparecchiature tecnologiche necessarie per la fornitura di pezzi grezzi vengono portate alla fornace. Alcuni componenti del software di ingegneria sono inclusi nel pacchetto base. Ad esempio, il sistema di raffreddamento è spesso implementato utilizzando una ventola. I forni raffreddati ad acqua ad alta temperatura sono dotati di una pompa di circolazione di capacità adeguata, che è integrata nell'infrastruttura di approvvigionamento idrico locale. La gestione oggi in quasi tutte le unità di riscaldamento industriali è affidata a programmatori con sensori e controllori dei parametri di funzionamento. I termostati possono essere integrati nei sistemi di controllo centrali dell'impresa, il che consente di monitorare in modo completo le prestazioni delle apparecchiature nel contesto generale del processo produttivo, tenendo conto delle caratteristiche delle operazioni tecnologiche parallele.
Conclusione
Lo scopo principale di questa attrezzatura è la metallurgia, così come alcuni rami delle industrie chimiche e alimentari. Ma anche nell'ambito di tali industrie, i processi di azione termica sono eterogenei. Man mano che le tecnologie di elaborazione diventano più complesse, cambia anche l'approccio all'organizzazione delle operazioni di trattamento termico. Inoltre, i requisiti per la strutturaesecuzione di forni ad alta temperatura. I materiali per tali apparecchiature oggi sono rappresentati non solo dagli acciai per utensili, ma anche dalla ceramica resistente al calore, che rende le strutture più facili e pratiche da mantenere. Cambiano anche gli approcci alla gestione dei forni. L'introduzione della stessa automazione con moduli programmabili aumenta l'efficienza del controllo del flusso di lavoro e allo stesso tempo aumenta la vita operativa delle apparecchiature e riduce i costi energetici grazie al controllo bilanciato.
