Tipos e projetos de fornos de resistência elétrica indireta

Os métodos de carregamento e descarregamento de produtos aquecidos, bem como os métodos de movê-los para fornos de resistência elétrica, determinam em grande parte seu design e suas propriedades operacionais. Na fig. A Figura 1 mostra os principais tipos de fornos de resistência elétrica, tanto de ação intermitente (célula) quanto de ação contínua (metódica), ilustrando o desenvolvimento das formas de sua mecanização.

O número I indica os tipos de fornos bateladas em que o produto fica estacionário durante o processo de aquecimento e apenas a carga e descarga são mecanizadas.

O índice 1 refere-se a um forno de câmara com uma porta lateral através da qual geralmente pequenos itens são carregados manualmente na câmara. Este é um forno universal sem mecanização.

Índice 2 — um forno de cuba com uma tampa de abertura. Aqui, o carregamento e descarregamento dos produtos é feito pela abertura superior do forno e, portanto, podem ser mecanizados usando um guindaste de oficina ou guindaste localizado acima do forno.A elevação e retração lateral da tampa pode ser feita manualmente (com uma alavanca) ou com o auxílio de um guindaste ou guindaste ou, finalmente, com o auxílio de um mecanismo especial hidráulico ou eletromecânico.

O índice 3 corresponde a um forno de sino. Seu kit inclui vários suportes forrados, nos quais uma campainha (sino) com aquecedores pode ser instalada com o auxílio de um guindaste. A carga e descarga é realizada por meio de uma ponte rolante com a tampa removida (instalada em outro cavalete). Mover o capô de um suporte para outro também é feito usando a borda da ponte.

Índice 4 — forno de câmara de bogie. Esses fornos são projetados para aquecer itens grandes que não podem ser carregados manualmente. A própria câmara do forno fica sobre colunas (ou fundações), e seu fundo é um carrinho forrado, que, com a ajuda de um guincho ou acionamento localizado nele (autopropelido), pode se mover sobre trilhos sob o forno. O carregamento e descarregamento do carrinho é feito com uma ponte rolante.

O índice 5 marca o forno do elevador. A câmara do forno fica em colunas altas, seu fundo pode ser levantado no forno ou abaixado com uma carga usando um elevador hidráulico. Na posição inferior, o fundo do forno se torna seus rolos sobre trilhos e pode ser carregado e descarregado sob o forno na oficina sob a ponte rolante. Os modelos de forno 2, 3 e 5 podem ser selados e operados em uma atmosfera especial ou vácuo.

Arroz. 1. Os principais tipos de fornos de sela e batelada

Nos números II e III são indicados os fornos contínuos, nos quais os produtos aquecidos se deslocam de uma ponta a outra do forno, e são indicados os fornos no número II, nos quais a movimentação dos produtos é realizada periodicamente, em pontapés, e figura III indica os fornos, nos quais esse movimento ocorre continuamente.

Índice 6 — forno túnel, no qual os produtos são colocados em carrinhos empilhados, passam por uma câmara de forno em forma de túnel. Após um determinado período de tempo, todos os carrinhos se movem até um comprimento igual ao comprimento de um carro, um deles saindo do forno de descarga, enquanto outro carrinho carregado entra em sua câmara pela extremidade oposta do forno.

O índice 7 mostra um forno de extrusão.Um palete de produtos resistentes ao calor é montado na mesa de carregamento (à direita). As portas nas extremidades do forno são abertas periodicamente e o empurrador (hidráulico ou eletromecânico) empurra o palete para dentro do forno, forçando toda a fileira de paletes localizada no forno sobre trilhos refratários da soleira a se mover. Nesse caso, a bandeja mais à esquerda sai do forno, após o que as portas se fecham.

O índice 8 marca uma fornalha para lareiras de pedestres. No fundo do forno, de acordo com seu comprimento, são instaladas vigas resistentes ao calor, que, por meio de um acionamento, recebem um movimento alternativo de avanço. Neste caso, as vigas antes de se moverem da extremidade de carregamento do forno são levantadas das ranhuras na parte inferior, a parte inferior do forno e movidas ao longo do forno. Antes que o movimento reverso da viga seja abaixado nas ranhuras do fundo, os produtos ficam no fundo e não participam do movimento de retorno das vigas. Desta forma, os produtos periodicamente, em etapas, movem-se através do forno desde a extremidade de carga até a extremidade de descarga.

Índice 9 para forno transportador.Na câmara do forno, um transportador de corrente é esticado sobre dois eixos, cuja malha consiste em malha tecida ou elos de corrente estampados ou fundidos. À medida que o eixo de acionamento (no lado da descarga) gira, o transportador se move suavemente, levando consigo os produtos carregados na extremidade de carregamento (direita) do forno. A construção do transportador pode ser muito diferente.

O índice 10 refere-se a um forno rotativo. O parafuso está localizado na câmara do forno - um tambor resistente ao calor com uma espiral arquimediana. À medida que o tambor gira, os produtos rolam para dentro do tambor, movendo-se gradualmente da extremidade de carregamento para a extremidade de descarga.

O índice 11 mostra uma fornalha pulsante com uma fornalha. Na parte inferior da câmara, o forno está localizado em uma soleira resistente ao calor de rolos em forma de calha, na qual a extremidade de aquecimento do forno (à direita) é disposta com partes aquecidas. Com a ajuda de um acionamento excêntrico, a cápsula recebe um movimento recíproco, sendo seu movimento para trás (no sentido do carregamento) suave, e no sentido do descarregamento é brusco, sob a ação de uma mola com choque nos amortecedores. Por causa disso, os produtos durante o movimento para trás seguem o mesmo caminho que abaixo, enquanto durante o movimento para frente eles, por impulso de impacto, deslizam para frente em relação à fornalha. Como resultado, os produtos são gradualmente movidos por pulsos da extremidade de carga do forno para a descarga.

O índice 12 indica um forno com mesas de rolos. Rolos resistentes ao calor são montados na parte inferior da câmara e giram lentamente no sentido anti-horário. Devido a isso, o produto colocado nos rolos da direita (ao contrário dos três tipos de fornos anteriores, este forno é projetado para aquecer grandes produtos) é gradualmente transportado ao longo do forno até sua extremidade de descarga.

O índice 13 refere-se a um forno rotativo. É essencialmente um forno transportador enrolado em um anel. A fornalha giratória em forma de anel faz com que o produto colocado sobre ela através da porta de carregamento (na parede lateral não mostrada na figura) complete um círculo completo no forno até a porta de descarga localizada ao lado da porta de carregamento.

Índice 14 para um forno de trefilação usado para aquecer fios ou tiras. Nas extremidades do forno estão tambores com arame ou fita esticada entre eles. À medida que os carretéis giram de um deles, a fita (ou fio) enrola e envolve o outro.

Projetos de fornos de baixa temperatura

Fornos de baixa temperatura não podem ser altamente eficientes porque os coeficientes de transferência de calor por convecção natural são baixos. O processo pode ser potencializado com a introdução de circulação artificial através da instalação de um ventilador de sucção no teto do forno ou gabinete, e para reduzir o consumo de calor para aquecimento do ar, pode ser organizado de forma circular. Nesse caso, o ventilador, sugando o ar na parte superior do forno, conduz-o ao longo do canal isolador de calor lateral e o sopra na parte inferior do forno.

Se for necessário secar os produtos e, portanto, remover a umidade evaporada das partes aquecidas, é organizada uma circulação mista, na qual parte do ar é aspirado pelo ventilador do gabinete e parte da sala (Fig. 2). A temperatura máxima de aquecimento dos produtos neste tipo de fornos e secadores geralmente não excede 200 a 300 ° C.

Arroz. 2. Forno de circulação natural: 1 — elementos de aquecimento, 2 — aro exterior, 3 — aro interior, 4 — isolamento térmico, 5 — prateleira de peças, 6 — registo para regulação do ar.

O projeto de um forno de circuito fechado para aquecer pequenos produtos de metal em uma camada ou produtos longos é mostrado na Fig. 3.

Arroz. 3. Fornos de câmara com circulação forçada da atmosfera e aquecedor elétrico

É um forno de cuba para têmpera de produtos siderúrgicos, no qual são inseridos cestos de material resistente ao calor com grade ou fundo perfurado e preenchidos com os produtos a serem aquecidos.

Os aquecedores estão localizados na lateral do forno, ao redor da cesta, mas são separados por uma tela resistente ao calor para evitar a radiação direta e o superaquecimento associado dos produtos adjacentes às paredes da cesta. Na parte inferior, o forno está equipado com um ventilador que conduz o ar aquecido através dos cestos. Este ar é então desviado radialmente para o espaço anular entre o cesto e as paredes do forno e é aquecido, lavando os aquecedores.

Na fig. 4 mostra um forno para secagem de eletrodos de soldagem a uma temperatura de 400 ° C. Potência do forno 210 kW, os eletrodos são colocados em carrinhos, armações e com a ajuda de um empurrador e puxador hidráulico são conduzidos pelo forno. O forno possui um ventilador interno 6, bem como ventiladores externos 10.

Os aquecedores estão localizados nas paredes laterais do forno. Assim, neste forno, os fluxos de ar são direcionados perpendicularmente à linha de movimento dos produtos. Esses fornos podem ser construídos em várias zonas.

Arroz. 4. Forno elétrico de secagem com empurrador: 1 — empurrador, 2 — carrinho, 3 — mesa, 4 — armações para colocação de eletrodos, 5 — câmara de aquecimento, 6 — ventilador do forno, 7 — duto de ar, 8 — draga, 9 — elevador hidráulico da porta unidade, 10 — ventilador externo

Projetos de fornos de média temperatura

Fornos de temperatura média para tratamento térmico são extremamente diversos. O forno mais simples e ao mesmo tempo universal é o forno de câmara (Fig. 5). É constituída por uma câmara retangular com revestimento resistente ao fogo e isolamento térmico, coberta por um telhado e colocada em uma caixa metálica.

A fornalha é carregada e descarregada pela abertura na parede frontal, coberta por uma porta. Os aquecedores estão localizados na lareira e nas paredes laterais do forno, menos frequentemente no telhado. Em fornos muito grandes, os aquecedores estão localizados tanto na parte traseira do forno quanto nas portas para garantir uma distribuição mais uniforme da temperatura na câmara do forno. Os aquecedores de fundo geralmente são cobertos com placas refratárias nas quais os produtos aquecidos são colocados.

As portas dos fornos de câmara, via de regra, são feitas de levantamento, em pequenos fornos com acionamento manual ou a pé (com acionamento a pé a mão do operário fica livre), nos maiores - com eletromecânicos. No segundo caso, são instalados fins de curso nas posições superior e inferior da porta, que desligam o motor elétrico nas posições finais.

Arroz. 5. Forno elétrico de câmara com aquecedores de metal e cortina de chama: 1 — porta, 2 — mecanismo de elevação da porta, 3 — saída do aquecedor, 4 — caixa, 5 — forro, 6 — aquecedores laterais, 7 — aquecedores de teto, 8 — lareiras, 9 — aquecedores, 10 — dispositivo de cortina de chama.

Os fornos de câmara em carrinhos são usados ​​para recozimento ou outro tratamento térmico de peças grandes que não podem ser carregadas manualmente no forno. Eles são uma câmara sem fundo e geralmente sem parede frontal apoiada em colunas (Fig.6) e um carrinho sobre rolos, sobre o qual são montadas a fornalha e a parede frontal do forno, movendo-se sobre trilhos com a ajuda de um acionamento elétrico ou guincho eletromecânico. O carrinho parte de baixo do forno, as peças são carregadas nele com um guindaste, depois se move sob a câmara e o forno é ligado para aquecimento.

Arroz. 6. Forno de câmara com forno bogie: 1 — aquecedores, 2 — alvenaria refratária, 3 — isolamento térmico, 4 — termopar, 5 — gaveta, 6 — porta, 7 — gaiola

Após o término do ciclo de recozimento, o carro sai novamente do forno e é descarregado. Os aquecedores do forno geralmente estão localizados nas laterais, nas paredes traseira e frontal e na soleira e, às vezes, também para fornecer um aquecimento mais uniforme ao longo da abóbada. Os aquecedores de parede inferior e frontal são alimentados por cabos flexíveis ou contatos de lâmina. Esses fornos são econômicos apenas com uma grande carga, atingindo uma capacidade de 100 toneladas ou mais e uma capacidade de 3.000 a 5.000 kW.

O segundo grupo geral de fornos descontínuos são os fornos de cuba. São feitos em forma de hastes redondas, quadradas ou retangulares, abertas na parte superior e cobertas com tampa (Fig. 7).

Arroz. 7. Forno elétrico de cuba: 1 — aquecedores, 2 — alvenaria refratária, 3 — isolamento térmico, 4 — tampa do forno, 5 — saída do aquecedor, 6 — termopar.

Os aquecedores em fornos de cuba geralmente são instalados nas paredes laterais (aquecedores de fundo raramente são instalados, mais ainda em fornos retangulares planos). Às vezes, em fornos redondos projetados para aquecer uma carga cilíndrica oca (feixes de arame, rolos de estanho), além disso, um aquecedor central vertical está localizado ao longo do eixo. Guias especiais resistentes ao calor protegem os aquecedores contra danos quando os itens são colocados ou removidos do forno ou cestas de itens.

Os fornos de cuba às vezes são feitos muito profundos para tratamento térmico de cubas e tubos (10 m ou mais de profundidade) com várias zonas de aquecimento para garantir um aquecimento uniforme ao longo da altura. Ao mesmo tempo, um lote de tubos é coletado fora do forno, fixado em uma suspensão especial e baixado no forno por um guindaste.

Esses fornos são menos flexíveis que os fornos de câmara, mas em alguns casos apresentam vantagens significativas. O carregamento e descarregamento de produtos pesados ​​no forno pode ser feito facilmente com uma ponte rolante convencional na oficina ou, se não estiver disponível, com uma talha ou um bloco. Eles ocupam menos espaço, pois geralmente são enterrados no solo para facilitar a manutenção. São fáceis de vedar e assim reduzem a oxidação do produto criando uma vedação de areia, óleo ou água para a tampa.

Devido à sua maior compacidade e melhor vedação das tampas em relação às portas, as perdas desses fornos são menores que as dos fornos de câmara e chegam a 15 a 25% da potência nominal.

As construções dos fornos metódicos diferem principalmente dependendo do uso de um ou outro mecanismo para mover os produtos aquecidos dentro do forno. Assim, os fornos de transporte têm um transportador - uma teia sem fim esticada entre dois eixos, um dos quais é conduzido e acionado para girar por um motor especial. As peças são colocadas no transportador manualmente ou com um alimentador especial e movidas da extremidade de carregamento do forno para a extremidade de descarga.

Arroz. 8. Forno de Endurecimento de Transportador Elétrico

A correia transportadora é feita de malha trançada de nicromo (para as peças mais leves) ou de placas estampadas e hastes conectando-as, e para peças pesadas - de elos de corrente estampados ou fundidos. Neste último caso, o eixo de acionamento do transportador é dentado e desempenha o papel de engrenagens, cujos dentes ficam entre os elos da corrente.

O transportador pode ser colocado na câmara do forno como um todo, juntamente com os dois eixos, caso em que é aquecido o tempo todo e, portanto, o calor acumulado nele é armazenado.

As desvantagens deste projeto são: condições de operação muito difíceis dos dois eixos do transportador na zona de alta temperatura, dificuldade em seu reparo (baixa acessibilidade) e inconveniência de carregar peças na superfície quente do transportador. isso deve resfriar os eixos com água, o que leva a perdas de calor bastante significativas.Por isso, as extremidades do transportador e seu ramal inferior são frequentemente removidos do revestimento. Naturalmente, neste caso, o transportador se aproxima da extremidade carregada do forno resfriado e, portanto, o calor acumulado por ele desaparece. Essas perdas de calor são maiores do que aquelas com água de resfriamento em fornos de transporte fechados.

Os aquecedores em um forno transportador estão localizados principalmente no telhado e na soleira, sob o ramo superior do transportador, com menos frequência nas paredes laterais da câmara. Os fornos de transporte são usados ​​​​para aquecer apenas peças relativamente pequenas até 900 ° C, porque a uma temperatura mais alta, a operação de peças carregadas mecanicamente do transportador torna-se pouco confiável.

Um grupo especial é formado pelos chamados fornos de estiramento, que são usados ​​para aquecer fios ou tiras de aço e metais não ferrosos.São uma câmara com aquecedores por onde passa uma tira ou feixe de fios em alta velocidade (até 0,5 m/s) (fig. nove). Em fornos de estiramento, um aquecimento muito uniforme é alcançado e os defeitos de tratamento térmico podem ser reduzidos a zero.

Arroz. 9. Forno de correia de alongamento: 1 — correia aquecida, 2 — aquecedores de forno, 3 — rolos de suporte.

Projetos de forno de alta temperatura

O mais comum é o grupo de fornos com aquecedores de carburund. Os aquecedores de carborundum podem operar até 1450 ° C, portanto, os fornos com aquecedores de carborundum cobrem a faixa de 1200 a 1400 ° C. Eles diferem dos fornos de temperatura média com um revestimento mais espesso composto por pelo menos três camadas.

Como a resistência das hastes muda significativamente durante o aquecimento e, além disso, para evitar danos, é necessário um aquecimento relativamente lento a 850 ° C com tensão reduzida; a tensão de alimentação em pequenos passos, pelo menos, em uma proporção de 2:1.

Isso também é necessário, pois durante a operação as hastes envelhecem, aumentando sua resistência, pelo que é necessário aumentar a tensão fornecida a ela para manter a potência anterior do forno.

Devido ao envelhecimento, que ocorre com intensidade diferente para hastes individuais, não é recomendável conectá-las em série devido a possíveis mudanças diferentes em sua resistência durante o aquecimento.Por outro lado, se uma das barras ligadas em paralelo falhar, não poderá ser substituída por uma nova, visto que a resistência das outras barras já aumentou, é necessário substituir todas por novas, ou retirar das antigas , barras já funcionando, cada uma com uma resistência adequada para essas condições.

Arroz. 10. Forno de alta temperatura da câmara. A câmara inferior com aquecedores de metal é usada para aquecimento, a superior para alta temperatura com aquecedores de carboneto de silício.