O processamento de materiais em alta temperatura é uma das principais operações em muitas indústrias, onde a exposição térmica está incluída na lista de processos tecnológicos básicos. As condições para a organização deste procedimento podem ser diferentes, o que acarreta diferenças nas características dos equipamentos utilizados. Em geral, o segmento de unidades, devido ao tratamento térmico intensivo, é formado por fornos de alta temperatura para uso industrial.
Classificação dos equipamentos segundo o princípio da geração de calor
Hoje não existe uma forma universal de geração de energia térmica, que seja igualmente adequada para diferentes condições de operação. No entanto, é possível destacar um grupo restrito dos seguintes tipos de fornos mais populares usados para alta temperaturaaquecimento:
- Combustível. O método tradicional de geração de calor, que é gerado a partir de energia química pela queima de combustíveis sólidos, gasosos e líquidos.
- Elétrico. Um amplo segmento de unidades que são convenientes e seguras de usar. Na categoria de fornos elétricos de alta temperatura, também se destacam os modelos mais modernos de indução e arco elétrico. Uma desvantagem comum desses equipamentos é o alto custo da energia elétrica, que é gasta em grandes volumes.
- Autógeno. Os fornos deste tipo funcionam devido às reações de combustão e oxidação dos elementos contidos nas peças a serem processadas. Por exemplo, ao soprar ferro líquido com oxigênio, o carbono é oxidado com liberação natural de calor. É óbvio que o uso de fornos autógenos é economicamente vantajoso, pois praticamente não são necessárias células a combustível adicionais, mas nem todas as instalações de produção normalmente prevêem processos tecnológicos com oxidação e combustão. Como regra, isso se aplica às áreas de processamento metalúrgico de metais e ligas.
Fornos de Câmara
Este é um dos projetos de unidade de alta temperatura mais comuns, projetado para fornecer um efeito térmico com aquecimento rápido ao nível desejado. Para manter a distribuição uniforme da energia térmica na produção, gás especial e meios oxidantes são usados adicionalmente. O modo de aquecimento máximo emfornos de câmara de alta temperatura atinge 1800 °C, se estivermos falando de modelos industriais padrão para produção metalúrgica. A eletricidade geralmente atua como uma fonte de energia - o potencial de energia varia de 0,5 a 3,5 kW em média.
Fornos tubulares
Uma variedade de modelos de equipamentos para fornos de alta temperatura com possibilidade de fornecimento direcional de fluxos de calor. O design prevê aquecimento e blocos separados, cuja mecânica rotativa permite trabalhar em diferentes ângulos, dependendo dos requisitos atuais. Alguns modelos de fornos tubulares de alta temperatura são equipados com um reator de quartzo com cabeças estanques ao gás. Esta solução de design proporciona o efeito de dupla combustão de gases, o que também cria condições para minimizar os recursos iniciais de combustível. Como emissores de calor, geralmente são utilizados módulos de isolamento térmico do tipo seccional, proporcionando aquecimento de até 1200 °C.
Características dos fornos mufla
Para uma operação eficiente em ambientes agressivos, que ocorre frequentemente no processamento industrial de matérias-primas, são utilizados vários tipos de fornos mufla. Eles podem ser usados com impacto direto na estrutura de gases, poeira, vapor, água e outros resíduos. As tarefas de isolamento são resolvidas por materiais especiais resistentes ao calor. Para fornos de alta temperatura operando na faixa de temperatura de 1150 °C a 1300 °C, em particular, são usados elementos cerâmicos que nãoapenas protege a fornalha de influências externas negativas, mas também contribui para uma distribuição uniforme do calor do lado de fora. O projeto também pode incluir tubos de rolamentos especiais, através dos quais o calor é irradiado propositalmente ao longo de certos contornos e por curtos períodos de tempo.
Fornos de fusão
Em regra, são unidades com uma pequena câmara de aquecimento projetada para atender peças compactas. Os materiais alvo para processamento em tais fornos incluem metais não ferrosos que requerem condições especiais de exposição térmica. Existem também linhas especiais de modelos para realização de operações em laboratório, providos de calha de lingotamento com possibilidade de dosagem precisa do fundido. Os valores médios de aquecimento neste tipo de fornos de alta temperatura variam de 1000 °C a 1500 °C com possibilidade de regulagem fina. Algumas modificações das unidades de queima também pertencem a esta variedade.
Principais características dos fogões
Mesmo dentro do mesmo tipo de forno industrial de alta temperatura, os parâmetros operacionais podem variar muito. Os indicadores médios, com os quais as grandes empresas de manufatura costumam trabalhar, podem ser representados da seguinte forma:
- Unidade de potência - de 0,2 a 5-7 kW.
- Faixa de temperatura - de 300 a 2400 °C e mais.
- O volume da câmara de trabalho dos fornos de alta temperatura é de 2,5 a 20 dm3.
- Peso do projeto - de 2 a 100 kg.
- Tensão - comumente usadoredes trifásicas para 380 V.
Organização do fluxo de trabalho
A instalação do equipamento é realizada de forma estacionária, exigindo por vezes uma fundação preliminar na forma de uma betonilha de cimento resistente ao calor. As comunicações e equipamentos tecnológicos necessários para o fornecimento de blanks são trazidos para o forno. Alguns componentes de software de engenharia estão incluídos no pacote básico. Por exemplo, o sistema de resfriamento geralmente é implementado usando um ventilador. Os fornos refrigerados a água de alta temperatura são equipados com uma bomba de circulação de capacidade adequada, que é integrada à infraestrutura local de abastecimento de água. O gerenciamento hoje em quase todas as unidades de aquecimento industrial é fornecido por programadores com sensores e controladores de parâmetros operacionais. Os termostatos podem ser integrados aos sistemas de controle central da empresa, o que permite monitorar de forma abrangente o desempenho dos equipamentos no contexto geral do processo produtivo, levando em consideração as características das operações tecnológicas paralelas.
Conclusão
O principal escopo deste equipamento é a metalurgia, assim como alguns ramos das indústrias química e alimentícia. Mas mesmo no âmbito de tais indústrias, os processos de ação térmica são heterogêneos. À medida que as tecnologias de processamento se tornam mais complexas, a abordagem para organizar as operações de tratamento térmico também muda. Além disso, os requisitos de estruturaexecução de fornos de alta temperatura. Os materiais para esses equipamentos hoje são representados não apenas por aços ferramenta, mas também por cerâmicas resistentes ao calor, o que torna as estruturas mais fáceis e práticas de manter. As abordagens para o gerenciamento de fornos também estão mudando. A introdução da mesma automação com módulos programáveis aumenta a eficiência do controle do fluxo de trabalho e, ao mesmo tempo, aumenta a vida útil dos equipamentos e reduz os custos de energia devido ao controle equilibrado.
