أنواع وتصاميم أفران المقاومة الكهربائية غير المباشرة
تحدد طرق تحميل وتفريغ المنتجات الساخنة ، وكذلك طرق تحريك أفران المقاومة الكهربائية ، إلى حد كبير تصميمها وخصائصها التشغيلية. في التين. يوضح الشكل 1 الأنواع الرئيسية لأفران المقاومة الكهربائية ، سواء العمل المتقطع (الخلية) والعمل المستمر (المنهجي) ، مما يوضح تطور طرق ميكنتها.
يشير الرقم I إلى أنواع أفران الدُفعات التي يكون فيها المنتج ثابتًا أثناء عملية التسخين ولا يتم تشغيل سوى التحميل والتفريغ.
يشير الفهرس 1 إلى فرن حجرة بباب جانبي يتم من خلاله عادةً تحميل العناصر الصغيرة يدويًا في الحجرة. هذا فرن عالمي بدون مكننة.
فهرس 2 - فرن رمح بغطاء مفتوح. هنا ، يتم تحميل وتفريغ المنتجات من خلال الفتحة العلوية للفرن ، وبالتالي يمكن ميكنتها باستخدام رافعة الورشة أو الرافعة الموجودة فوق الفرن.يمكن رفع الغطاء وسحبه إلى الجانب يدويًا (برافعة) أو بمساعدة رافعة أو رافعة أو أخيرًا بمساعدة آلية هيدروليكية أو كهروميكانيكية خاصة.
يتوافق الفهرس 3 مع فرن الجرس. تشتمل مجموعته على عدة حوامل مبطنة ، حيث يمكن تثبيت جرس (جرس) مع سخانات بمساعدة رافعة. يتم التحميل والتفريغ باستخدام رافعة جسرية مع إزالة الغطاء (مثبت على حامل آخر). يتم أيضًا نقل غطاء المحرك من حامل إلى آخر باستخدام حافة الجسر.
الفهرس 4 - فرن غرفة العربة. تم تصميم هذه الأفران لتسخين العناصر الكبيرة التي لا يمكن تحميلها يدويًا. حجرة الفرن نفسها تقف على أعمدة (أو أساسات) ، وقاعها عبارة عن عربة مبطنة ، والتي ، بمساعدة رافعة أو محرك موجود عليها (ذاتية الدفع) ، يمكن أن تتحرك على قضبان من أسفل الفرن. يتم تحميل وتفريغ العربة برافعة علوية.
يشير الفهرس 5 إلى فرن المصعد. تقف حجرة الفرن على أعمدة طويلة ، ويمكن رفع قاعها إلى الفرن أو خفضه بحمل باستخدام رافعة هيدروليكية. في الموضع السفلي ، يصبح الجزء السفلي من الفرن عبارة عن بكرات على قضبان ويمكن تحميلها وتفريغها من أسفل الفرن في ورشة العمل أسفل الرافعة العلوية. يمكن إغلاق تصاميم الأفران 2 و 3 و 5 وتشغيلها في جو خاص أو فراغ.
أرز. 1. الأنواع الرئيسية لأفران السرج والدُفعات
يشار إلى الأفران المستمرة في الرقمين الثاني والثالث ، حيث تنتقل المنتجات المسخنة من أحد طرفي الفرن إلى الطرف الآخر ، ويشار إلى الأفران رقم II ، حيث يتم تنفيذ حركة المنتجات بشكل دوري ، في الركلات ، والشكل III يشير إلى الأفران التي تحدث فيها هذه الحركة بشكل مستمر.
الفهرس 6 - فرن النفق ، الذي يتم فيه وضع المنتجات على عربات مكدسة ، يمر عبر غرفة فرن على شكل نفق. بعد فترة زمنية معينة ، تتحرك جميع العربات إلى طول مساوٍ لطول عربة واحدة ، تغادر إحداها فرن التفريغ ، بينما تدخل عربة محملة أخرى من الطرف المقابل للفرن إلى غرفتها.
يوضح الفهرس 7 فرن البثق ، ويتم تركيب منصة نقالة مقاومة للحرارة للمنتجات على طاولة التحميل (على اليمين). يتم فتح الأبواب الموجودة في نهايات الفرن بشكل دوري ويقوم الدافع (هيدروليكي أو كهروميكانيكي) بدفع المنصة النقالة داخل الفرن ، مما يجبر الصف بأكمله من المنصات الموجودة في الفرن على القضبان المقاومة للصهر في الموقد على التحرك. في هذه الحالة ، يخرج الدرج الموجود في أقصى اليسار من الفرن ، وبعد ذلك تُغلق الأبواب.
يشير الفهرس 8 إلى فرن لمواقد المشاة. في الجزء السفلي من الفرن ، وفقًا لطوله ، يتم تثبيت عوارض مقاومة للحرارة ، والتي ، عن طريق محرك ، تتلقى حركة ترددية للأمام. في هذه الحالة ، يتم رفع الحزم قبل الانتقال من نهاية التحميل للفرن من الأخاديد الموجودة في الجزء السفلي من الفرن وتحريكها على طول الفرن. قبل خفض الحركة العكسية للحزمة في الأخاديد السفلية ، تجلس المنتجات في الأسفل ولا تشارك في حركة عودة الحزم. بهذه الطريقة ، تنتقل المنتجات بشكل دوري ، بخطوات ، عبر الفرن من نهاية التحميل إلى نهاية التفريغ.
رقم 9 للفرن الناقل.في حجرة الفرن ، يتم شد ناقل السلسلة على عمودين ، تتكون شبكتهما من شبكة منسوجة أو وصلات سلسلة مختومة أو مصبوبة. عندما يدور عمود الإدارة (على جانب التفريغ) ، يتحرك الناقل بسلاسة ، حاملاً معه المنتجات المحملة عليه في نهاية التحميل (اليمنى) للفرن. يمكن أن يكون بناء الناقل مختلفًا جدًا.
يشير الفهرس 10 إلى فرن دوار. يقع البرغي في حجرة الفرن - أسطوانة مقاومة للحرارة مع دوامة أرخميدس. أثناء دوران الأسطوانة ، تتدحرج المنتجات في الأسطوانة ، وتتحرك تدريجياً من نهاية التحميل إلى نهاية التفريغ.
يوضح الفهرس 11 فرنًا نابضًا به فرن. في الجزء السفلي من الحجرة ، يوجد الفرن على موقد مقاوم للحرارة على بكرات على شكل حوض ، حيث يتم ترتيب نهاية تسخين الفرن (على اليمين) بأجزاء ساخنة. بمساعدة محرك غريب الأطوار ، يتلقى الكبسولة حركة ترددية ، وتكون حركته الخلفية (باتجاه التحميل) سلسة ، وتجاه تفريغه يكون حادًا ، تحت تأثير زنبرك مع صدمة على ممتص الصدمات. لهذا السبب ، تتبع المنتجات أثناء الحركة الخلفية نفس المسار كما هو موضح أدناه ، بينما أثناء الحركة إلى الأمام ، تنزلق إلى الأمام بالنسبة إلى الموقد ، من خلال زخم التأثير. نتيجة لذلك ، يتم نقل المنتجات تدريجيًا بواسطة النبضات من نهاية شحن الفرن إلى التفريغ.
يشير الفهرس 12 إلى فرن به طاولات دوارة. يتم تثبيت بكرات مقاومة للحرارة في الجزء السفلي من الحجرة ، وتدور ببطء عكس اتجاه عقارب الساعة. وبسبب هذا ، فإن المنتج الموضوع على بكرات على اليمين (على عكس الأنواع الثلاثة السابقة من الأفران ، تم تصميم هذا الفرن لتسخين المنتجات الكبيرة) يتم نقله تدريجياً على طول الفرن إلى نهاية التفريغ.
يشير الفهرس 13 إلى فرن دوار. إنه في الأساس فرن ناقل ملفوف على حلقة. يتسبب الموقد الدوار على شكل حلقة في وضع المنتج عليه من خلال باب التحميل (في الجدار الجانبي غير الموضح في الشكل) لإكمال دائرة كاملة في الفرن إلى باب التفريغ الموجود بجوار باب التحميل.
الفهرس 14 لفرن السحب المستخدم في تسخين الأسلاك أو الشرائط. في نهايات الفرن توجد براميل بها سلك أو شريط ممدود بينهما. عندما تدور البكرات من أحدها ، يلتف الشريط (أو السلك) ويلتف حول الآخر.
تصاميم أفران منخفضة الحرارة
لا يمكن للأفران ذات درجة الحرارة المنخفضة أن تكون عالية الكفاءة لأن معاملات نقل الحرارة بالحمل الطبيعي منخفضة. يمكن تحسين العملية من خلال إدخال دوران اصطناعي عن طريق تركيب مروحة شفط على سطح الفرن أو الخزانة ، ومن أجل تقليل استهلاك الحرارة لتسخين الهواء ، يمكن تنظيمها بشكل دائري. في هذه الحالة ، تقوم المروحة ، التي تمتص الهواء في الجزء العلوي من الفرن ، بدفعه على طول القناة الجانبية المعزولة بالحرارة وتنفخه في الجزء السفلي من الفرن.
إذا كان من الضروري تجفيف المنتجات وبالتالي إزالة الرطوبة المتبخرة من الأجزاء الساخنة ، فسيتم تنظيم دورة مختلطة ، حيث يتم امتصاص جزء من الهواء بواسطة مروحة من الخزانة وجزء من الغرفة (الشكل. 2). لا تتجاوز درجة حرارة التسخين القصوى للمنتجات في هذا النوع من الأفران والمجففات عادة 200-300 درجة مئوية.
أرز. 2. فرن الدوران الطبيعي: 1 - عناصر تسخين ، 2 - إطار خارجي ، 3 - إطار داخلي ، 4 - عازل حراري ، 5 - رف أجزاء ، 6 - مخمد لتنظيم الهواء.
يظهر في الشكل تصميم فرن مغلق الحلقة لتسخين المنتجات المعدنية الصغيرة في طبقة أو منتجات طويلة. 3.
أرز. 3. أفران غرفة مع دوران قسري للجو وسخان كهربائي
إنه فرن محوري لتقسية منتجات الصلب ، حيث يتم إدخال سلال من المواد المقاومة للحرارة بشبكة أو قاع مثقوب وتملأ بالمنتجات المراد تسخينها.
توجد السخانات على جانب الفرن ، حول السلة ، ولكن يتم فصلها عنها بواسطة شاشة مقاومة للحرارة لمنع الإشعاع المباشر وما يرتبط به من سخونة زائدة للمنتجات المجاورة لجدران السلة. في الجزء السفلي ، الفرن مجهز بمروحة تدفع الهواء الساخن عبر السلال. ثم ينحرف هذا الهواء قطريًا في الفراغ الحلقي بين السلة وجدران الفرن ويتم تسخينه وغسل السخانات.
في التين. يوضح الشكل 4 فرنًا لتجفيف أقطاب اللحام عند درجة حرارة 400 درجة مئوية. قوة الفرن 210 كيلو واط ، ويتم وضع الأقطاب الكهربائية على عربات وإطارات وبمساعدة دافع وجاذب هيدروليكي يتم توصيلهما من خلال الفرن. الفرن مزود بمروحة داخلية 6 وكذلك مراوح خارجية 10.
توجد السخانات على الجدران الجانبية للفرن. وهكذا ، في هذا الفرن ، يتم توجيه تدفقات الهواء بشكل عمودي على خط حركة المنتجات. يمكن بناء هذه الأفران متعددة المناطق.
أرز. 4. فرن التجفيف الكهربائي: 1 - دافع ، 2 - عربة ، 3 - طاولة ، 4 - إطارات لوضع الأقطاب الكهربائية ، 5 - غرفة التسخين ، 6 - مروحة الفرن ، 7 - مجرى الهواء ، 8 - الحفارة ، 9 - رفع الباب الهيدروليكي محرك 10 - مروحة خارجية
تصاميم أفران متوسطة الحرارة
أفران درجة الحرارة المتوسطة للمعالجة الحرارية متنوعة للغاية. أبسط فرن عالمي وفي نفس الوقت هو فرن الحجرة (الشكل 5). تتكون من غرفة مستطيلة ذات بطانة مقاومة للحريق وعزل حراري ، مغطاة بسقف وتوضع في غلاف معدني.
يتم تحميل الفرن وتفريغه من خلال الفتحة الموجودة في الجدار الأمامي ، وهو مغطى بباب. توجد السخانات في الموقد وعلى الجدران الجانبية للفرن ، وغالبًا ما تكون على السطح. في الأفران الكبيرة جدًا ، توجد السخانات في الجزء الخلفي من الفرن وعلى الأبواب لضمان توزيع درجة حرارة متساوية في حجرة الفرن. عادة ما يتم تغطية السخانات السفلية بألواح مقاومة للحرارة توضع عليها المنتجات الساخنة.
تصنع أبواب أفران الغرفة ، كقاعدة عامة ، من الرفع ، في أفران صغيرة مزودة بمحرك يدوي أو بالقدم (مع محرك القدم تظل يد العامل حرة) ، في الأفران الكبيرة - مع الأفران الكهروميكانيكية. في الحالة الثانية ، يتم تثبيت مفاتيح الحد في الموضعين العلوي والسفلي من الباب ، مما يؤدي إلى إيقاف تشغيل المحرك الكهربائي في المواضع النهائية.
أرز. 5. غرفة الفرن الكهربائي مع سخانات معدنية وستارة لهب: 1 - باب ، 2 - آلية رفع الباب ، 3 - مخرج السخان ، 4 - غلاف ، 5 - بطانة ، 6 سخانات جانبية ، 7 - سخانات سقف ، 8- المواقد- 9- سخانات- 10- ستارة اللهب.
تستخدم أفران الحجرة على العربات في التلدين أو المعالجة الحرارية الأخرى للأجزاء الكبيرة التي لا يمكن تحميلها في الفرن يدويًا ، وهي عبارة عن حجرة بدون قاع وعادة ما يكون بدون جدار أمامي قائم على أعمدة (الشكل.6) وعربة على بكرات ، يتم تركيب الموقد والجدار الأمامي للفرن عليها ، وتتحرك على قضبان بمساعدة محرك كهربائي أو رافعة كهروميكانيكية. تبدأ العربة من أسفل الفرن ، يتم تحميل الأجزاء عليها بواسطة رافعة ، ثم تتحرك أسفل الحجرة ويتم تشغيل الفرن للتدفئة.
أرز. 6. فرن غرفة مع موقد بوجي: 1 - سخانات ، 2 - بناء حراري ، 3 - عزل حراري ، 4 - مزدوج حراري ، 5 - درج ، 6 - باب ، 7 - قفص
بعد نهاية دورة التلدين ، تغادر العربة الفرن مرة أخرى ويتم تفريغها. عادة ما توجد سخانات الفرن على الجانبين والجدران الخلفية والأمامية وفي الموقد ، وفي بعض الأحيان لتوفير المزيد من التدفئة على طول القبو. يتم تشغيل سخانات الجدار السفلي والأمامي بواسطة كبلات مرنة أو ملامسات الشفرة. هذه الأفران اقتصادية فقط بشحنة كبيرة تصل سعتها إلى 100 طن وأكثر وقدرة 3000-5000 كيلوواط.
المجموعة العامة الثانية من الأفران الدفعية هي أفران العمود. وهي مصنوعة على شكل أعمدة دائرية أو مربعة أو مستطيلة ، مفتوحة من الأعلى ومغطاة بغطاء (الشكل 7).
أرز. 7. فرن كهربائي بعمود: 1 - سخانات ، 2 - بناء حراري ، 3 - عازل حراري ، 4 - غطاء فرن ، 5 - مخرج سخان ، 6 - مزدوج حراري.
عادةً ما يتم تثبيت السخانات في أفران العمود على الجدران الجانبية (نادرًا ما يتم تركيب السخانات السفلية ، والأكثر من ذلك في الأفران المستطيلة المسطحة). في بعض الأحيان في الأفران الدائرية المصممة لتسخين شحنة أسطوانية مجوفة (حزم الأسلاك ، لفات من القصدير) ، بالإضافة إلى ذلك ، يوجد سخان مركزي عمودي على طول المحور. أدلة خاصة مقاومة للحرارة تحمي السخانات من التلف عند وضع العناصر أو إزالتها من الفرن أو سلال العناصر.
تُصنع أفران العمود أحيانًا عميقة جدًا للمعالجة الحرارية للأعمدة والأنابيب (بعمق 10 أمتار أو أكثر) مع عدة مناطق حرارية لضمان تسخين منتظم على طول الارتفاع. في الوقت نفسه ، يتم تجميع مجموعة من الأنابيب خارج الفرن ، ويتم تثبيتها في تعليق خاص ويتم إنزالها في الفرن بواسطة رافعة.
هذه الأفران أقل مرونة من أفران الغرف ، ولكن في بعض الحالات يكون لها مزايا كبيرة. يمكن تحميل وتفريغ المنتجات الثقيلة في الفرن بسهولة باستخدام رافعة جسرية تقليدية في الورشة ، أو إذا لم تكن متوفرة ، فيمكن استخدام رافعة أو كتلة. تشغل مساحة أقل لأنها عادةً ما يتم دفنها في الأرض لتسهيل الصيانة. يسهل إغلاقها وبالتالي تقليل أكسدة المنتج عن طريق إنشاء ختم رملي أو زيت أو ماء للغطاء.
نظرًا لانضغاطها الكبير وختمها الأفضل للأغطية مقارنةً بالأبواب ، فإن خسائر هذه الأفران أقل من تلك الموجودة في أفران الغرفة وتصل إلى 15 إلى 25٪ من الطاقة الاسمية.
تختلف هياكل الأفران المنهجية بشكل أساسي اعتمادًا على استخدام آلية أو أخرى لنقل المنتجات الساخنة داخل الفرن. لذلك ، تحتوي أفران النقل على ناقل - شبكة لا نهاية لها ممتدة بين عمودين ، أحدهما يقود ويدور بواسطة محرك خاص. يتم وضع الأجزاء على الناقل يدويًا أو باستخدام مغذي خاص ويتم نقلها من نهاية التحميل بالفرن إلى نهاية التفريغ.
أرز. 8. فرن تصليب الناقل الكهربائي
يتكون الحزام الناقل من شبكة نيتشروم مضفرة (للأجزاء الأخف وزناً) أو من صفائح مختومة وقضبان تربط بينهما ، وللأجزاء الثقيلة - من حلقات سلسلة مختومة أو مصبوبة. في الحالة الأخيرة ، يكون عمود إدارة الناقل مسننًا ويلعب دور التروس ، التي تأتي أسنانها بين روابط السلسلة.
يمكن وضع الناقل في حجرة الفرن ككل ، جنبًا إلى جنب مع العمودين ، وفي هذه الحالة يتم تسخينه طوال الوقت وبالتالي يتم تخزين الحرارة المتراكمة فيه.
تتمثل عيوب هذا التصميم في: ظروف التشغيل الصعبة للغاية لعمودي الناقل في منطقة درجات الحرارة المرتفعة ، وصعوبة إصلاحهما (انخفاض إمكانية الوصول) وإزعاج تحميل الأجزاء على السطح الساخن للناقل. يجب أن يبرد هذا الأعمدة بالماء ، مما يؤدي إلى فقد كبير للحرارة ، ولهذا السبب غالبًا ما يتم إزالة نهايات الناقل وفرعه السفلي من البطانة. وبطبيعة الحال ، في هذه الحالة ، يقترب الناقل من النهاية المشحونة للفرن المبرد ، وبالتالي تختفي الحرارة المتراكمة به. هذه الخسائر الحرارية أكبر من تلك التي تحتوي على مياه التبريد في أفران النقل المغلقة.
توجد السخانات الموجودة في الفرن الناقل في الغالب على السطح وفي الموقد ، أسفل الفرع العلوي للناقل ، وغالبًا ما تكون على الجدران الجانبية للغرفة. تستخدم أفران النقل لتسخين الأجزاء الصغيرة نسبيًا فقط حتى 900 درجة مئوية ، لأنه عند درجة حرارة أعلى ، يصبح تشغيل الأجزاء المحملة ميكانيكيًا من الناقل غير موثوق به.
تتكون مجموعة خاصة مما يسمى بأفران التمدد ، والتي تستخدم لتسخين الأسلاك أو شرائح الصلب والمعادن غير الحديدية.إنها غرفة بها سخانات يتم من خلالها تمرير شريط أو حزمة من الأسلاك بسرعة عالية (تصل إلى 0.5 م / ث) (الشكل تسعة). في أفران التمدد ، يتم تحقيق تسخين موحد للغاية ويمكن تقليل عيوب المعالجة الحرارية إلى الصفر.
أرز. 9. فرن حزام التمدد: 1 - حزام ساخن ، 2 - سخانات الفرن ، 3 - بكرات داعمة.
تصاميم أفران عالية الحرارة
الأكثر شيوعًا هي مجموعة الأفران المزودة بسخانات كربوروند. يمكن أن تعمل سخانات الكربورندوم حتى 1450 درجة مئوية ، وبالتالي فإن الأفران التي تحتوي على سخانات كربوراندوم تغطي نطاق 1200 - 1400 درجة مئوية. وهي تختلف عن أفران درجة الحرارة المتوسطة ذات البطانة السميكة التي تتكون من ثلاث طبقات على الأقل.
نظرًا لأن مقاومة القضبان تتغير بشكل كبير أثناء التسخين ، علاوة على ذلك ، لتجنب تلفها ، يلزم تسخين بطيء نسبيًا إلى 850 درجة مئوية عند انخفاض الجهد ، ثم يتم تزويد الأفران ذات درجة الحرارة المرتفعة المزودة بسخانات كربوروند بمحولات تحكم تسمح بالتغيير جهد الإمداد بخطوات صغيرة على الأقل بنسبة 2: 1.
يعد هذا ضروريًا أيضًا ، حيث أنه أثناء التشغيل ، تقترن القضبان ، مما يزيد من مقاومتها ، ونتيجة لذلك من الضروري زيادة الجهد الموفر لها من أجل الحفاظ على الطاقة السابقة للفرن.
بسبب التقادم ، الذي يحدث بكثافة مختلفة للقضبان الفردية ، لا ينصح بتوصيلها في سلسلة بسبب التغيرات المحتملة المختلفة في مقاومتها أثناء التسخين.من ناحية أخرى ، إذا فشل أحد القضبان المتصلة بالتوازي ، فلا يمكن استبداله بأخرى جديدة ، نظرًا لأن مقاومة الأعمدة الأخرى قد زادت بالفعل ، فمن الضروري استبدالها جميعًا بأخرى جديدة ، أو أخذها من القديم ، قضبان تعمل بالفعل ، كل منها بمقاومة مناسبة لهذه الظروف.
أرز. 10. غرفة درجة حرارة الفرن العالية. تُستخدم الحجرة السفلية ذات السخانات المعدنية للتدفئة ، والحجرة العلوية تستخدم في درجات الحرارة المرتفعة مع سخانات كربيد السيليكون.