تصميم هيكل الفرن الحث هو مفتاح أدائه وسلامته. أنواع الفرن المختلفة, يؤثر اختيار المواد وتطبيق المواد الحرارية بشكل مباشر على كفاءة الانصهار, حياة الخدمة والسلامة التشغيلية للفرن التعريفي.
1. إمالة الفرن التعريفي
إن الفرن التعريفي للإمالة هو نوع الفرن الأكثر استخدامًا في الوقت الحاضر. أكبر ميزة لها هي أن جسم الفرن يمكن أن يميل لتسهيل النقر على الماء الصلب أو إلقاء الخبث.
الميزات الهيكلية
إطار الفرن: عادة ما يتم بناؤها مع بنية فولاذية عالية القوة (مثل قسم الصلب, اللحام صفيحة الصلب), مع القوة والصلابة الكافية لدعم جسم الفرن وتحمل الحمل أثناء التحول. عادة ما يكون هناك قناة مياه تبريد داخل الإطار لتبريد الملف وجسم الفرن.
ملف التعريفي: إنه المكون الأساسي للفرن التعريفي, عمومًا ، جرح بواسطة أنبوب نحاسي عالي التوصيل (أو أنبوب النحاس المربع). يتم تمرير ماء التبريد عبر أنبوب النحاس لسحب الحرارة المتولدة عندما يتم تنشيط الملف. عادة ما تكون الطبقة الخارجية للملف مغلفة بمواد عازلة لمنع الدائرة القصيرة والتسرب.
بطانة الفرن (مادة حرارية): هذا هو الجزء الذي هو على اتصال مباشر مع المعدن المنصهر بدرجة الحرارة العالية وهو أيضًا جزء من الفرن الذي يلبس أسرع. يتم تحديد مادة البطانة وفقًا لنوع المعدن الصهر وقدرة الفرن. عادة ما تتكون البطانة من قاع الفرن, جدار الفرن وفم الفرن, ومضغوط أو سكب في الداخل من ملف التعريفي.
آلية التحول: وهي تتألف بشكل أساسي من أسطوانات هيدروليكية, المحطات الهيدروليكية وأنظمة التحكم ذات الصلة. تعمل الأسطوانة الهيدروليكية على دفع جسم الفرن للإمالة حول المحور لتحقيق التفريغ. للسلامة, عادة ما يكون هناك حد للإمالة ووظائف التوقف في حالات الطوارئ.
نظام التبريد: عادة ما يستخدم التبريد المائي لتبريد ملف الحث, قذيفة الفرن (بعض أنواع الفرن) وغيرها من الأجزاء التي تحتاج إلى تبريد. عادة ما يتم تخفيف مياه التبريد وتجهيزها ببرج تبريد أو مبرد للتدوير.
يقود ورأس الماء: المكونات التي تربط الملف التعريفي بإمدادات الطاقة وخطوط أنابيب مياه التبريد تحتاج إلى أن تتمتع بخصائص عزل وختم جيدة.
اختيار المواد
إطار الفرن: الصلب الكربوني العادي, سبائك الصلب, إلخ.
ملف التعريفي: النحاس عالي النقاء (أو أنبوب النحاس المربع).
بطانة الفرن (مادة حرارية):
- بطانة حمضية: المكون الرئيسي هو رمل الكوارتز (SIO2), وهو مناسب لصهر الحديد الزهر والفولاذ الكربوني العادي, ولها تكلفة منخفضة.
- بطانة محايدة: المكون الرئيسي هو اكسيد الالمونيوم (Al2O3) أو الزركون (زرسيO4), وهي مناسبة لصهر الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك الفولاذ, مع مقاومة جيدة للأحماض والقلويات وعمر خدمة طويل نسبيًا.
- بطانة قلوية: المكون الرئيسي هو أكسيد المغنيسيوم (MGO) أو الإسبنيل والألومنيوم والمغنيسيوم, وهي مناسبة لصهر الفولاذ عالي المنغنيز, سبائك فولاذية عالية الجودة ومعادن أخرى تسبب تآكلًا شديدًا لبطانة الفرن. لديها أفضل مقاومة لدرجات الحرارة العالية ومقاومة التآكل, ولكن التكلفة مرتفعة.
المواد العازلة: مثل ألواح الأسبستوس (الآن في الغالب بدائل صديقة للبيئة), ألياف سيليكات الألومنيوم, إلخ., يتم استخدامها بين الملف التعريفي وبطانة الفرن لتلعب دورًا في العزل والتخزين المؤقت.
2. فرن الحث الثابت
لا يمكن قلب جسم الفرن الخاص بفرن الحث الثابت. عادة ما يتم استخدامه في مناطق ذات حجم صهر كبير وسفون أو تفريغ أسفل, أو كفرن تكرير أو فرن عزل.
الميزات الهيكلية
إطار الفرن: على غرار نوع الإمالة, ولكن نظرًا لعدم وجود حاجة للإمالة, قد يكون تصميمه الأساسي أبسط أو ثابتًا مباشرة على الأرض.
ملف التعريفي: في الأساس نفس فرن الإمالة.
بطانة الفرن: نفس فرن الإمالة, ولكن نظرًا لعدم وجود عمل إمالة, قد تكون متطلبات الاستقرار الإجمالية لبطانة الفرن أعلى.
طريقة التفريغ:
- تفريغ السيفون: من خلال الضغط الخارجي أو الفراغ الداخلي, يتم رسم المعدن السائل من فم الفرن أو منفذ التفريغ الخاص بواسطة مبدأ سيفون.
- التفريغ السفلي: يوجد منفذ تفريغ في أسفل جسم الفرن, ويتم التحكم في التفريغ بواسطة قضيب سدادة أو آلية شريحة. هذه الطريقة أكثر شيوعًا في أفران التكرير وبعض أفران الصهر الكبيرة.
نظام التبريد: نفس فرن الإمالة.
اختيار المواد
إن اختيار المواد هو في الأساس نفس نسخة الفرن الإمالة, ولكن في الفرن الثابت مع التفريغ السفلي, المادة الحرارية السفلية وآلية التفريغ لها متطلبات أعلى لمقاومة درجات الحرارة العالية ومقاومة التآكل.
3. تطبيق واختيار المواد الحرارية
المواد الحرارية هي المكونات الأساسية لجسم الفرن التعريفي, التي تؤثر بشكل مباشر على حياة الفرن وتكلفة الصهر.
أجزاء التطبيق
قاع الفرن: تحمل الضغط الثقيل ودرجة حرارة عالية من المعدن المنصهر, وتتطلب قوة كافية ومقاومة زحف الضغط.
جدار الفرن: مباشرة على اتصال مع المعدن المنصهر, تحمل درجة حرارة عالية وتآكل المعدن المنصهر, وتتطلب مقاومة تآكل جيدة, مقاومة الصدمة الحرارية وارتداء المقاومة.
فم الفرن: تحمل درجة حرارة عالية وصدمة حرارية, وكذلك التآكل أثناء التغذية وتفريغ الخبث, وتتطلب مقاومة جيدة للارتداء ومقاومة الصدمة الحرارية.
أساس الاختيار
صهر أنواع المعادن:
- الحديد الزهر, عادي الصلب الكربوني: بطانة الفرن الحمضي شائع الاستخدام (كوارتز الرمال), اقتصاد جيد.
- الفولاذ المقاوم للصدأ, سبائك الصلب: بطانة الفرن المحايدة شائعة الاستخدام (كوروندوم, الزركون), مقاومة تآكل جيدة.
- ارتفاع المنغنيز الصلب, سبيكة عالية الصلب: بطانة الفرن القلوي شائع الاستخدام (المغنيسيا), أفضل مقاومة ارتفاع درجة الحرارة ومقاومة التآكل.
درجة حرارة الذوبان: المواد الحرارية المختلفة لها درجة حرارة الاستخدام القصوى, التي يجب اختيارها وفقًا لأقصى درجة حرارة المعدن الصهر.
سعة الفرن ونظام العمل: الأفران ذات السعة الكبيرة وأفران العمل المستمرة لها متطلبات أعلى للمواد الحرارية.
يكلف: حدد مواد اقتصادية وقابلة للتطبيق على فرضية تلبية متطلبات الاستخدام.
عملية البناء: المواد الحرارية في شكل مواد صاخبة جافة, كاسفلات, الأجزاء الجاهزة, إلخ., التي يجب اختيارها وفقًا لهيكل الفرن وظروف البناء.
بناء وصيانة بطانة الفرن
عقدة (صدق): يجب أن تكون مواد الصراخ الجافة معقولة بشكل صارم وفقًا لمتطلبات العملية لضمان الكثافة والتوحيد.
تلبد (فرن الخبز): يجب أن يخضع بطانة الفرن الجديدة لعملية خبز وتلبيخ صارمة قبل الاستخدام لتشكيل طبقة تلبد كثيفة لتحسين القوة والخدمة.
الصيانة اليومية: تحقق بانتظام من ارتداء بطانة الفرن وإصلاحه في الوقت المناسب لتجنب “تغلغل الفرن” الحوادث.
باختصار, تصميم هيكل الفرن من فرن الحث هي عملية معقدة, الذي يتطلب النظر الشامل لعوامل متعددة مثل متطلبات عملية الصهر, تكاليف المعدات, التشغيل والصيانة, والسلامة. نوع الفرن, يعد اختيار المواد والتطبيق المعقول للمواد الحرارية هو المفتاح لضمان التشغيل الفعال والآمن للفرن التعريفي.
