Tipos y diseños de hornos de resistencia eléctrica indirecta

Los métodos de carga y descarga de productos calentados, así como los métodos para moverlos hornos de resistencia eléctrica determinan en gran medida tanto su diseño como sus propiedades operativas. En la Fig. En la figura 1 se muestran los principales tipos de hornos de resistencia eléctrica, tanto de acción intermitente (celda) como de acción continua (metódicos), ilustrando el desarrollo de las formas de su mecanización.

El número I indica los tipos de hornos discontinuos en los que el producto está estacionario durante el proceso de calentamiento y solo se mecanizan la carga y la descarga.

El índice 1 se refiere a un horno de cámara con una puerta lateral a través de la cual, por lo general, los artículos pequeños se cargan manualmente en la cámara. Este es un horno universal sin mecanización.

Índice 2: un horno de cuba con una tapa que se abre. Aquí, la carga y descarga de los productos se realiza a través de la boca superior del horno, por lo que se pueden mecanizar mediante una grúa de taller o polipasto situado encima del horno.La elevación y retracción lateral de la tapa se puede realizar manualmente (con palanca) o con la ayuda de una grúa o polipasto o finalmente con la ayuda de un mecanismo especial hidráulico o electromecánico.

El índice 3 corresponde a una campana de horno. Su kit incluye varios soportes forrados, en los que se puede instalar una campana (campana) con calentadores con la ayuda de una grúa. La carga y descarga se realiza mediante un puente grúa con el capuchón desmontado (instalado en otro soporte). El movimiento de la capota de un soporte a otro también se realiza utilizando el borde del puente.

Índice 4: horno de cámara de vagones. Estos hornos están diseñados para calentar artículos grandes que no se pueden cargar manualmente. La cámara del horno en sí se apoya sobre columnas (o cimientos), y su parte inferior es un carro revestido que, con la ayuda de un cabrestante o un accionamiento ubicado en él (autopropulsado), puede moverse sobre rieles desde debajo del horno. La carga y descarga del carro se realiza con puente grúa.

El índice 5 marca el horno elevador. La cámara del horno se apoya sobre columnas altas, su fondo se puede subir al horno o bajar con una carga usando un elevador hidráulico. En la posición inferior, la parte inferior del horno se convierte en sus rodillos sobre rieles y se puede cargar y descargar desde debajo del horno en el taller debajo de la grúa puente. Los diseños de hornos 2, 3 y 5 se pueden sellar y operar en una atmósfera especial o vacío.

Arroz. 1. Los principales tipos de hornos de silla y por lotes.

En los números II y III se indican los hornos continuos, en los que los productos calentados se desplazan de un extremo al otro del horno, y en su número II se indican los hornos, en los que el movimiento de los productos se realiza periódicamente, a patadas, y figura III indica los hornos, en los que este movimiento tiene lugar continuamente.

Índice 6: horno de túnel, en el que los productos se colocan en carros apilados, pasan a través de una cámara de horno en forma de túnel. Después de un cierto período de tiempo, todos los carros se mueven a una longitud igual a la longitud de un carro, uno de ellos sale del horno de descarga, mientras que desde el extremo opuesto del horno otro carro cargado entra en su cámara.

El índice 7 muestra un horno de extrusión. Un palé de productos resistente al calor está montado en la mesa de carga (derecha). Las puertas de los extremos del horno se abren periódicamente y el empujador (hidráulico o electromecánico) empuja la paleta hacia el interior del horno, obligando a moverse a toda la fila de paletas ubicadas en el horno sobre los rieles refractarios del hogar. En este caso, la bandeja más a la izquierda sale del horno, después de lo cual las puertas se cierran.

El índice 8 marca un horno para hogares peatonales. En la parte inferior del horno, según su longitud, se instalan vigas resistentes al calor que, mediante un accionamiento, reciben un movimiento alternativo de avance. En este caso, las vigas antes de moverse desde el extremo de carga del horno se levantan de las ranuras en la parte inferior, la parte inferior del horno y se mueven a lo largo del horno. Antes de que el movimiento inverso de la viga baje a las ranuras del fondo, los productos se asientan en el fondo y no participan en el movimiento de retorno de las vigas. De esta manera, los productos se mueven periódicamente, por pasos, a través del horno desde el extremo de carga hasta el extremo de descarga.

Índice 9 para horno transportador.En la cámara del horno, un transportador de cadena se extiende sobre dos ejes, cuya malla consiste en malla tejida o eslabones de cadena estampados o fundidos. A medida que el eje de transmisión (en el lado de descarga) gira, el transportador se mueve suavemente y lleva consigo los productos cargados en el extremo de carga (derecho) del horno. La construcción del transportador puede ser muy diferente.

El índice 10 se refiere a un horno rotatorio. El tornillo está ubicado en la cámara del horno: un tambor resistente al calor con una espiral de Arquímedes. A medida que el tambor gira, los productos ruedan hacia el tambor, moviéndose gradualmente desde su extremo de carga hasta su extremo de descarga.

El índice 11 muestra un horno pulsante con un horno. En la parte inferior de la cámara, el horno se encuentra sobre rodillos, un hogar resistente al calor en forma de canal, en el que el extremo de calentamiento del horno (a la derecha) está dispuesto con partes calentadas. Con la ayuda de un accionamiento excéntrico, la vaina recibe un movimiento alternativo, y su movimiento hacia atrás (hacia la carga) es suave, y hacia la descarga es brusco, bajo la acción de un resorte con un golpe en los amortiguadores. Debido a esto, los productos durante el movimiento hacia atrás siguen el mismo camino que abajo, mientras que durante el movimiento hacia adelante, por impulso de impacto, se deslizan hacia adelante con respecto al hogar. Como resultado, los productos se mueven gradualmente mediante pulsos desde el extremo de carga del horno hasta el de descarga.

El índice 12 indica un horno con mesas de rodillos. Los rodillos resistentes al calor están montados en la parte inferior de la cámara, giran lentamente en sentido contrario a las agujas del reloj. Debido a esto, el producto colocado en los rodillos de la derecha (a diferencia de los tres tipos de hornos anteriores, este horno está diseñado para calentar productos de gran tamaño) es transportado gradualmente a lo largo del horno hasta su extremo de descarga.

El índice 13 se refiere a un horno rotatorio. Es esencialmente un horno transportador enrollado en un anillo. El hogar giratorio en forma de anillo hace que el producto colocado sobre él a través de la puerta de carga (en la pared lateral que no se muestra en la figura) complete un círculo completo en el horno hasta la puerta de descarga ubicada junto a la puerta de carga.

Índice 14 para un horno de trefilado utilizado para calentar alambres o tiras. En los extremos del horno hay tambores con alambre o cinta estirada entre ellos. A medida que los carretes giran desde uno de ellos, la cinta (o el alambre) se enrolla y envuelve alrededor del otro.

Diseños de hornos de baja temperatura

Los hornos de baja temperatura no pueden ser muy eficientes porque los coeficientes de transferencia de calor por convección natural son bajos. El proceso se puede mejorar introduciendo circulación artificial instalando un ventilador de succión en el techo del horno o gabinete, y para reducir el consumo de calor para calentar el aire, se puede organizar circularmente. En este caso, el ventilador, que aspira el aire en la parte superior del horno, lo impulsa a lo largo del canal lateral con aislamiento térmico y lo expulsa en la parte inferior del horno.

Si es necesario secar los productos y, por lo tanto, eliminar la humedad evaporada de las partes calentadas, se organiza una circulación mixta, en la que el ventilador del gabinete aspira parte del aire y parte de la habitación (Fig. 2). La temperatura máxima de calentamiento de los productos en este tipo de hornos y secadores no suele superar los 200 — 300 °C.

Arroz. 2. Horno de circulación natural: 1 — elementos calefactores, 2 — marco exterior, 3 — marco interior, 4 — aislamiento térmico, 5 — estante de piezas, 6 — regulador de aire.

El diseño de un horno de circuito cerrado para calentar productos metálicos pequeños en una capa o productos largos se muestra en la Fig. 3.

Arroz. 3. Hornos de cámara con circulación forzada de la atmósfera y calentador eléctrico.

Es un horno de cuba para el templado de productos de acero, en el que se introducen cestas de material resistente al calor con rejilla o fondo perforado y se llenan con los productos a calentar.

Los calentadores están ubicados en el costado del horno, alrededor de la canasta, pero están separados de ella por una pantalla resistente al calor para evitar la radiación directa y el sobrecalentamiento asociado de los productos adyacentes a las paredes de la canasta. En la parte inferior, el horno está equipado con un ventilador que impulsa el aire caliente a través de las cestas. Luego, este aire se desvía radialmente hacia el espacio anular entre la canasta y las paredes del horno y se calienta, lavando los calentadores.

En la Fig. En la figura 4 se muestra un horno para el secado de electrodos de soldadura a una temperatura de 400 °C. Potencia del horno 210 kW, los electrodos se colocan sobre carros, bastidores y con la ayuda de un empujador y extractor hidráulico se conducen a través del horno. El horno tiene un ventilador interno 6 y ventiladores externos 10.

Los calentadores están ubicados en las paredes laterales del horno. Así, en este horno, los flujos de aire se dirigen perpendicularmente a la línea de movimiento de los productos. Dichos hornos se pueden construir en varias zonas.

Arroz. 4. Horno de secado con empujador eléctrico: 1 — empujador, 2 — carro, 3 — mesa, 4 — marcos para colocar electrodos, 5 — cámara de calentamiento, 6 — ventilador del horno, 7 — conducto de aire, 8 — draga, 9 — elevador hidráulico de puerta unidad, 10 — ventilador externo

Diseños de hornos de temperatura media

Los hornos de media temperatura para tratamiento térmico son muy diversos. El horno más simple y al mismo tiempo universal es el horno de cámara (Fig. 5). Consiste en una cámara rectangular con revestimiento ignífugo y aislamiento térmico, cubierta con un techo y colocada en una carcasa metálica.

El horno se carga y descarga a través de la abertura en la pared frontal, cubierta con una puerta. Los calentadores están ubicados en el hogar y en las paredes laterales del horno, con menos frecuencia en el techo. En hornos muy grandes, los calentadores están ubicados tanto en la parte posterior del horno como en las puertas para garantizar una distribución más uniforme de la temperatura en la cámara del horno. Los calentadores inferiores suelen estar cubiertos con placas refractarias sobre las que se colocan los productos calentados.

Las puertas de los hornos de cámara, por regla general, están hechas de elevación, en hornos pequeños con accionamiento manual o de pie (con accionamiento de pie, la mano del trabajador permanece libre), en hornos más grandes, con electromecánicos. En el segundo caso, se instalan interruptores de límite en las posiciones superior e inferior de la puerta, que apagan el motor eléctrico en las posiciones finales.

Arroz. 5. Horno eléctrico de cámara con calentadores de metal y cortina de llama: 1 — puerta, 2 — mecanismo de elevación de la puerta, 3 — salida del calentador, 4 — carcasa, 5 — revestimiento, 6 — calentadores laterales, 7 — calentadores de techo, 8 — hogares, 9 — calentadores, 10 — dispositivo de cortina de llama.

Los hornos de cámara sobre carros se utilizan para el recocido u otro tratamiento térmico de piezas grandes que no se pueden cargar en el horno manualmente.Son una cámara sin fondo y generalmente sin una pared frontal apoyada en columnas (Fig.6) y un carro sobre rodillos, en el que se montan el hogar y la pared frontal del horno, moviéndose sobre rieles con la ayuda de un accionamiento eléctrico o un cabrestante electromecánico. El carro comienza debajo del horno, las piezas se cargan en él con una grúa, luego se mueve debajo de la cámara y el horno se enciende para calentar.

Arroz. 6. Horno de cámara con hogar de vagones: 1 — calentadores, 2 — mampostería refractaria, 3 — aislamiento térmico, 4 — termopar, 5 — cajón, 6 — puerta, 7 — jaula

Después del final del ciclo de recocido, el carro sale nuevamente del horno y se descarga. Los calentadores de horno se ubican generalmente en los lados, las paredes trasera y frontal y en el hogar y, a veces, también para proporcionar un calentamiento más uniforme a lo largo de la bóveda. Los calentadores de la pared inferior y frontal están alimentados por cables flexibles o contactos de hoja. Dichos hornos son económicos solo con una gran carga, alcanzando una capacidad de 100 toneladas y más y una capacidad de 3000 - 5000 kW.

El segundo grupo general de hornos discontinuos son los hornos de cuba. Se fabrican en forma de fustes redondos, cuadrados o rectangulares, abiertos en la parte superior y cubiertos con una tapa (Fig. 7).

Arroz. 7. Horno eléctrico de cuba: 1 — calentadores, 2 — mampostería refractaria, 3 — aislamiento térmico, 4 — cubierta del horno, 5 — salida del calentador, 6 — termopar.

Los calentadores en los hornos de cuba generalmente se instalan en las paredes laterales (los calentadores de fondo rara vez se instalan, más aún en los hornos rectangulares planos). A veces, en hornos redondos diseñados para calentar una carga cilíndrica hueca (haces de alambre, rollos de estaño), además, se ubica un calentador central vertical a lo largo del eje. Las guías especiales resistentes al calor protegen los calentadores de daños cuando se colocan o retiran artículos del horno o de las canastas de artículos.

Los hornos de cuba a veces se hacen muy profundos para el tratamiento térmico de cubas y tuberías (10 mo más de profundidad) con varias zonas de calor para asegurar un calentamiento uniforme a lo largo de la altura. Al mismo tiempo, un lote de tuberías se recoge fuera del horno, se fija en una suspensión especial y se baja al horno con una grúa.

Estos hornos son menos flexibles que los hornos de cámara, pero en algunos casos tienen ventajas significativas. La carga y descarga de productos pesados ​​en el horno se puede realizar fácilmente con una grúa puente convencional en el taller o, si no está disponible, con un polipasto o un bloque. Ocupan menos espacio ya que suelen estar enterrados en el suelo para facilitar el mantenimiento. Son fáciles de sellar y por lo tanto reducen la oxidación del producto al crear un sello de arena, aceite o agua para la tapa.

Debido a su mayor compacidad y mejor estanqueidad de las tapas respecto a las puertas, las pérdidas de estos hornos son menores que las de los hornos de cámara y ascienden al 15-25% de la potencia nominal.

Las construcciones de los hornos metódicos difieren principalmente según el uso de uno u otro mecanismo para mover los productos calentados dentro del horno. Por lo tanto, los hornos transportadores tienen un transportador: una red sin fin que se extiende entre dos ejes, uno de los cuales está dirigido y accionado para girar mediante un motor especial. Las piezas se colocan en el transportador manualmente o con un alimentador especial y se mueven desde el extremo de carga del horno hasta el extremo de descarga.

Arroz. 8. Horno de endurecimiento de transportador eléctrico

La cinta transportadora está hecha de malla trenzada de nicromo (para las partes más livianas) o de placas estampadas y varillas que las conectan, y para partes pesadas, de eslabones de cadena estampados o fundidos. En este último caso, el eje de transmisión del transportador está dentado y desempeña el papel de engranajes, cuyos dientes se encuentran entre los eslabones de la cadena.

El transportador se puede colocar en la cámara del horno en su conjunto, junto con los dos ejes, en cuyo caso se calienta todo el tiempo y por lo tanto se almacena el calor acumulado en él.

Las desventajas de este diseño son: condiciones de operación muy difíciles de los dos ejes del transportador en la zona de alta temperatura, la dificultad en su reparación (baja accesibilidad) y el inconveniente de cargar piezas en la superficie caliente del transportador. esto debe enfriar los ejes con agua, lo que conduce a pérdidas de calor bastante importantes, debido a esto, los extremos del transportador y su rama inferior a menudo se retiran del revestimiento. Naturalmente, en este caso, el transportador se acerca al extremo cargado del horno enfriado y, por lo tanto, el calor acumulado por él desaparece. Estas pérdidas de calor son mayores que las del agua de refrigeración en hornos de cinta transportadora cerrada.

Los calentadores en un horno de cinta transportadora se ubican principalmente en el techo y en el hogar, debajo de la rama superior de la cinta transportadora, con menos frecuencia en las paredes laterales de la cámara. Los hornos transportadores se utilizan para calentar solo piezas relativamente pequeñas hasta 900 ° C, porque a una temperatura más alta, la operación de las piezas del transportador cargadas mecánicamente se vuelve poco confiable.

Un grupo especial consiste en los llamados hornos de estiramiento, que se utilizan para calentar alambres o tiras de acero y metales no ferrosos.Son una cámara con calentadores por donde pasa una tira o manojo de cables a alta velocidad (hasta 0,5 m/s) (fig. nueve). En los hornos de estirado, se logra un calentamiento muy uniforme y los defectos del tratamiento térmico pueden reducirse a cero.

Arroz. 9. Horno de cinta extensible: 1 — cinta calentada, 2 — calentadores de horno, 3 — rodillos de apoyo.

Diseños de hornos de alta temperatura

El más común es el grupo de hornos con calentadores de carburo. Los calentadores de carborundo pueden operar hasta 1450 °C, por lo tanto, los hornos con calentadores de carborundo cubren el rango de 1200 a 1400 °C. Se diferencian de los hornos de temperatura media con un revestimiento más grueso que consta de al menos tres capas.

Dado que la resistencia de las varillas cambia significativamente durante el calentamiento y, además, para evitar su daño, se requiere un calentamiento relativamente lento a 850 ° C a voltaje reducido, luego los hornos de alta temperatura con calentadores de carburo se suministran con transformadores de control, que permiten cambiar la tensión de alimentación en pequeños pasos al menos en una proporción de 2:1.

Esto también es necesario, ya que durante el funcionamiento las varillas envejecen, aumentando su resistencia, por lo que es necesario aumentar el voltaje que se le suministra para mantener la potencia anterior del horno.

Debido al envejecimiento, que ocurre con diferente intensidad para las varillas individuales, no se recomienda conectarlas en serie debido a posibles cambios diferentes en su resistencia durante el calentamiento.Por otro lado, si una de las barras conectadas en paralelo falla, no se puede reemplazar por una nueva, ya que la resistencia de las otras barras ya ha aumentado, es necesario reemplazarlas todas por nuevas, o tomar de las viejas. , barras ya funcionando, cada una con una resistencia adecuada para estas condiciones.

Arroz. 10. Horno de cámara de alta temperatura. La cámara inferior con calentadores de metal se usa para calentar, la superior para alta temperatura con calentadores de carburo de silicio.