Dans un four à moufle à une température de 820 degrés. Comment construire vous-même un four à moufle pour votre maison

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Cette entreprise a commencé, comme commencent habituellement de nombreuses entreprises similaires - je suis accidentellement entré dans l'atelier d'un ami et il m'a montré un nouveau "jouet" - un four à moufle MP-2UM à moitié démonté ( Fig. 1). Le poêle est ancien, il manque la centrale de commande d'origine, il n'y a pas de thermocouple, mais le radiateur est intact et la chambre est en bon état. Naturellement, le propriétaire se pose une question : est-il possible d'y attacher une sorte de contrôle fait maison ? Même si c'est simple, même avec peu de précision dans le maintien de la température, mais pour que le four fonctionne ? Hmm, c'est probablement possible... Mais ce serait d'abord bien de consulter la documentation correspondante, puis de clarifier les spécifications techniques et d'évaluer les possibilités de sa mise en œuvre.

Ainsi, tout d’abord, la documentation est en ligne et peut être facilement trouvée en recherchant « MP-2UM » (également inclus en annexe de l’article). De la liste des principales caractéristiques, il résulte que l'alimentation du four est monophasée 220 V, la consommation électrique est d'environ 2,6 kW, le seuil de température supérieur est de 1000°C.

Deuxièmement, vous devez assembler une unité électronique qui pourrait contrôler l'alimentation électrique du radiateur avec une consommation de courant de 12 à 13 A, et pourrait également afficher les températures réglées et réelles dans la chambre. Lors de la conception d'une unité de contrôle, il ne faut pas oublier qu'il n'y a pas de mise à la terre normale dans l'atelier et qu'on ne sait pas quand il y en aura une.

Compte tenu des conditions ci-dessus et de la base de données électronique disponible, il a été décidé d'assembler un circuit qui mesure le potentiel du thermocouple et le compare à la valeur « définie » définie. La comparaison est effectuée avec un comparateur dont le signal de sortie contrôlera le relais, qui à son tour ouvrira et fermera un puissant triac, à travers lequel la tension secteur 220 V sera fournie à l'élément chauffant. Le refus du contrôle par impulsion de phase d'un triac est associé à des courants élevés dans la charge et à un manque de mise à la terre. Nous avons décidé que si, avec un contrôle « discret », il s'avère que la température dans la chambre fluctue dans de larges limites, nous convertirons alors le circuit en un circuit « à phase ». Un comparateur à cadran peut être utilisé pour indiquer la température. L'alimentation du circuit est un transformateur ordinaire, le refus d'une alimentation à découpage est également dû au manque de mise à la terre.

Le plus dur a été de trouver le thermocouple. Dans notre petite ville, les magasins ne vendent pas ce genre de choses, mais, comme d'habitude, les radioamateurs sont venus à la rescousse avec leur envie de stocker pour toujours toutes sortes de déchets radio-électroniques dans leurs garages. Environ une semaine après avoir informé mes amis les plus proches du « besoin de thermocouple », l'un des radioamateurs les plus anciens de la ville m'a appelé et m'a dit qu'il y en avait une sorte qui traînait depuis l'époque soviétique. Mais cela devra être vérifié - il se peut qu'il s'agisse d'un chromel-copel à basse température. Oui, bien sûr, nous allons le vérifier, merci, mais n'importe qui conviendra aux expériences.

Un court "voyage sur le net" pour regarder ce qui a déjà été fait par d'autres sur ce sujet, a montré que, fondamentalement, selon ce principe, les artisans les construisent - "thermocouple - amplificateur - comparateur - contrôle de puissance" ( Figure 2). Par conséquent, nous ne serons pas originaux - nous essaierons de répéter ce qui a déjà été prouvé.

Expériences

Tout d'abord, décidons du thermocouple - il n'y en a qu'un et il est à jonction unique, il n'y aura donc aucun changement de température ambiante dans le circuit de compensation. En connectant un voltmètre aux bornes du thermocouple et en soufflant de l'air à la jonction à différentes températures à partir d'un pistolet à air chaud ( Figure 3), dresser un tableau de potentiels ( Figure 4) d'où l'on peut voir que la tension augmente avec une gradation d'environ 5 mV tous les 100 degrés. Prendre en compte l'aspect des conducteurs et comparer les relevés obtenus avec les caractéristiques des différentes jonctions selon des tableaux tirés du réseau ( Figure 5), on peut supposer avec une forte probabilité que le thermocouple utilisé est du chromel-alumel (TCA) et qu'il peut être utilisé pendant une longue période à une température de 900-1000 °C.

Après avoir déterminé les caractéristiques du thermocouple, nous expérimentons la conception du circuit ( Figure 6). Le circuit a été testé sans section de puissance, dans les premières versions, un amplificateur opérationnel LM358 a été utilisé et dans la version finale, un LMV722 a été installé. Il est également à deux canaux et est également conçu pour fonctionner avec une alimentation unique (5 V), mais, à en juger par la description, il présente une meilleure stabilité en température. Cependant, il se peut très bien qu'il s'agisse d'une réassurance excessive, car avec les circuits utilisés, l'erreur de réglage et de maintien de la température de consigne est déjà assez importante.

résultats

Le schéma de contrôle final est présenté dans Figure 7. Ici, le potentiel des bornes du thermocouple T1 est fourni aux entrées directes et inverses de l'amplificateur opérationnel OP1.1, qui a un gain d'environ 34 dB (50 fois). Le signal amplifié passe ensuite à travers un filtre passe-bas R5C2R6C3, où le bruit de 50 THz est atténué à -26 dB par rapport au niveau provenant du thermocouple (ce circuit a été préalablement simulé dans le programme, le résultat calculé est affiché dans Figure 8). Ensuite, la tension filtrée est fournie à l'entrée inverse de l'amplificateur opérationnel OP1.2, qui fait office de comparateur. Le niveau seuil du comparateur peut être sélectionné à l'aide de la résistance variable R12 (environ de 0,1 V à 2,5 V). La valeur maximale dépend du circuit de connexion de la diode Zener réglable VR2, sur laquelle est montée la source de tension de référence.

Pour garantir que le comparateur n'a pas de « rebond » de commutation à des tensions d'entrée de niveau proche, un circuit de rétroaction positive y est introduit - une résistance à haute résistance R14 est installée. Cela permet à chaque déclenchement du comparateur de décaler le niveau de tension de référence de plusieurs millivolts, ce qui conduit à un mode de déclenchement et élimine le « rebond ». La tension de sortie du comparateur via la résistance de limitation de courant R17 est fournie à la base du transistor VT1, qui contrôle le fonctionnement du relais K1, dont les contacts ouvrent ou ferment le triac VS1, à travers lequel une tension de 220 V est fourni au réchauffeur du four à moufle.

L'alimentation de la partie électronique est basée sur le transformateur Tr1. La tension secteur est fournie à l'enroulement primaire via un filtre passe-bas C8L1L2C9. La tension alternative de l'enroulement secondaire est redressée par un pont sur les diodes VD2...VD5 et, lissée sur le condensateur C7 à un niveau d'environ +15 V, est fournie à l'entrée du microcircuit stabilisateur VR1, à partir de la sortie de dont on obtient du +5 V stabilisé pour alimenter OP1. Pour faire fonctionner le relais K1, une tension non stabilisée de +15 V est prélevée, la surtension est « éteinte » par la résistance R19.

L'apparition de tension dans l'alimentation est signalée par la LED verte HL1. Le mode de fonctionnement du relais K1, et donc le processus de chauffage du four, est indiqué par la LED HL2 avec une lueur rouge.

Le dispositif pointeur P1 sert à indiquer la température dans la chambre du four dans la position gauche du bouton-poussoir S1 et la température requise dans la position droite de S1.

Détails et conception

Les pièces du circuit sont utilisées à la fois celles de sortie ordinaires et celles conçues pour le montage en surface. Presque tous sont installés sur un circuit imprimé constitué d'un PCB en feuille simple face mesurant 100x145 mm. Un transformateur de puissance, des éléments parasurtenseurs et un radiateur avec triac y sont également fixés. Sur Figure 9 montre une vue de la carte du côté impression (le fichier au format du programme se trouve en annexe de l'article ; le dessin pour LUT doit être « mis en miroir »). Une option pour installer la carte dans le boîtier est illustrée dans riz. dix. Ici, vous pouvez également voir le pointeur P1, les LED HL1 et HL2, le bouton S1, la résistance R12 et le commutateur de paquets S2 montés sur la paroi avant.

Les noyaux annulaires en ferrite du parasurtenseur proviennent d'une ancienne alimentation d'ordinateur, puis enveloppés jusqu'à ce qu'ils soient remplis de fil isolé. Vous pouvez utiliser d'autres types de selfs, mais vous devrez alors apporter les modifications nécessaires au circuit imprimé.

Juste avant d'installer la centrale de commande sur le poêle, une résistance de coupure a été soudée dans l'espace d'un des conducteurs allant du filtre au transformateur. Son but n'est pas tant de protéger l'alimentation électrique que de réduire le facteur de qualité du circuit résonant obtenu en shuntant l'enroulement primaire du transformateur avec le condensateur C9.

Le fusible F1 est soudé à l'entrée 220 V de la carte (installée verticalement).

N'importe quel transformateur de puissance convient, d'une puissance supérieure à 3...5 W et d'une tension sur l'enroulement secondaire comprise entre 10...17 V. C'est possible avec moins, vous devrez alors installer le relais à une tension de fonctionnement inférieure (par exemple, cinq volts).

L'amplificateur opérationnel OP1 peut être remplacé par LM358, le transistor VT1 avec des paramètres similaires, ayant un coefficient de transfert de courant statique supérieur à 50 et un courant de collecteur de fonctionnement supérieur à 50...100 mA (KT3102, KT3117). Il y a également un espace sur le circuit imprimé pour installer un transistor SMD (BC817, BC846, BC847).

Les résistances R3 et R4 d'une résistance de 50 kOhm sont 4 résistances d'une valeur nominale de 100 kOhm, deux en parallèle.

R15 et R16 sont soudés aux bornes des LED HL1, HL2.

Relais K1 – OSA-SS-212DM5. La résistance R19 est composée de plusieurs connectées en série pour ne pas surchauffer.

Résistance variable R12 – RK-1111N.

Interrupteur à bouton-poussoir S1 – KM1-I. Ensemble interrupteur S2 – PV 3-16 (version 1) ou similaire de la série PV ou PP pour le nombre de pôles requis.

Triac VS1 – TC132-40-10 ou autre de la série TC122…142, adapté au courant et à la tension. Les éléments R20, R21, R22 et C10 sont câblés aux bornes du triac. Le dissipateur thermique provient d'une ancienne alimentation d'ordinateur.

N'importe quelle taille appropriée et sensibilité jusqu'à 1 mA peut être utilisée comme appareil de mesure électrique à pointeur P1.

Les conducteurs allant du thermocouple à l'unité de commande sont aussi courts que possible et se présentent sous la forme d'une ligne symétrique à quatre fils (comme décrit).

Le câble d'entrée d'alimentation a une section d'âme d'environ 1,5 mm².

Installation et configuration

Il est préférable de déboguer le circuit étape par étape. Ceux. soudez les éléments redresseurs avec des stabilisateurs de tension - vérifiez les tensions. Soudez la partie électronique, connectez le thermocouple - vérifiez les seuils de réponse des relais (à ce stade vous aurez besoin soit d'une sorte d'élément chauffant connecté à une alimentation externe supplémentaire ( Figure 11), ou au moins une bougie ou un briquet). Dessoudez ensuite toute la partie puissance et connectez la charge (par exemple, une ampoule ( Figure 12 Et Figure 13)) assurez-vous que la centrale maintient la température réglée en allumant et en éteignant l'ampoule.

Un réglage ne peut être nécessaire que dans la partie amplification - l'essentiel ici est que la tension à la sortie de OP1.1 lors du chauffage maximum du thermocouple ne dépasse pas le niveau de 2,5 V. Par conséquent, si la tension de sortie est élevée, alors il faut le baisser en modifiant le gain de la cascade (en réduisant la résistance des résistances R3 et R4). Si un thermocouple avec une faible valeur EMF de sortie est utilisé et que la tension à la sortie de OP1.1 est faible, dans ce cas, il est nécessaire d'augmenter le gain en cascade.

La valeur de la résistance d'accord R7 dépend de la sensibilité du dispositif P1 utilisé.

Il est possible d'assembler une version de l'unité de commande sans indication de tension et, par conséquent, sans mode de préréglage du seuil de température souhaité - c'est-à-dire retirez S1, P1 et R7 du circuit, puis pour sélectionner la température, vous devez faire une marque sur la poignée de la résistance R12 et dessiner une échelle avec des marques de température sur le corps du bloc.

Il n'est pas difficile de calibrer l'échelle - aux limites inférieures, cela peut être fait à l'aide d'un pistolet à air chaud pour fer à souder (mais vous devez réchauffer le thermocouple autant que possible afin que ses fils longs et relativement froids ne refroidissent pas le jonction thermique). Et des températures plus élevées peuvent être déterminées par la fusion de divers métaux dans la chambre du four ( Figure 14) – il s’agit d’un processus relativement long, car il est nécessaire de modifier les réglages par petites étapes et de laisser au four suffisamment de temps pour se réchauffer.

Photo montrée sur riz. 15, réalisé lors des premiers démarrages en atelier. L'étalonnage de la température n'a pas encore été effectué, l'échelle de l'appareil est donc propre - à l'avenir, de nombreuses marques multicolores apparaîtront dessus, appliquées avec un marqueur directement sur le verre.

Après un certain temps, le propriétaire du poêle a appelé et s'est plaint que la LED rouge ne s'allumait plus. Après inspection, il s'est avéré qu'il était en panne. Très probablement, cela est dû au fait que la dernière fois qu'il a été allumé, les capacités du four ont été vérifiées et la chambre, selon le propriétaire, a été chauffée au blanc. La LED a été remplacée, mais l'unité de commande n'a pas été déplacée - premièrement, il ne s'agissait peut-être pas d'une surchauffe de l'unité de commande, et deuxièmement, il n'y aura plus de modes aussi extrêmes, car de telles températures ne sont pas nécessaires.

Andrey Goltsov, r9o-11, Iskitim, été 2017

Liste des radioéléments

Désignation	Taper	Dénomination	Quantité	Note	Mon bloc-notes
OP1	Amplificateur opérationnel	LMV722	1	Peut être remplacé par LM358	Vers le bloc-notes
VR1	Régulateur linéaire	LM78L05	1		Vers le bloc-notes
VR2	CI de référence de tension	TL431	1		Vers le bloc-notes
VT1	Transistor bipolaire	KT315V	1		Vers le bloc-notes
HL1	Diode électro-luminescente	AL307VM	1		Vers le bloc-notes
HL2	Diode électro-luminescente	AL307AM	1		Vers le bloc-notes
VD1...VD5	Diode redresseur	1N4003	5		Vers le bloc-notes
VS1	Thyristor et Triac	TS132-40-12	1		Vers le bloc-notes
R1, R2, R5, R6, R9, R17	Résistance	1 kOhm	6	cms 0805	Vers le bloc-notes
R3, R4	Résistance	100 kOhms	4	voir le texte	Vers le bloc-notes
R8, R10, R11	Résistance	15 kOhms	3	cms 0805	Vers le bloc-notes
R13	Résistance	51 ohms	1	cms 0805	Vers le bloc-notes
R14	Résistance	1,5 Mohm	1	smd ou MLT-0.125	Vers le bloc-notes
R15, R16	Résistance	1,2 kOhm	2	MLT-0,125	Vers le bloc-notes
R18	Résistance	510 ohms	1	cms 0805	Vers le bloc-notes
R19	Résistance	160 ohms	1	smd 0805, voir texte	Vers le bloc-notes
R20	Résistance	300 ohms	1	MLT-2	Vers le bloc-notes
R21	Résistance

Un four à moufle est conçu pour chauffer uniformément des substances à différentes températures. Le moufle qu'il contient protège l'objet chauffé de l'exposition directe aux produits de combustion.

La navigation:

Les fours à moufle se distinguent selon plusieurs critères.

Par source de chaleur.
Selon le mode de traitement.
Selon les données de conception.

La source de chauffage d'un four à moufle peut être le gaz ou l'électricité.

Le mode de traitement est :

dans une atmosphère (air) normale ;
dans un environnement gazeux spécial - hydrogène, argon, azote et autres gaz ;
à vide.

Structurellement, les fours à moufle sont divisés en fours :

chargement par le haut;
remplissage horizontal;
en forme de cloche - le four sera séparé du foyer ;
fours tubulaires.

De plus, il existe plusieurs types de fours selon les indicateurs thermiques :

fours à basse température : 100 - 500 degrés ;
fours à température moyenne : 400 - 900 degrés ;
fours à haute température : 400 - 1400 degrés ;
fours à très haute température : jusqu'à 1700 - 2000 degrés.

Note. La température du four à moufle détermine directement son coût, c'est-à-dire que plus la température maximale est élevée, plus le four sera cher.

Les avantages des fours à moufle incluent la protection de la substance chauffée contre les produits de combustion du combustible ou l'évaporation des éléments chauffants et son chauffage uniforme dans toute la chambre.

En cas de panne du moufle, la conception du four permet de le remplacer rapidement, ce qui facilite grandement les réparations.

L'inconvénient est la lenteur du chauffage (même si cela n'est pas toujours nécessaire). Il est impossible de produire des modes de chauffage à grande vitesse dans un four à moufle. Cela est dû au fait que le moufle met du temps à chauffer. Ce qui entraîne un autre inconvénient : des coûts énergétiques supplémentaires pour le chauffage.

Le composant principal d’un four à moufle est le moufle, qui est le plus souvent en céramique. Ce matériau est universel pour fabriquer différents types de fours. Il existe également des moufles en corindon, mais ils ne sont utilisés que dans des milieux chimiques.

Un élément chauffant en forme de fil est enroulé autour du moufle et recouvert d'un revêtement céramique.

Il y a un matériau d'isolation thermique autour du moufle et le tout est gainé d'un boîtier métallique constitué d'une feuille de métal de 1,5 à 2 mm d'épaisseur.

Puisque le chauffage du four commence autour du moufle, il n'est pas possible d'atteindre des températures élevées (au-dessus de 1150 degrés). À cet égard, les fabricants ont développé un matériau fibreux spécial pour la fabrication du moufle, qui permet de localiser les éléments chauffants de l'intérieur. Cela permet d'augmenter la limite de température des fours à moufle. Mais l'inconvénient du matériau fibreux est sa fragilité : sous l'influence des fumées de gaz, des sels et des huiles du matériau chauffé, la fibre est détruite.

Aujourd'hui, pour les fours à moufle à haute température, on utilise des éléments chauffants japonais de très haute qualité, qui permettent d'atteindre des températures dans le four allant jusqu'à 1750 degrés.

Les fours fonctionnant au combustible gazeux ont initialement des températures plus élevées.

Pour chauffer la chambre de travail de manière plus uniforme, certains fabricants intègrent une ventilation. Et pour éliminer les produits de combustion, il existe un mécanisme d'échappement qui élimine la fumée et la vapeur du four à travers un tuyau.

Pour contrôler et réguler la température dans le four, un thermostat électronique est utilisé, qui est connecté à un radiateur et à un thermocouple. Le thermostat permet de contrôler non seulement la température, mais aussi le temps de maintien du produit dans le four. De plus, ces indicateurs ont une très grande précision, notamment dans un four à moufle de laboratoire, car la précision de la recherche dépend de leur valeur et du résultat obtenu.

Application des fours à moufle

Le four à moufle est largement utilisé, principalement comme équipement pour le traitement thermique des métaux. Mais, grâce à ses avantages, le four à moufle (qui peut être acheté dans n'importe quelle région de Russie) a considérablement élargi son champ d'application, à savoir :

traitement thermique des métaux (durcissement, revenu, recuit, vieillissement) ;
la cuisson des matériaux céramiques est l'étape finale du traitement de la céramique ;
incinération - transformation de la substance d'essai en cendres sans combustion pour examen ;
incinération;
L'analyse par dosage est une méthode d'identification et de séparation des métaux précieux (or, argent, platine) des minerais, alliages et produits finis ;
séchage – séparation de l'humidité sous forme d'eau ou d'une autre substance liquide des matériaux ;
stérilisation d'instruments en médecine (dentisterie).

Le traitement thermique des métaux peut être effectué à la maison, en laboratoire ou à l'échelle industrielle. Sur cette base, il existe toute une gamme de fours à moufle avec différents volumes de chambre de travail, capacités et températures de chauffage maximales. Pour un usage personnel, vous pouvez acheter un four à moufle pour durcir les couteaux ; pour la recherche, un four à moufle de laboratoire convient.

Pour le traitement thermique des métaux et alliages, un four à moufle doit avoir des caractéristiques particulières.

Tout d'abord, un four à moufle pour la trempe, le revenu, etc. des métaux doit avoir de très bonnes caractéristiques isolantes. Ils sont généralement pourvus de plusieurs couches : des briques réfractaires, un matériau en fibre céramique et une enveloppe de protection en tôle. Le fond du four doit être équipé de plaques spéciales en carbure de silicium et d'un plateau supplémentaire pour le protéger des impacts des éléments chauffants lors du chargement et du déchargement. Et surtout, un four à moufle électrique doit être équipé de serpentins de chauffage spéciaux en alliage de haute qualité pour assurer une température de chauffage suffisamment élevée - jusqu'à 1 400 degrés.

Un four à moufle de laboratoire (le prix dépend de la puissance et des caractéristiques de conception) peut être utilisé pour chauffer des matériaux de différentes compositions.

Un four à moufle pour la cuisson de la céramique est utilisé dans les ateliers d'art et de poterie. En plus de la cuisson, il chauffe les flacons et fait fondre le verre. Le four à moufle pour céramique a une plage de température allant jusqu'à 1 300 degrés et est équipé d'un régulateur automatique qui vous permet de chauffer et de refroidir lentement les produits sans sauts de température. Une telle transition en douceur est également nécessaire lorsque l'argile est cuite dans un four à moufle.

Vous pouvez acheter un four à moufle pour céramique directement auprès du fabricant, ce qui réduit considérablement son coût.

Note. Un four à moufle est souvent équipé d'éléments chauffants amovibles qui peuvent être facilement remplacés en cas de panne.

Un four à moufle pour la cuisson de la céramique (le prix dépend de la taille, de la puissance, de la méthode de chargement et de la configuration) peut avoir un volume de chambre interne de 1 litre à 200 litres et même plus. La conception du four peut être ronde avec chargement par le haut, chambre avec chargement par l'avant, il existe des fours à cloche. Par conséquent, un four à moufle pour la cuisson de la céramique, que vous pouvez même acheter pour un usage domestique, est accessible à un large éventail d'activités de tout artisan.

Pour travailler les métaux précieux, ainsi qu'en dentisterie, un petit four à moufle ou même un mini four à moufle avec un volume de chambre de travail d'environ deux litres est parfait.

Lorsque vous réfléchissez au coût d'un four à moufle, vous devez prendre en compte les caractéristiques requises qui doivent y être présentes et choisir un bon fabricant. Les fours à moufle de fabrication russe ont reçu de bonnes critiques de la part des consommateurs et appliquent une bonne politique de prix.

Une large gamme de modèles vous permet de choisir des fours à moufle RF de différentes conceptions : fours à moufle horizontaux et verticaux avec l'emplacement de chargement requis, fours à moufle de laboratoire (la base de production est située à Samara).

Les fours à moufle Nacal sont reconnus pour leur qualité. Ce four à moufle (vous pouvez l'acheter à Moscou immédiatement avec livraison) a reçu de nombreuses critiques positives de la part d'entreprises leaders dans divers domaines.

Le four à moufle (vous pouvez acheter différents modèles à Saint-Pétersbourg) de la société Elektropribor a également fait ses preuves auprès des acheteurs.

Le four à moufle biélorusse est de bonne qualité (l'acheter à Minsk ne sera pas un problème, car de nombreux magasins en ligne proposent de tels fours).

Certains artisans se chargent de fabriquer un four à moufle de leurs propres mains, car un four à moufle d'usine (dont le prix est encore assez élevé) dépasse leurs moyens. Lorsque vous fabriquez vous-même un four, vous devez accorder une grande attention à la fabrication du moufle. Pour un usage domestique, le moufle peut être réalisé en argile réfractaire, formant une chambre de travail autour d'un cadre en carton. Lorsque l'argile sèche, le carton est retiré. Juste avant la poursuite du montage, veillez à brûler le moufle en argile pour qu'il durcisse et acquière la dureté nécessaire. L'assemblage ultérieur n'est pas différent de celui d'usine.

Mais il n'y a pas beaucoup de spécialistes artisanaux de ce type, la plupart des consommateurs préfèrent encore acheter un four à moufle, le prix est choisi en fonction de leurs capacités.

L'invention concerne le domaine technologique des matériaux à base de silicate mousse. Le résultat technique de l'invention est de créer un procédé de production de granulés pour la production de matériaux mousseux cristallins de verre sans procéder à la fusion du verre. Une fraction de matières premières à haute teneur en silice avec une teneur en SiO 2 supérieure à 60 % en poids est préparée par chauffage à une température de 200 à 450°C. Ensuite, du carbonate de sodium est ajouté en une quantité de 12 à 16 % en poids, le mélange résultant est compacté dans un moule en acier résistant à la chaleur. Le moule est placé dans un four continu et traité thermiquement à une température maximale de 10 à 20 minutes, et le gâteau obtenu est écrasé. 1 tableau

L'invention concerne le domaine technologique des matériaux de silicate mousse obtenus par moussage à des températures supérieures à 800 °C - verre mousse, argile expansée, pétrosites, y compris les pénozéolites, et peut être utilisée pour la fabrication de matériaux d'isolation thermique d'une densité de 150 à 800 °C. 350 kg/m3. Avant de faire mousser le mélange initial, on obtient des granulés ou des granulés qui, dans certains cas, sont broyés en une poudre ayant une surface spécifique de 6 000 à 7 000 m 2 /g.

Il existe un procédé connu pour produire des granulés destinés au moussage par moulage de masses plastiques sur des presses à vis ou à rouleaux, suivi d'un séchage à une température de 100 à 120°C, tandis que le moussage du matériau se produit à des températures de 1 180 à 1 200°C. L'inconvénient de cette méthode est son applicabilité limitée - uniquement pour les charges contenant de l'argile lors de la production de matériaux poreux granulaires (Onatsky S.P. Production d'argile expansée. - M. : Stroyizdat, 1987). Il est impossible d'obtenir le mélange initial pour le moussage, par exemple à partir de calcin, par cette méthode.

Il existe un procédé connu pour produire des granulés de verre en mélangeant les composants de la charge de la composition requise et en faisant fondre le verre fondu à des températures supérieures à 1 400 °C, en refroidissant le verre fondu, suivi d'un broyage et d'un broyage jusqu'à une surface spécifique de 6 000 à 7 000 °C. m 2 /g (Kitaygorodsky I.I., Keshishyan T.N. Verre mousse. - M., 1958 ; Demidovich V.K. Verre mousse. - Minsk, 1975). L'inconvénient de cette méthode est la nécessité d'organiser le processus à des températures élevées avec une consommation d'énergie élevée.

La solution la plus proche de la solution proposée en termes d'essence technique est la méthode de production de granulés, qui comprend la préparation d'une fraction de matières premières à haute teneur en silice, l'ajout de carbonate de sodium, le mélange de poudres et la cuisson dans des fours continus à une température de 750-850°C. (Ivanenko V.N. Matériaux de construction et produits à base de races siliceuses - Kiev : Budivelnik, 1978, pp. 22-25). L'inconvénient de cette méthode est son applicabilité limitée - on obtient des thermolites qui sont utilisées comme agrégats poreux pour le béton, qui sont fabriqués uniquement à partir de roches opales siliceuses (diatomite, tripolite, opoka).

L'objectif de l'invention est de préparer un granulé basé sur un traitement thermique d'un mélange de composants : a) matières premières avec SiO 2 supérieur à 60 % en poids, par exemple des tufs de zéolite, des marshallites, des diatomites, des tripoli, etc. et b) des additifs technologiques qui assurent les processus de formation de silicates sans fusion du verre.

L'objectif est atteint comme suit :

1. La roche siliceuse contenant SiO 2 à plus de 60 % en poids est concassée, concassée, tamisée (fraction inférieure à 0,3 mm) ;

2. La poudre de roche siliceuse est activée par chauffage à une température de 200 à 450°C pour éliminer ce qu'on appelle. « eau moléculaire » ;

3. Pour préparer le mélange de matières premières, ajoutez du carbonate de sodium à raison de 12 à 16 % en poids ;

4. Le mélange obtenu est compacté dans un moule en acier résistant à la chaleur et traité thermiquement dans des fours continus à une température de 750-850°C avec exposition à une température maximale de 10-20 minutes ;

5. Le gâteau obtenu est broyé jusqu'à une fraction inférieure à 0,15 mm et utilisé pour préparer une charge contenant un agent gonflant et d'autres additifs pour la production de verre mousse et de matériaux cristallins de verre mousse à l'aide de procédés technologiques connus.

La méthode proposée pour produire des granulés est illustrée par un exemple :

1. Tuf zéolithisé du gisement Sakhaptinskoe (territoire de Krasnoïarsk) de composition chimique suivante, % en poids : SiO 2 - 66,1 ; Al203 - 12,51; Fe 2 O 3 - 2,36; CaO - 2,27 ; MgO - 1,66 ; Na 2 O - 1,04; K2O - 3,24; TiO2 - 0,34 ; perte au feu - 10.28.

2. L'échantillon préparé - broyé, tamisé avec une fraction inférieure à 0,3 mm - est activé par chauffage dans une étuve à 400°C pendant 10 minutes.

3. Le calcul de la quantité de carbonate de sodium est effectué sur la base des conditions préalables à la formation maximale de Na 2 SiO 3 lors de l'interaction en phase solide de SiO 2 et Na 2 CO 3 - c'est-à-dire pour 100 g d'échantillon activé, on ajoute 18,62 g de carbonate de sodium.

4. Pour le frittage, des moules en acier résistant à la chaleur sont utilisés. La surface intérieure du moule est recouverte d'une suspension de kaolin pour empêcher le revêtement de coller au métal.

5. Le mélange de poudre préparé est compacté dans un moule, placé dans un four à moufle et chauffé à une température de 800°C et maintenu pendant 15 minutes.

6. Le gâteau obtenu avec une teneur en phase vitreuse de 65 à 85 % est refroidi, broyé et constitue un produit semi-fini pour la préparation d'une charge pour la production de verre mousse.

Le granulé obtenu par cette méthode a été testé dans le processus technologique de production de verre mousse :

Le granulé a été broyé jusqu'à une fraction inférieure à 0,15 mm ;

Un agent gazogène - coke, anthracite, hydrocarbures liquides à raison de 1 % en poids - a été introduit dans le mélange pulvérulent obtenu ;

La charge a été compactée dans des moules et traitée thermiquement dans un four à moufle à une température de 820°C pendant 15 minutes. Après durcissement, les moules ont été retirés du four pour refroidir et stabiliser la structure cellulaire.

Un matériau en mousse cristalline de verre présentant les caractéristiques indiquées dans le tableau a été obtenu.

Ainsi, les auteurs proposent une méthode de production de granulés pour la production de mousse de verre cristalline, qui permet d'utiliser des matières premières naturelles au lieu d'un calcin rare. Le processus technologique ne nécessite pas de températures élevées, ce qui rend la production rentable.


Principales caractéristiques du procédé et propriétés du matériau en mousse de verre-cristallin
Type de granulé	Mode de traitement, paramètre					Propriétés de la cristallite de verre mousse
Type de granulé	Température de traitement, °C	Taille des particules de granulés pour la préparation de lots	Température de production du verre mousse et des cristallites de verre mousse, °C	Température de maintien, min	Quantité de phase vitreuse, % en poids	Densité kg/m3	Résistance à la compression, MPa
Granulés de verre (fondre le mélange zéolite + soude)	1480-1500	6000 cm 2 /g	820	15	100	300	08,-1,5
Frittage en phase solide du mélange zéolithe + soude	750	0,15 mm	820	15	65	350	3-4
Même	800	0,15 mm	820	15	70	300	2,5-3,5
Même	850	0,15 mm	820	15	80	300	2,5-3,5
Calcin	1500	6000 cm 2 /g	750-850	15	100	150-200	0,8-2,0

RÉCLAMER

Procédé de production de granulés pour la production de verre mousse et de matériaux cristallins de verre mousse, comprenant la préparation d'une fraction de matières premières à haute teneur en silice avec une teneur en SiO 2 supérieure à 60 % en poids, l'ajout de carbonate de sodium, le mélange de poudres et la cuisson dans fours continus à une température de 750-850°C, caractérisés en ce que la fraction résultante de matières premières à haute teneur en silice est activée par chauffage à une température de 200-450°C, puis du carbonate de sodium est ajouté en une quantité de 12- 16% en poids, le mélange obtenu est compacté dans un moule en acier résistant à la chaleur, le moule est placé dans un four continu, traité thermiquement avec exposition à une température maximale de 10 à 20 minutes et le gâteau obtenu est broyé.

Actuellement, une gamme assez diversifiée de tuyaux critiques est chauffé et refroidi pendant le traitement thermique dans des fours à moufle continus de différentes conceptions avec alimentation en gaz protecteur pour obtenir une surface brillante. Les moufles sont chauffés de l'extérieur soit par des produits de combustion, soit par des radiateurs électriques. Les fours sont encombrants, les radiateurs électriques des fours à haute température grillent souvent et la durée de vie des moufles est courte en raison d'un chauffage inégal et d'une déformation. Cependant, leur principal inconvénient est le manque de mécanisation : pour organiser un flux continu (un tube dans chaque moufle) côté entrée du four, les tuyaux sont raccordés manuellement les uns aux autres à l'aide de traversées, et côté sortie ils sont manuellement raccordés. désamarré. Cela réduit la productivité du travail et entraîne des défauts visibles, notamment sur les tubes de petit diamètre (6-12 mm). Les fours à moufle à convoyeur sont encombrants, peu économiques et tombent souvent en panne en raison de circuits cassés.

Organiser le transport continu de tuyaux de petit diamètre (notamment à parois minces) lorsqu'ils sont directement chauffés par un lit fluidisé entraîne également des difficultés importantes, sans parler des processus technologiques dans lesquels le tuyau, comme un fil, se déplace sous la forme d'un flux continu sans fin. fil de discussion.

Les employés de la nouvelle usine de tuyaux de Pervouralsk ont proposé d'effectuer un traitement thermique (chauffage et refroidissement) des tuyaux de classe perlite déformés à froid afin de soulager les contraintes apparaissant lors de la déformation dans des moufles chauffés de l'extérieur par un lit fluidisé. La première unité de ce type est décrite.

Des expériences préliminaires ont montré que la vitesse de chauffage dans les moufles chauffés à lit fluidisé est environ la moitié de la vitesse de chauffage direct de ces tubes dans un lit fluidisé de particules de corindon de 320 mm, mais nettement supérieure à celle d'un four à moufle à gaz à flamme avec convoyeur à chaîne. A la même température du moufle (920°C), le temps de chauffage dans les moufles du tube 25 X 2 (acier 20) jusqu'à 820°C était respectivement de 2,5 et 6 minutes, et la température de l'espace de travail du four à flamme était de 70 à 80 °C supérieure à la couche de température d'ébullition. La différence de vitesse de chauffage dans ces conditions s'explique par la grande masse de métal dans les chaînes, qui sont chauffées avec le tuyau du four convoyeur, et par les températures inégales le long du moufle. Cela explique également la vitesse de refroidissement environ moitié inférieure des tubes dans un four à convoyeur. Il est intéressant de noter que dans un moufle de petit diamètre (25 mm), la surface des tuyaux chauffés s'est avérée légère même sans leur fournir de gaz protecteur en raison de la combustion du lubrifiant, puisque les tuyaux non écumés étaient chauffés directement après le broyeur HPTR.

Sur la base de ces données, le bureau d’études de l’usine et le laboratoire de génie thermique, en collaboration avec UPI, ont conçu une unité de moufle à cinq brins entièrement mécanisée. Il comprend une table de chargement avec des racks ; un dispositif qui insère des tuyaux dans le four et se compose d'un appareil à tuyaux à cinq brins avec un entraînement électrique individuel et un dispositif de pression pneumatique ; une chambre de chauffe à lit fluidisé, dans laquelle sont situés cinq moufles d'une longueur de ~2,8 m (la longueur de la partie chauffée est de 1,3 m) d'un diamètre de 114 mm et d'une épaisseur de paroi de 10 mm en acier X23N18 un pas de 175 mm ; un refroidisseur d'eau tubulaire (tuyau dans un tuyau) de 1,7 m de long, qui est en fait le prolongement des moufles ; dispositif récepteur de tuyaux (rouleau magnétique à entraînement électrique individuel dont la vitesse de rotation est égale à la vitesse du dispositif d'entraînement) ; table de convoyage à rouleaux avec rouleaux lisses et éjecteur à chaîne.

Un four à lit fluidisé possède une chambre de chauffe de section rectangulaire, recouverte de chamotte sur verre liquide, avec un revêtement métallique étanche aux gaz. Le rôle du foyer dans le four est assuré par deux grilles de distribution de gaz amovibles d'une superficie de 960 x 570 mm, chacune comportant 40 (en réalité 39) capuchons en acier X23N18 d'un diamètre de tête de 50 mm, installés avec un pas de 110 mm aux coins du carré. Chaque capuchon comporte six trous d'un diamètre de 2,8 mm, à travers lesquels un mélange gaz-air est fourni depuis les chambres de mélange. Pour sécher le four et chauffer, un brûleur à deux fils GNP-2 est fourni. Le matériau fluidisé est du corindon n° 32 (320 microns) GOST 3647-71 et OH-11-60 avec une hauteur de couche en vrac (à partir des trous dans les bouchons) de 300 mm.

L'unité a été fabriquée et installée par l'usine et mise en service commercial en décembre 1970. Le coût estimé du four est de 9 000 roubles, dont 2,5 mille roubles pour la maçonnerie. et le corindon EB-32 chargé dans le four 1,5 mille roubles. Les coûts réels du corindon sont nettement inférieurs, puisqu'il coûte 293 roubles/t et que sa charge ne dépasse pas 1 tonne. Un ventilateur coûte -2 000 roubles. Le coût estimé de la mécanisation est de 11 000 roubles, celui de l'instrumentation et de l'automatisation de 4 000 roubles.

L'accélération du chauffage des tuyaux dans une unité à lit fluidisé a permis de réduire sa longueur par rapport aux fours à moufle à flamme, ce qui a éliminé le besoin de raccorder les tuyaux. La longueur du four avec réfrigérateur étant inférieure à la longueur des tuyaux traités thermiquement, il y a toujours une extrémité libre du tuyau à l'extérieur du four, située soit dans un dispositif de poussée des tuyaux avant le four, soit dans un aimant. rouleau le tirant après le réfrigérateur. Après avoir passé le rouleau magnétique, les tubes tombent sur un éjecteur à chaîne, commandé automatiquement ou à distance, et sont éjectés de la table de livraison.

La seule opération manuelle sur l'unité consiste à emballer les tuyaux dans l'appareil Tribu, et de 1 à 30 tuyaux se déplacent simultanément à travers chaque moufle à une vitesse de 1,0 à 0,2 m/min, en fonction du diamètre des tuyaux et de l'épaisseur de la paroi. .

La température dans le four est maintenue automatiquement en modifiant le débit de gaz à un débit d'air constant pour une température nominale donnée, qui dépasse largement la quantité théoriquement requise (a = 1,15-2,5). Les vitesses de fonctionnement de fluidisation sont de 0,5 à 0,8 m/s à une température du four de 900 à 1 100°C. Cette méthode de contrôle augmente les pertes avec les gaz d'échappement, mais simplifie le système d'automatisation et permet de réguler la température sans pratiquement modifier la vitesse de consigne. de l'agent fluidifiant. À mesure que la température nominale augmente, le débit d'air est augmenté par le contrôleur.

Des mesures utilisant des thermocouples calfeutrés ont montré qu'une fois le four chauffé et atteint un mode stationnaire (environ 2 heures après l'allumage), la température de tous les moufles est devenue la même sur la longueur et la section transversale et presque égale à la température du fluide fluidisé. lit. Seule la température à l’entrée du moufle était légèrement inférieure. Par conséquent, dans les fours à moufle à lit fluidisé, le transfert de chaleur de la couche au moufle ne limite pas la vitesse de chauffage des canalisations, qui est déterminée uniquement par le transfert de chaleur interne.

Le four fonctionne normalement à 900-1000°C. Ralenti à 900°C ; A 950 et 1000°C, la consommation de gaz naturel ramenée aux conditions normales est respectivement de 16, 21 et 24 m 3 /h. On peut constater qu'avec une augmentation de la productivité du four, la consommation totale de gaz augmente légèrement et la consommation spécifique de gaz diminue fortement. Les données de divers auteurs sur la consommation de chaleur spécifique dépensée pour chauffer 1 tonne de produits tubulaires dans des fours continus sont présentées ; il est clair que dans un four à lit fluidisé, la consommation de chaleur spécifique est 1,9 à 1,25 fois inférieure à celle des fours à flamme.

Des tests de balance effectués à une température de four de 1000°C et y chauffant 520 kg/h de tuyaux mesurant 8 X 1,5 mm à 820°C ont montré que 29,8% de la chaleur fournie est consommée pour chauffer les tuyaux, des pertes à travers la maçonnerie sont de 18,7 %, les pertes par rayonnement à travers la partie supérieure ouverte du four sont de 11 %, l'échauffement du gaz de protection (azote) fourni aux moufles est de 5,2 %, les pertes avec les fumées sont de 35,3 %. La dépendance de l'efficacité du four à sa productivité s'est avérée assez proche de celle calculée qui constituait la base du projet.

Les thermogrammes obtenus en mesurant la température d'un tuyau se déplaçant dans un moufle dans lequel un thermocouple est inséré montrent que le temps de chauffage de chaque tuyau à une température donnée augmente avec l'augmentation du nombre de tuyaux dans le moufle, malgré la diminution qui en résulte dans la vitesse de déplacement des tuyaux, la productivité du four augmente. Si un tuyau d'un diamètre de 40 X 2 mm à une vitesse de 0,55 m/min chauffe jusqu'à 820 °C en 120-130 s, alors deux - en 180 s, ce qui, avec une diminution de la vitesse de 1,5 fois, permet pour une augmentation de productivité d'environ 35%.

Lors de l'analyse des données, il faut tenir compte : de la présence d'eau et de lubrifiant dans les tuyaux de plus de 10 mm, qui ralentissent l'échauffement dans la section initiale ; échauffement lent des tuyaux dans la partie du moufle située dans la maçonnerie ; refroidissement de l'extrémité de sortie du moufle et des tuyaux par conductivité thermique (le moufle est connecté au réfrigérateur sans joint d'isolation thermique, de sorte que le refroidissement des tuyaux commence déjà dans la partie de sortie du moufle).

Dans le four décrit, qui a fonctionné de manière industrielle continue de décembre 1970 à mars 1972, des tubes de dimensions intermédiaires et finales (y compris pour l'exportation) en acier 10 ont été recuits ; 20 ; 35 ; 45 ; 15X ; 20X ; 40X ; 20A d'un diamètre de 4-12 mm avec une épaisseur de paroi<4,0 мм, а также готовых труб для ВАЗа из сталей 10, 20 диаметром 6-36 мм толщиной стенки <55,0 мм. Механические свойства как по длине отдельной трубы, так и по разным трубам всех пяти муфелей, заметно не различались (o в и о s обычно не более чем ±1-2 кгс/мм 2 , б не более ±4%), были стабильны по времени и вполне удовлетворяли техническим условиям. Металлографические исследования показали, что микроструктура металла труб после отжига в кипящем слое представляет собой равноосные зерна феррита и перлита.

Dans des conditions normales de fonctionnement, les tuyaux traités thermiquement ont une surface claire. Avec une augmentation de la productivité, les tuyaux sortent du réfrigérateur chauffés à une température supérieure à 300°C, des couleurs ternies apparaissent donc en surface (autorisées par les conditions techniques).

Au cours de l'année 1971, le four a fonctionné sous charge pendant 6 589 heures avec une productivité moyenne de 300 kg/h, c'est-à-dire qu'il a produit -2 000 tonnes de produit (-1 000 heures le four a fonctionné sans chargement - modes ralenti, essai, élaboration ; -1 000 heures). heures étaient des temps d'arrêt), et pendant 2 mois de 1972 - 1116 heures avec une productivité moyenne de 322 kg/h. La productivité maximale du four à une température de couche de 1000°C sur des tuyaux de dimensions finies (5 X 1-8 X 1 mm) atteint (de 3,6-4 à 1 mm ou moins). Au cours de l'année d'exploitation, le four a traité plus de 3,5 mille tonnes de tuyaux. Des indicateurs comparatifs des fours à moufle à lit fluidisé et chauffage à flamme sont donnés dans le tableau. 27, compilé selon les données de l'atelier.

De la table 27, on voit que le prélèvement de tuyaux sur 1 m 2 du fond du four lors du passage à un lit fluidisé est augmenté de 58,5 à 240 kg/(m 2 h), soit six fois. Le nombre de travailleurs des services a été réduit de moitié (de deux à un par équipe). Le coût du four avec équipement et instrumentation était de 35,5 mille roubles, l'effet économique était de plus de 45 mille roubles/an.

Forts de l'expérience positive de l'exploitation de ces fours, les employés du même atelier PNTZ ont mis en service commercial en novembre 1972 la troisième unité à dix moufles pour le traitement thermique léger des tuyaux pour VAZ et d'autres clients.

La composition de l'unité Fig. 74 comprend le rack 1 ; tâche de table à rouleaux 2 ; trois rouleaux sectionnels électromagnétiques 3 à entraînement électrique, entraînant les tuyaux dans le four ; dix moufles 4 d'un diamètre de 89x6 mm en acier X23N18, situés dans une chambre de chauffe 5 avec une couche fluidisée d'électrocorindon 0,4 mm ; refroidisseur d'eau tubulaire 6 ; rouleau sectionnel électromagnétique 7 pour découpler les tuyaux ; des tuyaux de guidage 8 en acier amagnétique avec des bobines électriques signalant le passage du tuyau et ouvrant les goulottes d'évacuation des tuyaux 10 ; un rouleau d'entraînement électromagnétique 9, qui déplace les tuyaux dans la goulotte de déchargement 10 ; un convoyeur à bande pour les tubes tombant de la goulotte 10 dans la poche 11. Avant de les introduire dans le four, les tubes sont réunis par deux ouvriers à l'aide de tubes en acier amagnétique.

A la sortie du réfrigérateur, les tuyaux sont automatiquement désarrimés par le rouleau 7 dont la vitesse de rotation est supérieure à celle des rouleaux de tâche des tuyaux, et les tuyaux tombent librement dans le panier. Dans la zone de la table de livraison et du tapis roulant, il y a une télécommande à bouton-poussoir pour le contrôle manuel du déchargement des tuyaux, qui, si nécessaire, est entretenue par un troisième travailleur. L'unité chauffe des tuyaux d'un diamètre de 12 à 30 mm avec une épaisseur de paroi de 0,5 à 3,5 mm en acier au carbone. Exigences de base pour la qualité des tuyaux traités thermiquement :

La qualité des tuyaux traités sur l'unité répond aux exigences spécifiées. Pour obtenir une surface légère, 70 à 80 m 3 /h de gaz protecteur (95 à 96 % d'azote, 4 à 5 % d'hydrogène) sont fournis aux moufles. Les moufles sont installés sur des supports constitués des mêmes tuyaux que les moufles. La pratique montre que l'espacement optimal entre les supports pour les moufles d'une épaisseur de paroi de 5 à 7 et 10 à 14 mm est respectivement de 300 et 500 mm. La présence de supports n'altère pas la fluidisation du matériau.

Sur toute la longueur de la chambre de chauffage de l'unité, semblables à celles illustrées à la Fig. 69 et 74, avec des dimensions intérieures en plan de 3,78 x 1,58 m et une expansion au sommet jusqu'à 2,04 m, trois grilles de distribution de gaz d'une superficie de 1,94 m 2 sont prévues et, par conséquent, trois zones de contrôle de température indépendantes . Lors de la fabrication, 180 capuchons sont soudés dans chaque grille au pas de 100x100 mm. Comme pour le poêle illustré à la Fig. 74, les bouchons sont constitués d'un tube (acier X23N18) d'un diamètre de 24 mm dont une extrémité est forgée, et quatre trous d'un diamètre de 3 mm sont percés en dessous (épaisseur de paroi du tube 7 mm). De tels bouchons, dont la fabrication ne demande pas beaucoup de main d'œuvre, se sont révélés excellents sur le deuxième four à cinq moufles (pendant toute la période de fonctionnement, aucun d'entre eux n'est tombé en panne). Il y a un arc perforé dans la partie supérieure de la chambre de chauffe. La hauteur de la couche massive est de 250 mm, la résistance de la grille et de la couche (totale) est de ~8 kN/m2. La vitesse conditionnelle de liquéfaction pneumatique (calculée pour un mélange froid) en mode nominal et au démarrage est respectivement de 0,1-0,15, 0,22-0,25 m/s.

Conformément aux exigences du régime technologique, des températures différentes sont maintenues dans les trois zones du four. Lors du traitement de tuyaux de tailles finies pour VAZ (tuyaux 30x1,5 et 36x2,1 mm, TUZ-208-69), ils sont respectivement à 850, 820 et 810°C. Les vitesses de déplacement des tuyaux sont de 0,8 à 1,2 m/min, ce qui permet une productivité moyenne de 600 kg/h. Pour les tuyaux de dimensions finies et préfinies conformément à GOST 9567-60 et autres zones, les températures sont de 950, 920 et 820 °C, et les vitesses de déplacement des tuyaux sont de 0,8 à 8 m/min, en fonction de l'épaisseur de la paroi. La productivité moyenne sur ces canalisations atteint 1 t/h.

Il est important de noter que le passage d'un régime de température à un autre (par exemple, augmenter la température de 820 à 950°C) ne dure que 5 à 6 minutes, ce qui élimine pratiquement les temps d'arrêt du four lors du passage à une gamme de tuyaux différente. Le contrôle de la température s'effectue automatiquement en modifiant le débit de gaz pour chaque zone à débit d'air constant. La consommation absolue de carburant (gaz naturel) dans ce mode varie de 55 à 80 m 3 /h. Les coûts d'investissement pour l'unité se sont élevés à 12 086 RUB pour le four, à 8 461 RUB pour l'instrumentation et l'automatisation et à 23 048 RUB pour l'équipement mécanique.

Étant donné que cette unité était un four à moufle à flamme reconstruit, il n'a pas été possible de créer une option de mécanisation optimale. Entre-temps, nous disposons désormais de toutes les données initiales permettant de créer une mécanisation de tels fours, qui élimine presque complètement le travail manuel. Nous développons actuellement un tel four. Néanmoins, même avec la mécanisation existante, coûteuse et peu avancée, l'impact économique estimé de la reconstruction du four est de 81 000 roubles/an. De la méthodologie de calcul donnée dans le dernier chapitre, il résulte que l'utilisation d'un lit fluidisé dans les unités à moufle est d'autant plus rentable que la charge thermique du moufle est élevée, c'est-à-dire plus de métal le traverse par unité de temps. C'est pourquoi une unité à lit fluidisé, contrairement à une unité à flamme, offre une plus grande productivité lorsque toute la section transversale du moufle est remplie de tuyaux. Cela signifie que les unités à moufle à lit fluidisé sont très prometteuses et pour un chauffage léger dans des moufles de produits assez massifs (tubes, broches, bagues, etc.), ce qui permet également de mécaniser leur déplacement très simplement. Nous terminons actuellement la construction d'une unité à moufle avec lit fluidisé pour chauffer les bagues de roulement dans l'une des usines. Des expériences ont montré que des anneaux d'un diamètre de 130 à 140 mm, d'une épaisseur de 20 et d'une largeur de 30 à 50 mm sont chauffés à 1100-1150°C en 8 à 12 minutes. Le calcul selon la méthode suivante donne les mêmes indicateurs.

Dans les usines de tubes, les fours à convoyeur à moufle pour un traitement léger et sans risque des tubes sont assez courants. Dans ces fours, le chauffage de la chaîne de convoyage transportant les tubes dans des moufles nécessite plusieurs fois plus de chaleur que le chauffage des tubes eux-mêmes, ce qui entraîne une forte augmentation à la fois du temps de chauffage jusqu'à une température donnée et du temps de refroidissement. L'analyse a montré que l'utilisation d'un lit fluidisé pour le chauffage des moufles permet, dans ces conditions, d'intensifier significativement les transferts thermiques. De plus, la même chaîne de convoyeur traverse généralement le four et le refroidisseur. En divisant un convoyeur en deux chaînes (l'une dans le four, l'autre dans le réfrigérateur), vous pouvez transformer l'inconvénient des fours à convoyeur en avantage, car dans ce cas, la première chaîne sera chaude sur presque toute la longueur, c'est-à-dire il accélérera le chauffage des tuyaux, et le second, froid sur toute la longueur, aidera à refroidir les tuyaux. Réduire la longueur de la chaîne chaude réduira les charges mécaniques et thermiques qui pèsent sur elle et augmentera la fiabilité de son fonctionnement. Nous développons actuellement une telle unité en collaboration avec les employés de PNTZ.

Administration Note globale de l'article : Publié : 2012.05.21

Tout le monde a probablement entendu parler des fours à moufle, mais rarement quelqu'un entreprend d'expliquer non seulement la structure, mais aussi le but de cet appareil. Pendant ce temps, un four à moufle est une conception hautement spécialisée conçue pour fondre des métaux, cuire des produits en argile ou en céramique, stériliser des instruments ou faire pousser certains cristaux. En plus des fours industriels, il existe parfois un four à moufle pour la maison, car les produits des artisans à domicile sont largement connus.

Les fours compacts fabriqués en usine, destinés à un usage domestique, sont assez chers, c'est pourquoi les gens parlent de plus en plus souvent de construire eux-mêmes l'appareil. Pour bien comprendre chaque étape de la fabrication du four, vous devez d’abord vous familiariser avec les questions théoriques générales liées à ses caractéristiques, sa structure et sa classification.

Version d'usine prête à l'emploi

Classification

Le premier signe de division en sous-groupes est l'apparence. En fonction de l'orientation, les fours sont divisés en verticaux et horizontaux. Le matériau peut être traité dans un espace aérien normal, dans un espace airless ou dans une capsule remplie d'un gaz inerte. Il sera impossible de réaliser soi-même les deuxième et troisième méthodes de traitement, qui doivent être prises en compte avant de commencer les travaux.

Le bois de chauffage ne peut pas servir de source de chaleur, car la température dans le moufle peut atteindre plus de 1 000°C et le bois ne possède pas une telle chaleur de combustion spécifique. Par conséquent, seules deux options de fabrication du radiateur sont utilisées :

La première option est un four à moufle à gaz, que l'on ne trouve qu'en production. On sait que toute manipulation avec des équipements à gaz est immédiatement arrêtée par plusieurs autorités de régulation, et il ne peut être question de fabriquer des appareils de manière artisanale.
Un four à moufle électrique permet de faire preuve d'une certaine créativité, à condition que toutes les conditions de sécurité nécessaires soient réunies.

Grand four en production

Préparation au travail

Tout travail doit commencer par une certaine étape préparatoire. Même si un plan d'action a été approuvé, il est nécessaire de préparer les outils et les matériaux, sinon il pourrait y avoir de longues interruptions dans les travaux qui affecteraient négativement la performance de l'artisan et la qualité de la structure construite.

Avant le début de la construction proprement dite, vous devrez immédiatement préparer une meuleuse pour couper la tôle et traiter les briques en argile réfractaire. Les cercles du broyeur doivent être appropriés. La liste sera complétée par le soudage électrique avec des consommables et autres outils de plomberie d'usage quotidien.

Les matériaux comprennent du fil de nichrome ou féchral, de la laine de basalte, des briques en argile réfractaire et des tôles de fer d'une épaisseur d'au moins 2 mm. Selon la manière dont la structure est réalisée, certains outils ou matériaux peuvent ne pas être nécessaires et d'autres seront acquis au cours du processus.

Poêle fait maison

Quelques éléments prêts à l'emploi pour fabriquer un poêle

Lors de la planification des travaux, vous devrez faire preuve non seulement de patience et de capacité à utiliser des outils, mais aussi d'ingéniosité. Après tout, nous sommes entourés de tant de choses inutiles qui peuvent devenir des éléments clés prêts à l'emploi de certaines structures. Pour le moment, nous utiliserons l'expérience toute faite et les observations de certains artisans pour simplifier le processus de fabrication d'un poêle vous-même.

Vous pouvez utiliser un four en métal comme corps du futur four. Vous savez sûrement où trouver une vieille cuisinière à gaz ou un four électrique. Si la surface métallique n'est pas endommagée par la corrosion, la trouvaille peut alors servir de boîtier, car elle est structurellement adaptée pour résister à des températures élevées. Il ne reste plus qu'à démonter les pièces inutiles et à se débarrasser des éléments en plastique.

Ancien four

Vous devrez fabriquer vous-même l'élément chauffant, car dans de nombreux appareils électriques, il est rempli d'une substance isolante et il est peu probable qu'il soit démonté sans dommage. Mais l'autofabrication présente un avantage significatif : la possibilité de créer un élément de la géométrie souhaitée avec les paramètres spécifiés.

Il est préférable d'utiliser du féchral, car il peut résister à des températures plus élevées et le contact avec l'air ne lui cause pas beaucoup de dommages, ce qui ne peut pas être dit du nichrome.

Le fil doit avoir un diamètre de 2 mm. Le diamètre de la bobine et la longueur du fil peuvent être facilement calculés en fonction des dimensions de l'élément chauffant à l'aide d'une formule physique élémentaire. Il convient de noter d'emblée que le four obtenu consomme beaucoup d'énergie. Sa valeur atteint 4 kW, ce qui signifie qu'il faudra tracer une ligne séparée du panneau avec un disjoncteur calibré à 25 A.

Fil fini

En tant qu'isolation thermique, vous devez utiliser des matériaux qui ont non seulement une faible conductivité thermique, mais qui résistent également aux températures élevées. Afin de ne pas obliger le lecteur à fouiller dans les tableaux physiques, notons immédiatement que les matériaux appropriés sont la laine de basalte, la colle résistante à la chaleur, qui s'achète en magasin, et les briques en argile réfractaire ou l'argile réfractaire. Si vous n’assurez pas le degré d’isolation adéquat, une grande partie de la chaleur s’évacuera sans but, ce qui entraînera une consommation d’énergie inutile.

Autoproduction

S'il n'est pas possible de retrouver un vieux four, vous devrez alors utiliser la tôle et le soudage électrique. A l'aide d'une meuleuse, les parois de notre futur produit sont découpées dans une tôle selon les dimensions requises. Pour simplifier le processus, le four est réalisé sous une forme cylindrique. Ensuite, la bande de métal est enroulée en cylindre et soudée avec une seule couture.

Le cercle métallique servira d'une extrémité, et une porte sera installée de l'autre côté un peu plus tard. La structure doit être renforcée, et pour cela vous devrez souder plusieurs coins à la jonction des parois du cylindre et du cercle.

Pliez une feuille de métal pour en faire un cylindre

Les parois intérieures du cylindre résultant sont recouvertes de laine de basalte. Ce matériau n'a pas été choisi par hasard. La température maximale au contact d'un feu ouvert est de 1114°C, le matériau a une mauvaise conductivité thermique, ce qui nous est tout simplement nécessaire dans ces conditions, et est également sans danger pour la santé humaine même à des températures critiques.

Les bords de la brique en argile réfractaire sont traités avec une meuleuse de sorte qu'en coupe transversale, elle ressemble à un trapèze. Ces éléments peuvent être utilisés pour former une sorte d'anneau résistant au feu.

Création d'un anneau ignifuge

Étant donné que les bords seront à des angles différents et que la structure devra être démontée, il est recommandé d'apposer un numéro de série sur chaque brique. Après avoir posé les briques sur une surface plane de manière à ce que les bords intérieurs « regardent », faites des fentes peu profondes légèrement inclinées, une spirale sera insérée dans ces fentes. Les rainures doivent isoler les spires les unes des autres et assurer la répartition de l'élément chauffant dans toute la zone active. Vous devrez maintenant à nouveau assembler les briques en un anneau et les serrer avec du fil ou une pince.

La spirale préparée est placée dans la rainure et ses extrémités sont sorties, où seront montées les bornes de connexion. L'anneau en spirale représente l'élément chauffant du four.

Pose en spirale

Le cylindre avec de la laine de basalte est installé avec son extrémité sur un plan horizontal. Des briques en argile réfractaire sont placées au fond pour protéger le mur rond de l'exposition aux températures élevées. Un élément chauffant est inséré à l'intérieur et tous les vides sont remplis de colle résistante à la chaleur. Il faudra plusieurs jours pour que l'appareil sèche. Pendant ce temps, vous pouvez concevoir et réaliser une porte pour le four. Plus elle recouvre étroitement la chambre de combustion, plus la spirale faite maison durera longtemps. Un four à moufle auto-construit est capable de faire fondre des métaux précieux, de cuire de l'argile et de faire fondre certains métaux.

Afin de cuire de petits produits en argile à la maison, vous pouvez créer une version plus simple du four. Il se compose d’une cuisinière électrique avec un élément chauffant exposé et d’une marmite en céramique de taille appropriée. Il est impossible de placer la pièce directement sur la spirale, c'est pourquoi des briques en argile réfractaire sont placées en dessous et recouvertes d'un pot sur le dessus.

Matériaux pour créer un four

Inconvénients du design fait maison

Chaque appareil n'est pas sans certains défauts, et un appareil fait maison les multiplie également. Compte tenu de l'objectif fixé, vous pouvez sacrifier certaines exigences pour en satisfaire d'autres. Cependant, tout le monde devrait connaître la liste des conséquences négatives.

Une conception faite maison est privée de toutes garanties, y compris les garanties de sécurité.
L'évaporation du métal du serpentin chauffant peut conduire à ce qu'il soit contenu sous forme d'impuretés dans la composition du métal précieux en cours de traitement.
L'isolation thermique faite maison ne fournira pas une concentration complète de chaleur dans la chambre de combustion, de sorte que le corps d'un poêle fait maison est très chaud et nécessite une manipulation prudente. À propos, c'est aussi un inconvénient de certains modèles d'usine.
Si la température n'est pas correctement surveillée et régulée, le four peut ne pas être en mesure d'effectuer une tâche de traitement thermique particulière.

Les fours prêts à l'emploi fabriqués en usine sont conçus pour effectuer un éventail de tâches assez restreint, mais il s'agit plus d'un indicateur de professionnalisme que d'un inconvénient. Les principaux paramètres et champ d'application d'un appareil particulier sont indiqués dans son passeport.

Les leaders dans la production de fours à moufle compacts et fixes sont des sociétés telles que TSMP Ltd (Angleterre), SNOL-TERM (Russie), CZYLOK (Pologne), Daihan (Corée du Sud). La liste présentée reflète la première liste des entreprises chargées d'évaluer les fournisseurs d'équipements à haute température sur le marché russe.