In forno a muffola alla temperatura di 820 gradi. Come costruire da solo un forno a muffola per la tua casa

Inizio

Questa impresa è iniziata, come di solito iniziano molte iniziative simili: sono entrato per sbaglio nell'officina di un amico e lui mi ha mostrato un nuovo "giocattolo": un forno a muffola MP-2UM semismontato ( Fig. 1). La stufa è vecchia, manca la centralina originale, non è presente la termocoppia, ma la stufa è integra e la camera è in buone condizioni. Naturalmente, il proprietario ha una domanda: è possibile allegarvi una sorta di controllo fatto in casa? Anche se è semplice, anche con poca precisione nel mantenimento della temperatura, ma perché il forno funzioni? Hmm, probabilmente è possibile... Ma prima sarebbe bello consultare la documentazione, quindi chiarire le specifiche tecniche e valutare le possibilità di implementazione.

Quindi, innanzitutto, la documentazione è online e può essere facilmente trovata cercando “MP-2UM” (incluso anche nell’appendice all’articolo). Dall'elenco delle caratteristiche principali risulta che l'alimentazione del forno è monofase 220 V, il consumo energetico è di circa 2,6 kW, la soglia di temperatura superiore è di 1000 ° C.

In secondo luogo, è necessario assemblare un'unità elettronica in grado di controllare l'alimentazione del riscaldatore con un consumo di corrente di 12-13 A e di mostrare anche la temperatura impostata e quella effettiva nella camera. Quando si progetta un'unità di controllo, non bisogna dimenticare che in officina non esiste una messa a terra normale e non si sa quando sarà disponibile.

Tenendo conto delle condizioni di cui sopra e del database elettronico disponibile, si è deciso di assemblare un circuito che misura il potenziale della termocoppia e lo confronta con il valore “impostato” impostato. Il confronto viene effettuato con un comparatore, il cui segnale di uscita controllerà il relè, che a sua volta aprirà e chiuderà un potente triac, attraverso il quale verrà fornita all'elemento riscaldante la tensione di rete di 220 V. Il rifiuto del controllo a impulsi di fase di un triac è associato a correnti elevate nel carico e alla mancanza di messa a terra. Abbiamo deciso che se con il controllo “discreto” si scopre che la temperatura nella camera oscilla entro ampi limiti, convertiremo il circuito in uno “di fase”. Per indicare la temperatura è possibile utilizzare un comparatore. L'alimentazione del circuito è un normale trasformatore; il rifiuto di un alimentatore switching è dovuto anche alla mancanza di messa a terra.

La parte più difficile è stata trovare la termocoppia. Nella nostra piccola città i negozi non vendono questo genere di cose, ma, come al solito, i radioamatori sono venuti in soccorso con il loro desiderio di conservare per sempre ogni sorta di spazzatura radioelettronica nei loro garage. Circa una settimana dopo aver informato i miei amici più cari della “necessità della termocoppia”, uno dei radioamatori più anziani della città mi ha chiamato e ha detto che ce n’era qualche tipo che era in giro fin dall’epoca sovietica. Ma dovrà essere controllato: potrebbe risultare che si tratta di una copel cromata a bassa temperatura. Sì, certo che lo controlleremo, grazie, ma qualunque sarà adatto per gli esperimenti.

Un breve "viaggio in rete" per vedere cosa è già stato fatto da altri su questo argomento, ha dimostrato che fondamentalmente secondo questo principio gli autoctoni li costruiscono - "termocoppia - amplificatore - comparatore - controllo di potenza" ( Fig.2). Pertanto non saremo originali: cercheremo di ripetere ciò che è già stato dimostrato.

Esperimenti

Innanzitutto, decidiamo per la termocoppia: ce n'è solo una ed è a giunzione singola, quindi non ci sarà alcun cambiamento nella temperatura ambiente nel circuito di compensazione. Collegando un voltmetro ai terminali della termocoppia e soffiando aria a temperature diverse sulla giunzione con una pistola ad aria calda ( Fig.3), compilare una tabella dei potenziali ( Fig.4) da cui si vede che la tensione aumenta con una gradazione di circa 5 mV ogni 100 gradi. Tenendo conto dell'aspetto dei conduttori e confrontando le letture ottenute con le caratteristiche delle diverse giunzioni secondo tabelle prese dalla rete ( Fig.5), si può presumere con alta probabilità che la termocoppia utilizzata sia chromel-alumel (TCA) e che possa essere utilizzata per lungo tempo ad una temperatura di 900-1000 °C.

Dopo aver determinato le caratteristiche della termocoppia, sperimentiamo la progettazione del circuito ( Fig.6). Il circuito è stato testato senza sezione di potenza, nelle prime versioni è stato utilizzato un amplificatore operazionale LM358 e nella versione finale è stato installato un LMV722. Inoltre è a due canali ed è progettato per funzionare anche con alimentazione singola (5 V), ma, a giudicare dalla descrizione, ha una migliore stabilità della temperatura. Anche se potrebbe benissimo trattarsi di una riassicurazione eccessiva, poiché con i circuiti utilizzati l'errore nell'impostazione e nel mantenimento della temperatura impostata è già piuttosto ampio.

risultati

Il diagramma di controllo finale è mostrato in Fig.7. Qui il potenziale dai terminali della termocoppia T1 viene fornito agli ingressi diretto e inverso dell'amplificatore operazionale OP1.1, che ha un guadagno di circa 34 dB (50 volte). Il segnale amplificato viene quindi fatto passare attraverso un filtro passa basso R5C2R6C3, dove il rumore da 50 THz viene attenuato a -26 dB dal livello proveniente dalla termocoppia (questo circuito è stato precedentemente simulato nel programma, il risultato calcolato è mostrato in Fig.8). Successivamente, la tensione filtrata viene fornita all'ingresso inverso dell'amplificatore operazionale OP1.2, che funge da comparatore. Il livello di soglia del comparatore può essere selezionato utilizzando il resistore variabile R12 (da circa 0,1 V a 2,5 V). Il valore massimo dipende dal circuito di collegamento del diodo zener regolabile VR2, su cui è assemblata la sorgente di tensione di riferimento.

Per garantire che il comparatore non abbia un "rimbalzo" di commutazione a tensioni di ingresso di livello vicino, viene introdotto un circuito di feedback positivo: è installato un resistore ad alta resistenza R14. Ciò consente ogni volta che il comparatore viene attivato di spostare il livello di tensione di riferimento di diversi millivolt, il che porta ad una modalità di trigger ed elimina il "rimbalzo". La tensione di uscita del comparatore attraverso il resistore limitatore di corrente R17 viene fornita alla base del transistor VT1, che controlla il funzionamento del relè K1, i cui contatti aprono o chiudono il triac VS1, attraverso il quale viene trasmessa una tensione di 220 V fornito al riscaldatore del forno a muffola.

L'alimentazione della parte elettronica è basata sul trasformatore Tr1. La tensione di rete viene fornita all'avvolgimento primario attraverso un filtro passa basso C8L1L2C9. La tensione alternata dall'avvolgimento secondario viene raddrizzata da un ponte sui diodi VD2...VD5 e, livellata sul condensatore C7 ad un livello di circa +15 V, viene fornita all'ingresso del microcircuito stabilizzatore VR1, dall'uscita di che otteniamo +5 V stabilizzati per alimentare OP1. Per far funzionare il relè K1, viene prelevata una tensione non stabilizzata di +15 V, la tensione in eccesso viene “spenta” dal resistore R19.

La comparsa della tensione nell'alimentatore è indicata dal LED verde HL1. La modalità operativa del relè K1 e quindi il processo di riscaldamento del forno viene visualizzata dal LED HL2 con luce rossa.

L'indicatore P1 serve ad indicare la temperatura nella camera del forno nella posizione sinistra dell'interruttore a pulsante S1 e la temperatura richiesta nella posizione destra di S1.

Dettagli e design

Le parti del circuito vengono utilizzate sia quelle di uscita ordinarie che quelle progettate per il montaggio superficiale. Quasi tutti sono installati su un circuito stampato costituito da un PCB in lamina a lato singolo di 100x145 mm. Ad esso sono collegati anche un trasformatore di potenza, elementi di protezione da sovratensione e un radiatore con triac. SU Fig.9 mostra una vista della scheda dal lato stampa (il file nel formato del programma è in appendice all'articolo; il disegno per la LUT deve essere “mirrored”). Viene mostrata un'opzione per l'installazione della scheda nel case riso. 10. Qui puoi anche vedere il puntatore P1, i LED HL1 e HL2, il pulsante S1, la resistenza R12 e l'interruttore di pacchetto S2 montato sulla parete anteriore.

I nuclei dell'anello di ferrite per il dispositivo di protezione da sovratensione vengono presi da un vecchio alimentatore per computer e quindi avvolti fino al riempimento con filo isolato. È possibile utilizzare altri tipi di induttanze, ma in questo caso sarà necessario apportare le modifiche necessarie al circuito stampato.

Poco prima di installare la centralina sulla stufa, è stata saldata una resistenza di interruzione nell'intercapedine di uno dei conduttori che vanno dal filtro al trasformatore. Il suo scopo non è tanto quello di proteggere l'alimentazione quanto di ridurre il fattore di qualità del circuito risonante ottenuto derivando l'avvolgimento primario del trasformatore con condensatore C9.

Il fusibile F1 è saldato all'ingresso 220 V della scheda (installato verticalmente).

È adatto qualsiasi trasformatore di potenza, con una potenza superiore a 3...5 W e con una tensione sull'avvolgimento secondario compresa tra 10 e 17 V. È possibile con meno, quindi sarà necessario installare il relè a una tensione operativa inferiore (ad esempio, cinque volt).

L'amplificatore operazionale OP1 può essere sostituito con LM358, transistor VT1 con parametri simili, avente un coefficiente di trasferimento di corrente statico superiore a 50 e una corrente di collettore operativa superiore a 50...100 mA (KT3102, KT3117). Sul circuito stampato c'è anche spazio per l'installazione di un transistor SMD (BC817, BC846, BC847).

I resistori R3 e R4 con una resistenza di 50 kOhm sono 4 resistori con un valore nominale di 100 kOhm, due in parallelo.

R15 e R16 sono saldati ai terminali dei LED HL1, HL2.

Relè K1 – OSA-SS-212DM5. Il resistore R19 è composto da diversi collegati in serie per non surriscaldarsi.

Resistore variabile R12 – RK-1111N.

Interruttore a pulsante S1 – KM1-I. Pacchetto interruttore S2 – PV 3-16 (versione 1) o simile della serie PV o PP per il numero di poli richiesto.

Triac VS1 – TC132-40-10 o altro della serie TC122…142, adatto per corrente e tensione. Gli elementi R20, R21, R22 e C10 sono collegati ai terminali del triac. Il dissipatore è stato preso da un vecchio alimentatore per computer.

Qualsiasi dimensione adatta e sensibilità fino a 1 mA può essere utilizzata come dispositivo di misurazione elettrica puntatore P1.

I conduttori che vanno dalla termocoppia all'unità di controllo sono i più corti possibile e sono realizzati sotto forma di una linea simmetrica a quattro fili (come descritto).

Il cavo di alimentazione ha una sezione del conduttore di circa 1,5 mmq.

Installazione e configurazione

È meglio eseguire il debug del circuito passo dopo passo. Quelli. saldare gli elementi raddrizzatori con stabilizzatori di tensione - controllare le tensioni. Saldare la parte elettronica, collegare la termocoppia - controllare le soglie di risposta del relè (in questa fase sarà necessario un qualche tipo di elemento riscaldante collegato ad un alimentatore aggiuntivo esterno ( Fig.11), o almeno una candela o un accendino). Quindi dissaldare l'intera sezione di potenza e collegare il carico (ad esempio una lampadina ( Fig.12 E Fig.13)) assicurarsi che la centralina mantenga la temperatura impostata accendendo e spegnendo la lampadina.

La regolazione potrebbe essere necessaria solo nella parte di amplificazione: la cosa principale qui è che la tensione all'uscita di OP1.1 al massimo riscaldamento della termocoppia non superi il livello di 2,5 V. Pertanto, se la tensione di uscita è alta, allora va abbassato variando il guadagno della cascata (riducendo la resistenza dei resistori R3 e R4). Se viene utilizzata una termocoppia con un valore EMF di uscita basso e la tensione all'uscita di OP1.1 è piccola, in questo caso è necessario aumentare il guadagno in cascata.

Il valore della resistenza di sintonia R7 dipende dalla sensibilità del dispositivo P1 utilizzato.

È possibile assemblare una versione dell'unità di controllo senza indicazione della tensione e, di conseguenza, senza una modalità per preimpostare la soglia di temperatura desiderata, ad es. rimuovere S1, P1 e R7 dal circuito e quindi per selezionare la temperatura è necessario fare un segno sulla maniglia del resistore R12 e disegnare una scala con i segni della temperatura sul corpo del blocco.

Non è difficile calibrare la scala: ai limiti inferiori è possibile farlo utilizzando una pistola ad aria calda per saldatore (ma è necessario riscaldare la termocoppia il più possibile in modo che i suoi cavi lunghi e relativamente freddi non raffreddino la temperatura) giunto termico). E temperature più elevate possono essere determinate dalla fusione di vari metalli nella camera del forno ( Fig.14) – questo è un processo relativamente lungo, poiché è necessario modificare le impostazioni a piccoli passi e dare al forno il tempo sufficiente per riscaldarsi.

Foto mostrata su riso. 15, effettuato durante i primi avviamenti in officina. La calibrazione della temperatura non è stata ancora eseguita, quindi la scala del dispositivo è pulita: in futuro appariranno molti segni multicolori, applicati con un pennarello direttamente sul vetro.

Dopo qualche tempo, il proprietario della stufa ha chiamato lamentandosi che il LED rosso non si accendeva più. Dopo l'ispezione, si è scoperto che era fuori servizio. Molto probabilmente, ciò è accaduto a causa del fatto che l'ultima volta che è stato acceso, sono state controllate le capacità del forno e la camera, secondo il proprietario, si è riscaldata fino al bianco. Il LED è stato sostituito, ma l'unità di controllo non è stata spostata: in primo luogo, forse non si trattava di surriscaldamento dell'unità di controllo e, in secondo luogo, non ci saranno più modalità così estreme, poiché non sono necessarie tali temperature.

Andrey Goltsov, r9o-11, Iskitim, estate 2017

Elenco dei radioelementi

Designazione	Tipo	Denominazione	Quantità	Nota	Negozio	Il mio blocco note
OP1	Amplificatore operazionale	LMV722	1	Può essere sostituito con LM358		Al blocco note
VR1	Regolatore lineare	LM78L05	1			Al blocco note
VR2	Circuito integrato di riferimento di tensione	TL431	1			Al blocco note
VT1	Transistor bipolare	KT315V	1			Al blocco note
HL1	Diodo ad emissione luminosa	AL307VM	1			Al blocco note
HL2	Diodo ad emissione luminosa	AL307AM	1			Al blocco note
VD1...VD5	Diodo raddrizzatore	1N4003	5			Al blocco note
VS1	Tiristore e Triac	TS132-40-12	1			Al blocco note
R1, R2, R5, R6, R9, R17	Resistore	1 kOhm	6	smd0805		Al blocco note
R3, R4	Resistore	100 kOhm	4	vedi testo		Al blocco note
R8, R10, R11	Resistore	15 kOhm	3	smd0805		Al blocco note
R13	Resistore	51 Ohm	1	smd0805		Al blocco note
R14	Resistore	1,5 MOhm	1	smd o MLT-0.125		Al blocco note
R15, R16	Resistore	1,2 kOhm	2	MLT-0,125		Al blocco note
R18	Resistore	510 Ohm	1	smd0805		Al blocco note
R19	Resistore	160 Ohm	1	smd 0805, vedi testo		Al blocco note
R20	Resistore	300 ohm	1	MLT-2		Al blocco note
R21	Resistore

Un forno a muffola è progettato per riscaldare uniformemente le sostanze a diverse temperature. La muffola in esso presente protegge l'oggetto riscaldato dall'esposizione diretta ai prodotti della combustione.

Navigazione:

I forni a muffola si distinguono secondo diversi criteri.

• Per fonte di riscaldamento.
• Secondo la modalità di elaborazione.
• Secondo i dati di progettazione.

La fonte di riscaldamento di un forno a muffola può essere gas o elettricità.

La modalità di elaborazione è:

• in atmosfera normale (aria);
• in un ambiente gassoso speciale: idrogeno, argon, azoto e altri gas;
• a pressione di vuoto.

Strutturalmente, i forni a muffola sono suddivisi in forni:

• caricamento dall'alto;
• riempimento orizzontale;
• a campana: il forno sarà separato dal focolare;
• forni tubolari.

Inoltre, esistono diversi tipi di forni in base agli indicatori termici:

• forni a bassa temperatura: 100 - 500 gradi;
• forni con temperatura media: 400 - 900 gradi;
• forni ad alta temperatura: 400 - 1400 gradi;
• forni con temperature molto elevate: fino a 1700 - 2000 gradi.

Nota. La temperatura del forno a muffola ne determina direttamente il costo, ovvero quanto più alta è la temperatura massima, tanto più costoso sarà il forno.

I vantaggi dei forni a muffola includono la protezione della sostanza riscaldata dai prodotti della combustione del carburante o dall'evaporazione degli elementi riscaldanti e il suo riscaldamento uniforme in tutta la camera.

In caso di guasto della muffola, il design del forno ne consente la rapida sostituzione, facilitando notevolmente le riparazioni.

Lo svantaggio è la velocità di riscaldamento lenta (anche se non è sempre necessaria). È impossibile produrre modalità di riscaldamento ad alta velocità in un forno a muffola. Ciò è dovuto al fatto che ci vuole tempo perché la muffola si riscaldi. Ciò comporta un altro inconveniente: costi energetici aggiuntivi per il riscaldamento.

Il componente principale di un forno a muffola è la muffola, che nella maggior parte dei casi è realizzata in ceramica. Questo materiale è universale per realizzare vari tipi di forni. Esistono anche muffole in corindone, ma vengono utilizzate solo in ambienti chimici.

Un elemento riscaldante a forma di filo è avvolto attorno alla muffola e ricoperto da un rivestimento ceramico.

Attorno alla muffola è presente materiale termoisolante e il tutto è rivestito con un involucro metallico costituito da una lamiera di spessore 1,5-2 mm.

Poiché il riscaldamento del forno inizia attorno alla muffola, non è possibile raggiungere temperature elevate (superiori a 1150 gradi). A questo proposito, i produttori hanno sviluppato uno speciale materiale fibroso per la fabbricazione della muffola, che consente di posizionare gli elementi riscaldanti dall'interno. Ciò consente di aumentare il limite di temperatura dei forni a muffola. Ma lo svantaggio del materiale fibroso è la sua fragilità: sotto l'influenza di fumi di gas, sali e oli del materiale riscaldato, la fibra viene distrutta.

Oggi, per i forni a muffola ad alta temperatura, vengono utilizzati elementi riscaldanti giapponesi di altissima qualità, che consentono di raggiungere temperature nel forno fino a 1750 gradi.

I forni che funzionano con combustibile gassoso hanno inizialmente temperature più elevate.

Per riscaldare la camera di lavoro in modo più uniforme, alcuni produttori integrano la ventilazione. E per rimuovere i prodotti della combustione, esiste un meccanismo di scarico che rimuove fumo e vapore dal forno attraverso un tubo.

Per controllare e regolare la temperatura nel forno viene utilizzato un termostato elettronico collegato ad un riscaldatore e ad una termocoppia. Il termostato permette di controllare non solo la temperatura, ma anche il tempo di permanenza del prodotto nel forno. Inoltre, questi indicatori hanno una precisione molto elevata, soprattutto in un forno a muffola da laboratorio, poiché l'accuratezza della ricerca dipende dal loro valore e dal risultato ottenuto.

Applicazione dei forni a muffola

Il forno a muffola trova largo impiego soprattutto come attrezzatura per il trattamento termico dei metalli. Ma, grazie ai suoi vantaggi, il forno a muffola (che può essere acquistato in qualsiasi regione della Russia) ha notevolmente ampliato il suo campo di applicazione, e questo è:

• trattamenti termici dei metalli (tempra, rinvenimento, ricottura, invecchiamento);
• la cottura dei materiali ceramici è la fase finale della lavorazione della ceramica;
• incenerimento: trasformazione della sostanza in esame in cenere senza combustione per l'esame;
• cremazione;
• L'analisi del dosaggio è un metodo per identificare e separare i metalli preziosi (oro, argento, platino) da minerali, leghe e prodotti finiti;
• essiccazione – separazione dell'umidità sotto forma di acqua o altra sostanza liquida dai materiali;
• sterilizzazione di strumenti in medicina (odontoiatria).

Il trattamento termico dei metalli può essere effettuato a casa, in laboratorio o su scala industriale. Sulla base di ciò esiste un'intera gamma di forni a muffola con diversi volumi della camera di lavoro, capacità e temperature massime di riscaldamento. Per uso personale è possibile acquistare un forno a muffola per temprare i coltelli, per la ricerca è adatto un forno a muffola da laboratorio.

Per il trattamento termico di metalli e leghe il forno a muffola deve avere caratteristiche particolari.

Innanzitutto un forno a muffola per la tempra, rinvenimento, ecc. dei metalli deve avere ottime caratteristiche di isolamento. Solitamente sono dotati di più strati: mattone refrattario, materiale fibroceramico e un involucro protettivo in lamiera. Il fondo del forno deve essere dotato di speciali piastre in carburo di silicio e di un vassoio aggiuntivo per proteggerlo dagli urti degli elementi riscaldanti durante il carico e lo scarico. E, soprattutto, un forno a muffola elettrico deve disporre di speciali serpentine di riscaldamento realizzate in lega di alta qualità per garantire una temperatura di riscaldamento sufficientemente elevata, fino a 1400 gradi.

Un forno a muffola da laboratorio (il prezzo dipende dalla potenza e dalle caratteristiche costruttive) può essere utilizzato per riscaldare materiali di diverse composizioni.

Un forno a muffola per la cottura della ceramica viene utilizzato nei laboratori d'arte e di ceramica. Oltre alla cottura, riscalda i matracci e fonde il vetro. Il forno a muffola per ceramica ha un range di temperatura fino a 1300 gradi ed è dotato di un regolatore automatico che permette di riscaldare e raffreddare lentamente i prodotti senza sbalzi di temperatura. Una transizione così graduale è necessaria anche quando l'argilla viene cotta in un forno a muffola.

È possibile acquistare un forno a muffola per ceramica direttamente dal produttore, riducendone notevolmente i costi.

Nota. Un forno a muffola è spesso dotato di elementi riscaldanti rimovibili che possono essere facilmente sostituiti in caso di guasto.

Un forno a muffola per la cottura della ceramica (il prezzo dipende dalle dimensioni, dalla potenza, dal metodo di caricamento e dalla configurazione) può avere un volume della camera interna da 1 litro a 200 litri e anche di più. La struttura del forno può essere rotonda con caricamento dall'alto, camera con caricamento frontale, ci sono forni a campana. Pertanto, un forno a muffola per la cottura della ceramica, che è possibile acquistare anche per uso domestico, è a disposizione di un'ampia gamma di attività di qualsiasi artigiano.

Per la lavorazione dei metalli preziosi, così come in odontoiatria, è perfetto un piccolo forno a muffola o anche un mini forno a muffola con un volume della camera di lavoro di circa due litri.

Quando pensi a quanto costa un forno a muffola, dovresti prendere in considerazione le caratteristiche richieste che dovrebbero essere presenti in esso e scegliere un buon produttore. I forni a muffola di fabbricazione russa hanno ricevuto buone recensioni tra i consumatori e hanno una buona politica dei prezzi.

Un'ampia gamma di modelli consente di scegliere forni a muffola RF di diversi design: forni a muffola orizzontali e verticali con la posizione di caricamento richiesta, forni a muffola da laboratorio (la base di produzione si trova a Samara).

I forni a muffola Nacal sono noti per la loro qualità. Questo forno a muffola (puoi acquistarlo immediatamente a Mosca con consegna) ha ricevuto molte recensioni positive da aziende leader in vari campi.

Anche il forno a muffola (è possibile acquistarne diversi modelli a San Pietroburgo) dell'azienda Elektropribor si è dimostrato valido tra gli acquirenti.

Il forno a muffola bielorusso è di buona qualità (acquistarlo a Minsk non sarà un problema, dato che ci sono molti negozi online che vendono tali forni).

Alcuni artigiani si assumono il compito di realizzare un forno a muffola con le proprie mani, poiché un forno a muffola di fabbrica (il cui prezzo è ancora piuttosto alto) è al di là delle loro possibilità. Quando costruisci tu stesso una fornace, devi prestare molta attenzione alla realizzazione della muffola. Per uso domestico, la muffola può essere realizzata in argilla refrattaria, formando una camera di lavoro attorno ad un telaio di cartone. Quando l'argilla si asciuga, il cartone viene rimosso. Subito prima dell'ulteriore assemblaggio, assicurati di bruciare la muffola di argilla in modo che si indurisca e acquisisca la durezza necessaria. L'ulteriore assemblaggio non è diverso da quello di fabbrica.

Ma non ci sono molti specialisti fatti in casa, la maggior parte dei consumatori preferisce ancora acquistare un forno a muffola, il prezzo viene scelto in base alle proprie capacità.

L'invenzione si riferisce al campo della tecnologia dei materiali di silicato espanso. Il risultato tecnico dell'invenzione è quello di realizzare un metodo per la produzione di granulati per la produzione di materiali espansi vetrocristallini senza effettuare il processo di fusione del vetro. Una frazione di materie prime ad alto contenuto di silice con un contenuto di SiO 2 superiore al 60% in peso viene preparata mediante riscaldamento ad una temperatura di 200-450°C. Quindi viene aggiunto il carbonato di sodio in una quantità del 12-16% in peso, la miscela risultante viene compattata in uno stampo di acciaio resistente al calore. Lo stampo viene posto in un forno continuo e trattato termicamente ad una temperatura massima di 10-20 minuti, e la torta risultante viene frantumata. 1 tavolo

L'invenzione riguarda il campo della tecnologia dei materiali di silicato espanso ottenuti mediante schiumatura a temperature superiori a 800°C - vetro espanso, argilla espansa, petrositi, comprese penozeoliti, e può essere utilizzato per la produzione di materiali isolanti termici con una densità di 150- 350 kg/m3. Prima della schiumatura della miscela iniziale si ottengono granuli o granuli che in alcuni casi vengono frantumati fino a raggiungere una polvere con una superficie specifica di 6000-7000 m 2 /g.

È noto un metodo per produrre granulati da espandere mediante stampaggio di masse plastiche su presse a vite oa rulli, seguito da essiccazione ad una temperatura di 100-120°C, mentre l'espansione del materiale avviene a temperature di 1180-1200°C. Lo svantaggio di questo metodo è la sua applicabilità limitata - solo per cariche contenenti argilla quando si produce materiale poroso granulare (Onatsky S.P. Produzione di argilla espansa. - M.: Stroyizdat, 1987). È impossibile ottenere la miscela iniziale per la schiumatura, ad esempio, dal rottame di vetro, utilizzando questo metodo.

Esiste un metodo noto per produrre granulato di vetro mescolando i componenti della carica della composizione richiesta e fondendo la massa di vetro a temperature superiori a 1400°C, raffreddando la massa di vetro, seguita da frantumazione e macinazione su una superficie specifica di 6000-7000 m 2 /g (Kitaygorodsky I.I., Keshishyan T.N. Vetro espanso. - M., 1958; Demidovich V.K. Vetro espanso. - Minsk, 1975). Lo svantaggio di questo metodo è la necessità di organizzare il processo ad alte temperature con un elevato consumo di energia.

Il più vicino alla soluzione proposta in termini di essenza tecnica è il metodo di produzione dei granulati, che prevede la preparazione di una frazione di materie prime ad alto contenuto di silice, l'aggiunta di carbonato di sodio, la miscelazione di polveri e la cottura in forni continui a una temperatura di 750-850 ° C (Ivanenko V.N. Materiali da costruzione e prodotti ottenuti da razze silicee - Kiev: Budivelnik, 1978, pp. 22-25). Lo svantaggio di questo metodo è la sua applicabilità limitata: si ottengono termoliti che vengono utilizzati come aggregati porosi per calcestruzzo, costituiti solo da rocce opali silicee (diatomite, tripolite, opoka).

Lo scopo dell'invenzione è quello di preparare granulato basato sul trattamento termico di una miscela di componenti: a) materie prime con SiO 2 superiore al 60% in peso, ad esempio tufi zeolitici, marshalliti, diatomiti, tripoli, ecc. e b) additivi tecnologici che garantiscono processi di formazione di silicati senza fusione del vetro.

L'obiettivo viene raggiunto come segue:

1. La roccia silicea contenente SiO 2 superiore al 60% in peso viene frantumata, frantumata, setacciata (frazione inferiore a 0,3 mm);

2. La polvere di roccia silicea viene attivata mediante riscaldamento ad una temperatura di 200-450°C per rimuovere il cosiddetto. "acqua molecolare";

3. Per preparare la miscela di materie prime, aggiungere carbonato di sodio in una quantità del 12-16% in peso;

4. L'impasto ottenuto viene compattato in uno stampo di acciaio resistente al calore e trattato termicamente in forni continui alla temperatura di 750-850°C con esposizione alla temperatura massima di 10-20 minuti;

5. La torta risultante viene frantumata ad una frazione inferiore a 0,15 mm e utilizzata per preparare una carica con un agente espandente e altri additivi per la produzione di vetro espanso e materiali vetro-cristallini in schiuma utilizzando processi tecnologici noti.

Il metodo proposto per la produzione del granulato è illustrato da un esempio:

1. Tufo zeolitizzato proveniente dal giacimento di Sakhaptinskoe (territorio di Krasnoyarsk) della seguente composizione chimica,% in peso: SiO 2 - 66,1; Al2O3 - 12,51; Fe2O3 - 2,36; CaO - 2,27; MgO - 1,66; Na2O - 1,04; K2O - 3,24; TiO2 - 0,34; perdita all'accensione - 10.28.

2. Il campione preparato - frantumato, setacciato con una frazione inferiore a 0,3 mm - viene attivato riscaldando in forno a 400°C per 10 minuti.

3. Il calcolo della quantità di carbonato di sodio viene effettuato in base ai prerequisiti per la massima formazione di Na 2 SiO 3 durante l'interazione in fase solida di SiO 2 e Na 2 CO 3 - vale a dire per 100 g di campione attivato vengono aggiunti 18,62 g di carbonato di sodio.

4. Per la sinterizzazione vengono utilizzati stampi in acciaio resistente al calore. La superficie interna dello stampo è rivestita con una sospensione di caolino per evitare che il rivestimento si attacchi al metallo.

5. La miscela di polveri preparata viene compattata in uno stampo, posta in un forno a muffola e riscaldata ad una temperatura di 800°C e mantenuta per 15 minuti.

6. La torta risultante con un contenuto di fase vetrosa del 65-85% viene raffreddata, frantumata e costituisce un prodotto semilavorato per la preparazione di una carica per la produzione di vetro espanso.

Il granulato ottenuto con questo metodo è stato testato nel processo tecnologico di produzione del vetro espanso:

Il granulato è stato frantumato fino ad una frazione inferiore a 0,15 mm;

Nella miscela polverosa risultante è stato introdotto un agente che forma gas - coke, antracite, idrocarburi liquidi in una quantità dell'1% in peso;

La carica è stata compattata in stampi e trattata termicamente in un forno a muffola alla temperatura di 820°C per 15 minuti. Dopo la polimerizzazione, gli stampi sono stati tolti dal forno per raffreddare e stabilizzare la struttura cellulare.

È stato ottenuto un materiale espanso vetrocristallino con le caratteristiche riportate in tabella.

Pertanto, gli autori propongono un metodo per la produzione di granuli per la produzione di materiale espanso vetro-cristallino, che consente l'utilizzo di materie prime naturali invece dello scarso rottame di vetro. Il processo tecnologico non richiede temperature elevate, il che rende la produzione economicamente vantaggiosa.

Principali caratteristiche del metodo e proprietà del materiale espanso vetrocristallino
Tipo di granulato	Modalità di elaborazione, parametro					Proprietà del cristallite di vetro espanso
	Temperatura di lavorazione, °C	Granulometria del granulato per la preparazione dei lotti	Temperatura per la produzione di vetro espanso e cristalliti di vetro espanso, °C	Temperatura di mantenimento, min	Quantità di fase vetrosa,% in peso	Densità kg/m3	Resistenza alla compressione, MPa
Granulato di vetro (zeolite fusa + miscela di soda)	1480-1500	6000 cm2/g	820	15	100	300	08,-1,5
Sinterizzazione in fase solida della miscela zeolite + soda	750	0,15 mm	820	15	65	350	3-4
Stesso	800	0,15 mm	820	15	70	300	2,5-3,5
Stesso	850	0,15 mm	820	15	80	300	2,5-3,5
Culto	1500	6000 cm2/g	750-850	15	100	150-200	0,8-2,0

RECLAMO

Un metodo per produrre granulato per la produzione di vetro espanso e materiali vetro-cristallini in schiuma, compresa la preparazione di una frazione di materie prime ad alto contenuto di silice con un contenuto di SiO 2 superiore al 60 in peso%, l'aggiunta di carbonato di sodio, la miscelazione di polveri e la cottura in forni continui ad una temperatura di 750-850 ° C, caratterizzati dal fatto che la frazione risultante di materie prime ad alto contenuto di silice viene attivata mediante riscaldamento ad una temperatura di 200-450 ° C, quindi viene aggiunto carbonato di sodio in una quantità di 12- Il 16% in peso della miscela risultante viene compattato in uno stampo di acciaio resistente al calore, lo stampo viene posto in un forno continuo, trattato termicamente con esposizione ad una temperatura massima di 10 -20 minuti e la torta risultante viene frantumata.

Attualmente, una gamma abbastanza diversificata di tubi critici viene riscaldata e raffreddata durante il trattamento termico in forni a muffola continui di vari modelli con la fornitura di gas protettivo per ottenere una superficie brillante. Il riscaldamento delle muffole avviene dall'esterno o tramite prodotti della combustione oppure tramite resistenze elettriche. I forni sono ingombranti, i riscaldatori elettrici nei forni ad alta temperatura spesso si bruciano e la durata delle muffole è breve a causa del riscaldamento e della deformazione non uniformi. Tuttavia, il loro principale svantaggio è la mancanza di meccanizzazione: per organizzare un flusso continuo (un tubo attraverso ciascuna muffola) sul lato di ingresso del forno, i tubi vengono uniti manualmente tra loro mediante boccole, e sul lato di uscita vengono manualmente collegati tra loro mediante boccole. sganciato. Ciò riduce la produttività della manodopera e porta a difetti evidenti, soprattutto su tubi di piccolo diametro (6-12 mm). I forni a muffola con trasportatore sono ingombranti, antieconomici e spesso si guastano a causa di circuiti rotti.

Anche l'organizzazione del trasporto continuo di tubi di piccolo diametro (soprattutto quelli a parete sottile) quando riscaldati direttamente da un letto fluidizzato causa notevoli difficoltà, per non parlare dei processi tecnologici in cui il tubo, come un filo, si muove sotto forma di un continuo infinito filo.

I dipendenti del Pervouralsk New Pipe Plant hanno proposto di effettuare il trattamento termico (riscaldamento e raffreddamento) di tubi di classe perlite deformati a freddo al fine di alleviare le tensioni derivanti dalla deformazione in muffole riscaldate dall'esterno da un letto fluidizzato. Viene descritta la prima di queste unità.

Esperimenti preliminari hanno dimostrato che la velocità di riscaldamento nelle muffole riscaldate a letto fluidizzato è circa la metà della velocità di riscaldamento diretto di questi tubi in un letto fluidizzato di particelle di corindone da 320 mm, ma significativamente maggiore rispetto a quella di un forno a muffola a gas di fiamma con trasportatore a catena. Alla stessa temperatura della muffola (920 ° C), il tempo di riscaldamento nelle muffole del tubo 25 X 2 (acciaio 20) a 820 ° C è stato rispettivamente di 2,5 e 6 minuti e la temperatura dello spazio di lavoro del forno a fiamma era 70-80 ° C superiore allo strato di temperatura di ebollizione. La differenza nelle velocità di riscaldamento in queste condizioni è spiegata dalla grande massa di metallo nelle catene, che vengono riscaldate insieme al tubo del forno trasportatore, e dalle temperature irregolari lungo la lunghezza della muffola. Ciò spiega anche la velocità di raffreddamento dei tubi in un forno a nastro trasportatore, pari a circa la metà. È interessante notare che in una muffola di piccolo diametro (25 mm), la superficie dei tubi riscaldati risultava leggera anche senza fornire loro gas protettivo a causa della combustione del lubrificante, poiché i tubi non scremati venivano riscaldati direttamente dopo il mulino HPTR.

Sulla base di questi dati, il reparto di progettazione dell’impianto e il laboratorio di ingegneria termica, insieme all’UPI, hanno progettato una muffola a cinque trefoli completamente meccanizzata. Include un tavolo di carico con scaffalature; un dispositivo che inserisce i tubi nel forno e consiste in un apparecchio per tubi a cinque trefoli con azionamento elettrico individuale e un dispositivo di pressione pneumatica; una camera di riscaldamento a letto fluido, nella quale si trovano cinque muffole con una lunghezza di ~2,8 m (la lunghezza della parte riscaldata è di 1,3 m) con un diametro di 114 mm e uno spessore di parete di 10 mm in acciaio X23N18 un passo di 175 mm; un refrigeratore d'acqua tubolare (tubo in tubo) lungo 1,7 m, che in realtà è una continuazione delle muffole; tubi di ricezione del dispositivo (rullo magnetico con azionamento elettrico individuale, la cui velocità di rotazione è uguale alla velocità del dispositivo di guida); tavolo a rulli con rulli lisci ed espulsore a catena.

Un forno a letto fluidizzato ha una camera di riscaldamento di sezione trasversale rettangolare, rivestita di argilla refrattaria su vetro liquido, con un rivestimento metallico a tenuta di gas. Il ruolo del focolare nel forno è svolto da due griglie rimovibili di distribuzione del gas con una superficie di 960 x 570 mm, ciascuna delle quali ha 40 (in realtà 39) tappi in acciaio X23N18 con testa di diametro 50 mm, installati con passo di 110 mm agli angoli del quadrato. Ogni tappo è dotato di sei fori del diametro di 2,8 mm, attraverso i quali viene fornita una miscela gas-aria dalle camere di miscelazione. Per l'asciugatura del forno e il riscaldamento, viene fornito un bruciatore a due fili GNP-2. Il materiale fluidificato è il corindone n. 32 (320 micron) GOST 3647-71 e OH-11-60 con un'altezza dello strato sfuso (dai fori nei cappucci) di 300 mm.

L'unità è stata prodotta e installata nello stabilimento e messa in esercizio commerciale nel dicembre 1970. Il costo stimato del forno è di 9 mila rubli, di cui 2,5 mila rubli per la muratura. e il corindone EB-32 caricato nella fornace 1,5 mila rubli. Il costo effettivo del corindone è significativamente inferiore, poiché costa 293 rubli/t, il suo carico non supera 1 tonnellata, un soffiatore costa -2mila rubli. Il costo stimato della meccanizzazione è di 11 mila rubli, strumentazione e automazione - 4 mila rubli.

L'accelerazione del riscaldamento dei tubi in un'unità a letto fluidizzato ha permesso di ridurne la lunghezza rispetto ai forni a muffola di fiamma, eliminando la necessità di unire i tubi. Poiché la lunghezza del forno con frigorifero è inferiore alla lunghezza dei tubi trattati termicamente, c'è sempre un'estremità libera del tubo all'esterno del forno, situata o in un dispositivo spingitubo prima del forno, oppure in un supporto magnetico rullo tirandolo dopo il frigorifero. Dopo aver superato il rullo magnetico, i tubi cadono su un eiettore a catena, controllato automaticamente o da remoto, e vengono espulsi dal tavolo di consegna.

L'unica operazione manuale sull'unità è il compito di imballare i tubi nell'apparato della tribù, e da 1 a 30 tubi si muovono simultaneamente attraverso ciascuna muffola ad una velocità di 1,0-0,2 m/min, a seconda del diametro dei tubi e dello spessore della parete .

La temperatura nel forno viene mantenuta automaticamente modificando la portata del gas con una portata d'aria costante per una determinata temperatura nominale, che supera significativamente la quantità teoricamente richiesta (a = 1,15-2,5). Le velocità operative di fluidificazione sono 0,5-0,8 m/s ad una temperatura del forno di 900-1100° C. Questo metodo di controllo aumenta le perdite con i gas di scarico, ma semplifica il sistema di automazione e consente di regolare la temperatura senza praticamente modificare la velocità impostata dell'agente fluidificante. All'aumentare della temperatura nominale, la portata d'aria viene aumentata dal controller.

Le misurazioni effettuate con termocoppie calafatate hanno mostrato che dopo che il forno è stato riscaldato e ha raggiunto la modalità stazionaria (circa 2 ore dopo l'accensione), la temperatura di tutte le muffole è diventata la stessa sia lungo la lunghezza che in sezione trasversale e quasi uguale alla temperatura del fluido fluidificato letto. Solo la temperatura all'estremità di ingresso della muffola era leggermente inferiore. Di conseguenza, nei forni a muffola a letto fluido, il trasferimento di calore dallo strato alla muffola non limita la velocità di riscaldamento dei tubi, che è determinata solo dal trasferimento di calore interno.

Il forno funziona normalmente a 900-1000° C. Al minimo a 900; A 950 e 1000° C il consumo di gas naturale ridotto alle condizioni normali è rispettivamente di 16, 21 e 24 m 3 /h. Si può vedere che con un aumento della produttività del forno, il consumo totale di gas aumenta leggermente e il consumo specifico di gas diminuisce drasticamente. Vengono presentati i dati di vari autori sul consumo di calore specifico speso per riscaldare 1 tonnellata di prodotti tubolari in forni continui; è chiaro che in un forno a letto fluidizzato il consumo di calore specifico è 1,9-1,25 volte inferiore rispetto ai forni a fiamma.

Prove di bilancio effettuate ad una temperatura del forno di 1000 ° C e riscaldando 520 kg/h di tubi di 8 X 1,5 mm a 820 ° C hanno dimostrato che il 29,8% del calore fornito viene consumato per il riscaldamento dei tubi, perdite attraverso la muratura sono del 18,7%, le perdite per irraggiamento attraverso la parte superiore aperta del forno sono dell'11%, il riscaldamento del gas protettivo (azoto) fornito alle muffole è del 5,2%, le perdite con i gas di scarico sono del 35,3%. La dipendenza dell'efficienza del forno dalla sua produttività si è rivelata abbastanza vicina a quella calcolata che costituiva la base del progetto.

I termogrammi ottenuti misurando la temperatura di un tubo in movimento in una muffola con una termocoppia inserita al suo interno mostrano che il tempo per riscaldare ciascun tubo ad una determinata temperatura aumenta con l'aumentare del numero di tubi nella muffola, nonostante la conseguente diminuzione nella velocità di movimento dei tubi aumenta la produttività del forno. Se un tubo con un diametro di 40 X 2 mm ad una velocità di 0,55 m/min si riscalda fino a 820 ° C in 120-130 s, allora due - in 180 s, il che, con una diminuzione della velocità di 1,5 volte, consente per un aumento della produttività di circa il 35%.

Nell'analizzare i dati è necessario tenere presente: la presenza di acqua e lubrificante nei tubi di diametro superiore a 10 mm, che rallentano il riscaldamento nel tratto iniziale; riscaldamento lento dei tubi nella parte della muffola posta nella muratura; raffreddamento dell'estremità di uscita della muffola e dei tubi per conduttività termica (la muffola è collegata al frigorifero senza guarnizione termoisolante, in modo che il raffreddamento dei tubi inizi già nella parte di uscita della muffola).

Nel forno descritto, che fu in funzione industriale continua dal dicembre 1970 al marzo 1972, furono ricotti tubi di dimensioni intermedie e finali (anche per esportazione) di acciaio 10; 20; 35; 45; 15X; 20X; 40X; 20A con un diametro di 4-12 mm con spessore della parete<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.

In condizioni operative normali, i tubi trattati termicamente hanno una superficie chiara. Con l'aumento della produttività, i tubi escono dal frigorifero riscaldati ad una temperatura superiore a 300 ° C, per cui sulla superficie compaiono colori appannati (consentito dalle condizioni tecniche).

Nel corso del 1971 il forno ha lavorato sotto carico per 6589 ore con una produttività media di 300 kg/h, cioè ha prodotto -2000 tonnellate di prodotto (-1000 ore il forno ha funzionato senza carico - modalità riposo, prova, lavorazione; -1000 ore di fermo macchina), e per 2 mesi del 1972 - 1116 ore con una produttività media di 322 kg/h. La massima produttività del forno ad una temperatura dello strato di 1000 ° C su tubi di dimensioni finite (5 X 1-8 X 1 mm) raggiunge (da 3,6-4 a 1 mm o meno). Durante l'anno di attività, il forno ha lavorato più di 3,5 mila tonnellate di tubi. Gli indicatori comparativi dei forni a muffola con letto fluidizzato e riscaldamento a fiamma sono riportati nella tabella. 27, compilato secondo i dati del negozio.

Dal tavolo 27 si vede che la rimozione di tubi da 1 m 2 di fondo del forno quando si passa al letto fluido è aumentata da 58,5 a 240 kg/(m 2 h), ovvero sei volte. Il numero degli addetti ai servizi è stato dimezzato (da due a uno per turno). Il costo del forno con attrezzature e strumentazione è stato di 35,5 mila rubli, l'effetto economico è stato di oltre 45 mila rubli/anno.

Utilizzando l'esperienza positiva di utilizzo di questi forni, i dipendenti della stessa officina PNTZ nel novembre 1972 misero in esercizio commerciale la terza unità a dieci muffole per il trattamento termico leggero dei tubi per VAZ e altri clienti.

La composizione dell'unità Fig. 74 comprende il rack 1; attività della rulliera 2; tre rulli sezionali elettromagnetici 3 con azionamento elettrico, che guidano i tubi nel forno; dieci muffole 4 del diametro di 89x6 mm in acciaio X23N18, poste in una camera di riscaldamento 5 con uno strato fluidizzato di elettrocorindone 0,4 mm; refrigeratore d'acqua tubolare 6; rullo sezionale elettromagnetico 7 per disaccoppiamento tubi; tubi guida 8 in acciaio amagnetico con bobine elettriche di segnalazione del passaggio del tubo e di apertura degli scivoli di scarico del tubo 10; rullo di trascinamento elettromagnetico 9, che sposta i tubi nello scivolo di scarico 10; un nastro trasportatore per i tubi in caduta dallo scivolo 10 nella tasca 11. Prima dell'immissione nel forno, i tubi vengono uniti da due operai utilizzando tubi di acciaio non magnetici.

All'uscita dal frigorifero, i tubi vengono automaticamente sganciati dal rullo 7, la cui velocità di rotazione è maggiore di quella dei rulli portatubi, ed i tubi cadono liberamente nel cestello. Nella zona del tavolo di consegna e del nastro trasportatore è presente un telecomando a pulsante per il controllo manuale dello scarico del tubo, che, se necessario, viene servito da un terzo operatore. L'unità riscalda tubi con un diametro di 12-30 mm con uno spessore di parete di 0,5-3,5 mm in acciaio al carbonio. Requisiti fondamentali per la qualità dei tubi trattati termicamente:

La qualità dei tubi lavorati sull'unità soddisfa i requisiti specificati. Per ottenere una superficie chiara si forniscono alle muffole 70-80 m 3 /h di gas protettivo (95-96% azoto, 4-5% idrogeno). Le muffole vengono installate su supporti costituiti dagli stessi tubi delle muffole. La pratica dimostra che la distanza ottimale tra i supporti per muffole con spessore di parete di 5-7 e 10-14 mm è rispettivamente di 300 e 500 mm. La presenza di supporti non pregiudica la fluidificazione del materiale.

Lungo la lunghezza della camera di riscaldamento dell'unità, simili a quelle mostrate in Fig. 69 e 74, con dimensioni in pianta interna di 3,78 x 1,58 m ed espansione nella parte superiore fino a 2,04 m, sono previste tre griglie di distribuzione del gas con una superficie di 1,94 m 2 e quindi tre zone di termoregolazione indipendenti . Durante la produzione su ciascuna griglia con passo 100x100 mm vengono saldati 180 tappi. Come per la stufa mostrata in Fig. 74, i tappi sono costituiti da un tubo (acciaio X23N18) di diametro 24 mm, di cui un'estremità è forgiata, e nella parte inferiore sono praticati quattro fori di diametro 3 mm (spessore parete del tubo 7 mm). Tali cappucci, che non richiedono molta manodopera da produrre, si sono dimostrati eccellenti sul secondo forno a cinque muffole (durante l'intero periodo di funzionamento, nessuno di essi si è guastato). Nella parte superiore della camera di riscaldamento è presente un arco forato. L'altezza dello strato sfuso è di 250 mm, la resistenza della griglia e dello strato (totale) è di ~8 kN/m2. La velocità condizionale della liquefazione pneumatica (calcolata per una miscela fredda) in modalità nominale e all'avvio è rispettivamente 0,1-0,15, 0,22-0,25 m/s.

In conformità con i requisiti del regime tecnologico, nelle tre zone del forno vengono mantenute temperature diverse. Quando si elaborano tubi di dimensioni finite per VAZ (tubi 30x1,5 e 36x2,1 mm, TUZ-208-69), sono rispettivamente 850, 820 e 810 ° C. Le velocità di movimento del tubo sono 0,8-1,2 m/min, che garantiscono una produttività media di 600 kg/h. Per tubi di dimensioni finite e prefinite secondo GOST 9567-60 e altre zone, le temperature sono 950, 920 e 820 ° C e le velocità di movimento del tubo sono 0,8-8 m/min, a seconda dello spessore della parete. La produttività media su questi tubi raggiunge 1 t/h.

È importante notare che il passaggio da un regime di temperatura all'altro (ad esempio, aumento della temperatura da 820 a 950 ° C) dura solo 5-6 minuti, il che praticamente elimina i tempi di fermo del forno quando si passa a una diversa gamma di tubi. Il controllo della temperatura viene effettuato automaticamente modificando la portata del gas per ciascuna zona a portata d'aria costante. Il consumo assoluto di carburante (gas naturale) in questa modalità varia da 55 a 80 m 3 /h. I costi di capitale per l'unità ammontavano a RUB 12.086 per il forno, RUB 8.461 per strumentazione e automazione e RUB 23.048 per l'attrezzatura meccanica.

Poiché questa unità era un forno a muffola di fiamma ricostruito, non è stato possibile creare un'opzione di meccanizzazione ottimale. Nel frattempo, ora disponiamo di tutti i dati iniziali per creare la meccanizzazione di tali forni, che elimina quasi completamente il lavoro manuale. Attualmente stiamo sviluppando un forno del genere. Tuttavia, anche con la meccanizzazione costosa e non molto avanzata esistente, l’effetto economico stimato dalla ricostruzione del forno è di 81 mila rubli/anno. Dalla metodologia di calcolo riportata nell'ultimo capitolo risulta che l'uso di un letto fluidizzato in unità a muffola è tanto più redditizio quanto maggiore è il carico termico della muffola, cioè quanto più metallo la attraversa per unità di tempo. Ecco perché un'unità a letto fluido, a differenza di quella a fiamma, offre una maggiore produttività quando l'intera sezione trasversale della muffola è riempita di tubi. Ciò significa che le muffole a letto fluido sono molto promettenti e per il riscaldamento leggero in muffole di prodotti piuttosto massicci (tubi, mandrini, anelli, ecc.), il che rende possibile anche meccanizzare il loro movimento in modo molto semplice. Attualmente stiamo ultimando la costruzione di una muffola a letto fluidizzato per il riscaldamento degli anelli dei cuscinetti in uno degli stabilimenti. Gli esperimenti hanno dimostrato che gli anelli con un diametro di 130-140 mm, uno spessore di 20 e una larghezza di 30-50 mm vengono riscaldati a 1100-1150 ° C in 8-12 minuti. Il calcolo utilizzando il seguente metodo fornisce gli stessi indicatori.

Nelle fabbriche di tubi sono abbastanza comuni i forni con trasportatore a muffola per una lavorazione leggera e senza rischi dei tubi. In questi forni, il riscaldamento della catena di trasporto che trasporta i tubi nelle muffole richiede molte volte più calore rispetto al riscaldamento dei tubi stessi, per cui aumentano notevolmente sia il tempo di riscaldamento ad una determinata temperatura che il tempo di raffreddamento. Dall'analisi è emerso che l'utilizzo di un letto fluido per il riscaldamento delle muffole consente, in queste condizioni, di intensificare notevolmente lo scambio termico. Inoltre, solitamente la stessa catena di trasporto attraversa sia il forno che il raffreddatore. Dividendo un trasportatore in due catene (una all'interno del forno, l'altra nel frigorifero), è possibile trasformare lo svantaggio dei forni a trasporto in un vantaggio, perché in questo caso la prima catena sarà calda per quasi tutta la lunghezza, cioè accelererà il riscaldamento dei tubi e il secondo, freddo su tutta la lunghezza, aiuterà a raffreddare i tubi. Ridurre la lunghezza della catena calda ridurrà i carichi meccanici e termici su di essa e aumenterà l'affidabilità del suo funzionamento. Attualmente stiamo sviluppando tale unità insieme ai dipendenti PNTZ.

Amministrazione Valutazione complessiva dell'articolo: Pubblicato: 2012.05.21

Probabilmente tutti hanno sentito parlare di forni a muffola, ma raramente qualcuno si impegna a spiegare non solo la struttura, ma anche lo scopo di questo dispositivo. Nel frattempo, un forno a muffola è un progetto altamente specializzato progettato per la fusione di metalli, la cottura di argilla o prodotti ceramici, la sterilizzazione di strumenti o la crescita di determinati cristalli. Oltre ai forni industriali, a volte esiste un forno a muffola per la casa, perché i prodotti degli artigiani domestici sono ampiamente conosciuti.

I forni compatti prodotti in fabbrica, destinati all'uso domestico, sono piuttosto costosi, quindi sempre più spesso si parla di costruire il dispositivo da soli. Per comprendere appieno ogni fase della produzione del forno, è necessario prima acquisire familiarità con le questioni teoriche generali relative alle sue caratteristiche, struttura e classificazione.

Versione di fabbrica già pronta

Classificazione

Il primo segno per la divisione in sottogruppi è l'apparenza. In base all'orientamento i forni si dividono in verticali ed orizzontali. Il materiale può essere lavorato in uno spazio aereo normale, in uno spazio senz'aria o in una capsula riempita con un gas inerte. Sarà impossibile eseguire da soli il secondo e il terzo metodo di elaborazione, che devono essere presi in considerazione prima di iniziare il lavoro.

La legna da ardere non può fungere da fonte di calore, poiché la temperatura nella muffola può raggiungere oltre i 1000°C, e la legna non ha un calore di combustione così specifico. Pertanto, vengono utilizzate solo due opzioni per la produzione del riscaldatore:

1. La prima opzione è un forno a muffola a gas, che può essere trovato solo in produzione. È noto che qualsiasi manipolazione con apparecchiature a gas viene immediatamente interrotta da diverse autorità di regolamentazione e non si può parlare di realizzare dispositivi utilizzando un metodo fatto in casa.
2. Un forno a muffola elettrico consente di usare un po' di creatività, a condizione che siano soddisfatte tutte le condizioni di sicurezza necessarie.

Forno di grandi dimensioni in produzione

Preparazione per il lavoro

Qualsiasi lavoro deve iniziare con una certa fase preparatoria. Anche se è stato approvato un piano d'azione, è necessario preparare strumenti e materiali, altrimenti potrebbero esserci lunghe interruzioni del lavoro che influenzeranno negativamente le prestazioni dell'artigiano e la qualità della struttura costruita.

Prima che inizi la costruzione vera e propria, dovrai preparare immediatamente una smerigliatrice per il taglio della lamiera e la lavorazione dei mattoni refrattari. I cerchi per la smerigliatrice devono essere appropriati. L'elenco sarà integrato dalla saldatura elettrica con materiali di consumo e altri strumenti idraulici di uso quotidiano.

I materiali includono filo di nicromo o fechral, ​​lana di basalto, mattoni refrattari e lamiera di ferro con uno spessore di almeno 2 mm. A seconda di come è realizzata la struttura, alcuni strumenti o materiali potrebbero non essere necessari e altri verranno acquisiti durante il processo.

Stufa fatta in casa

Alcuni elementi già pronti per realizzare una stufa

Quando pianifichi il lavoro, dovrai mostrare non solo pazienza e capacità di utilizzare gli strumenti, ma anche ingegno. Dopotutto, siamo circondati da così tante cose inutili che possono diventare elementi chiave già pronti di alcune strutture. Al momento, utilizzeremo l'esperienza già pronta e le osservazioni di alcuni artigiani per semplificare il processo di realizzazione di una stufa da soli.

Puoi utilizzare un forno in metallo come corpo del futuro forno. Sicuramente sai dove trovare un vecchio fornello a gas o un forno elettrico. Se la superficie metallica non viene danneggiata dalla corrosione, il reperto può fungere da alloggiamento, poiché è strutturalmente adatto a resistere alle alte temperature. Non resta che smontare le parti non necessarie ed eliminare gli elementi in plastica.

Vecchio forno

Dovrai realizzare tu stesso l'elemento riscaldante, poiché in molti apparecchi elettrici è riempito con una sostanza isolante ed è improbabile che venga smontato senza danni. Ma c'è un vantaggio significativo nell'autoproduzione: la possibilità di creare un elemento con la geometria desiderata con i parametri specificati.

È preferibile utilizzare fechral, ​​poiché può resistere a temperature più elevate e il contatto con l'aria non gli causa molti danni, cosa che non si può dire del nicromo.

Il filo dovrebbe avere un diametro di 2 mm. Il diametro della bobina e la lunghezza del filo possono essere facilmente calcolati in base alle dimensioni dell'elemento riscaldante utilizzando una formula fisica elementare. Va notato subito che il forno risultante consuma molta energia. Il suo valore raggiunge i 4 kW, il che significa che dovrai tracciare una linea separata dal pannello con un interruttore automatico da 25 A.

Filo finito

Come isolamento termico, è necessario utilizzare materiali che non solo abbiano una bassa conduttività termica, ma resistano anche alle alte temperature. Per non costringere il lettore a frugare nelle tabelle fisiche, notiamo subito che i materiali adatti sono la lana di basalto, la colla resistente al calore, che si acquista in negozio, e i mattoni refrattari o argilla refrattaria. Se non si garantisce il grado di isolamento adeguato, gran parte del calore si disperderà inutilmente, il che comporterà un consumo energetico non necessario.

Autoproduzione

Se non è possibile trovare un vecchio forno, dovrai utilizzare lamiera e saldatura elettrica. Utilizzando una smerigliatrice, le pareti del nostro futuro prodotto vengono ritagliate da un foglio di metallo secondo le dimensioni richieste. Per semplificare il processo, il forno è realizzato in forma cilindrica. Quindi la striscia di metallo viene arrotolata in un cilindro e saldata con una cucitura.

Il cerchio di metallo fungerà da un'estremità e poco dopo verrà installata una porta sull'altro lato. La struttura deve essere rafforzata e per questo dovrai saldare diversi angoli all'incrocio delle pareti del cilindro e del cerchio.

Piega un foglio di metallo in un cilindro

Le pareti interne del cilindro risultante sono rivestite con lana di basalto. Questo materiale non è stato scelto per caso. La temperatura massima a contatto con un fuoco aperto è di 1114°C, il materiale ha una scarsa conduttività termica, che per noi è semplicemente necessaria in queste condizioni, ed è sicuro per la salute umana anche a temperature critiche.

I bordi del mattone refrattario vengono lavorati con una smerigliatrice in modo che in sezione assomigli a un trapezio. Questi elementi possono essere utilizzati per formare una sorta di anello resistente al fuoco.

Creazione di un anello ignifugo

Poiché i bordi avranno angoli diversi e la struttura dovrà essere smontata, si consiglia di apporre un numero di serie su ciascun mattone. Dopo aver posato i mattoni su una superficie piana in modo che i bordi interni “guardino” verso l'alto, realizzare delle fessure poco profonde con una leggera angolazione, in queste fessure verrà inserita una spirale. Le scanalature dovrebbero isolare le spire della spirale l'una dall'altra e garantire la distribuzione dell'elemento riscaldante in tutta la zona attiva. Ora dovrai nuovamente assemblare i mattoni in un anello e stringerli con un filo o un morsetto.

La spirale preparata viene posizionata nella scanalatura e le sue estremità vengono portate fuori, dove verranno montati i terminali di collegamento. L'anello a spirale rappresenta l'elemento riscaldante del forno.

Posa a spirale

Il cilindro con lana di basalto è installato con l'estremità su un piano orizzontale. Sul fondo sono posti mattoni refrattari per proteggere la parete rotonda dall'esposizione alle alte temperature. All'interno è inserito un elemento riscaldante e tutti i vuoti sono riempiti con colla resistente al calore. Ci vorranno diversi giorni affinché il dispositivo si asciughi. Durante questo periodo, puoi progettare e realizzare una porta per il forno. Quanto più strettamente copre il focolare, tanto più a lungo durerà la spirale fatta in casa. Un forno a muffola autocostruito è in grado di fondere metalli preziosi, cuocere argilla e fondere alcuni metalli.

Per cuocere piccoli prodotti in argilla a casa, puoi realizzare una versione più semplice del forno. È composto da un fornello elettrico con resistenza a vista e una pentola in ceramica di adeguate dimensioni. È impossibile posizionare la parte direttamente sulla spirale, quindi i mattoni di argilla refrattaria vengono posizionati sotto di essa e coperti con una pentola sopra.

Materiali per la creazione di una fornace

Svantaggi del design fatto in casa

Ogni dispositivo non è privo di alcuni difetti e anche un dispositivo fatto in casa li moltiplica. Dato l'obiettivo prefissato, puoi sacrificare alcuni requisiti per soddisfarne altri. Tuttavia, tutti dovrebbero conoscere l'elenco delle conseguenze negative.

• Un design fatto in casa è privato di tutte le garanzie, comprese le garanzie di sicurezza.
• L'evaporazione del metallo dalla spirale riscaldante può comportare la sua presenza sotto forma di impurità nella composizione del metallo prezioso da lavorare.
• L'isolamento termico fatto in casa non fornirà la piena concentrazione del calore nel focolare, quindi il corpo della stufa fatta in casa è molto caldo e richiede un'attenta gestione. A proposito, questo è anche uno svantaggio di alcuni modelli di fabbrica.
• Il mancato monitoraggio e la regolazione adeguata della temperatura potrebbero impedire al forno di eseguire una particolare operazione di trattamento termico.

I forni già pronti sono progettati per eseguire una gamma piuttosto ristretta di compiti, ma questo è più un indicatore di professionalità che uno svantaggio. I parametri principali e l'ambito di applicazione di un particolare dispositivo sono indicati nel suo passaporto.

I leader nella produzione di forni a muffola compatti e stazionari sono aziende come TSMP Ltd (Inghilterra), SNOL-TERM (Russia), CZYLOK (Polonia), Daihan (Corea del Sud). L'elenco presentato riflette l'elenco delle migliori aziende per la valutazione dei fornitori di apparecchiature ad alta temperatura per il mercato russo.