Klassificering och inventering av vanliga industriugnar inom pulverindustrin

Industriella ugnar avser termisk utrustning som utnyttjar värme som genereras genom bränsleförbränning eller omvandling av elektrisk energi i industriell produktion till att smälta, smälta, baka (calcin), värma, retort, förgasa, etc., material eller arbetsstycken. Det finns många typer av industriugnar med olika användningsområden. Inom metallurgi, kemisk industri, icke-järnmetaller, byggmaterial, maskiner, lätt industri, avancerad keramik och andra industrier, används olika industriugnar för olika industriella ändamål. Vanligtvis har en specifik ugn mer än en egenskap. Därför har samma ugn olika klassificeringspunkter och flera klassificeringsmetoder och namngivningsmetoder. Till exempel är en kontinuerlig sintringsugn både en sintringsugn och en kontinuerlig ugn.

I industriella ugnar inkluderar vanliga värmekällor fasta bränslen, flytande bränslen, gasformiga bränslen och omvandling av elektrisk energi. Dessa värmekällor delas i allmänhet in i två kategorier under deras bildning: de som existerar i lågform och de som existerar i icke-lågform. Därför, baserat på värmekällan, kan ugnar klassificeras i två typer: flamugnar och elektriska ugnar.

1. Flamugnar

En ugn som använder flamman från bränsleförbränning som sin värmekälla kallas en flammugn. Lågan inuti ugnen kan komma i direkt kontakt med materialet för uppvärmning, med temperaturer i allmänhet under 2000 grader. Under förbränning utstrålar ugnsväggen värme och reflekterar delvis projicerad värme, vilket spelar en avgörande roll för värmeväxlingen. Men ibland, för att förhindra oxidation av materialet (arbetsstycket), måste lågan separeras från materialet, varvid lågans värme indirekt överförs till materialet genom en skiljevägg. Flamugnar kan användas för att både värma och smälta material.

En neddragsugn med hög-temperatur är en typ av lågugn som består av tre delar: ugnskroppen (rund eller rektangulär), förbränningsutrustning och ventilationsutrustning. Under drift tillsätts bränsle till förbränningskammarens galler, luft införs i askhålet, passerar genom rosten och förbränns med kolbädden. Lågan och förbränningsprodukterna sprutas ut från munstyckena som bildas av brandbaffeln och ugnsväggarna till toppen av ugnen, reflekteras sedan nedåt till botten och släpps ut i rökkanalen genom sughålen, grenkanalerna och huvudkanalen. När lågan strömmar över produkterna överförs dess värme till produkterna genom konvektion och strålning.

Flamugnar kännetecknas av snabb smältning och hög effekt, men de lider också av låg termisk effektivitet och miljöföroreningar från avgaser.

Därför bör användningen av lågugnar säkerställa:

(1) fullständig förbränning av bränsle under specificerade värmebelastningsförhållanden;

(2) stabil förbränningsprocess, kapabel att kontinuerligt tillföra värme till ugnen;

För närvarande används flamugnar ofta i traditionell keramik, industriell keramik, glasprodukter, eldfasta material, sintring av nya material och värmebehandling av metall.

2. Elektriska ugnar

Elektriska ugnar omvandlar i allmänhet elektrisk energi till värmeenergi genom elektriska värmeelement. Baserat på metoden för strömgenerering kan de ytterligare delas in i fem kategorier: motståndsugnar, induktionsugnar, elektriska ljusbågsugnar, elektronstråleugnar och jonugnar. Eftersom det inte finns någon bränsleförbränning finns det inget behov av ventilationsutrustning såsom lufttillförsel och avgassystem. Deras struktur är enkel, de upptar ett litet område, och produkterna inuti ugnen påverkas inte av rökgas eller aska. Elektriska ugnar kan också uppnå temperaturer över 2000 grader, vilket är svårt att uppnå med flammugnar. Temperatur och atmosfär är också lättare att exakt kontrollera och övervaka, vilket resulterar i högkvalitativa-brända produkter. De används ofta för produktion och bearbetning av specialmaterial av-hög kvalitet, såsom konstgjorda grafitanodmaterial för litium-jonbatterier.

Men för att säkerställa en enhetlig temperaturfördelning över ugnens tvärsnitt- är tvärsnittsstorleken vanligtvis begränsad. Därför är elektriska ugnar inte lämpliga för eldning av stora, tjocka-väggar, och deras effekt är relativt låg. Dessutom är den extra elektriska utrustningen för elektriska ugnar mer komplex, och förbrukningen av elektriska värmeelement är högre, vilket leder till högre utrustning och driftskostnader.

Industriella ugnar är viktig termisk utrustning inom industrier som metallurgi, kemikalier, byggmaterial, keramik, glas, elektronik och livsmedel. Klassificerade efter industriprocesser kan de kategoriseras i sintringsugnar, avbindningsugnar, kalcineringsugnar, torkugnar, grafiteringsugnar och vulkaniseringsugnar. Inom den avancerade keramikindustrin är avbindningsugnar och sintringsugnar vanligen använda termisk utrustning i produktionsprocessen.

1. Avbindningsugn

Ny keramik innehåller ofta en betydande mängd organiska bindemedel och mjukgörare under formningen, såsom paraffinvax i varm-pressgjutning och polyvinylalkohol vid valsformning och tejpgjutning, vilket resulterar i hög inre porositet. Direkt sintring gör att en stor mängd organiskt material i den keramiska kroppen smälter, sönderdelas och förångas, vilket leder till deformation, sprickbildning och vidhäftning av kroppen, vilket påverkar utbytet och värmeledningsförmågan hos substratet. Dessutom påverkar den höga kolhalten i dessa organiska material, när det inte finns tillräckligt med syre för att skapa en reducerande atmosfär, sintringskvaliteten negativt. Före bränning placeras därför den keramiska kroppen vanligtvis i en avbindningsugn och gräddas vid en temperatur som är lägre än den som används för sintring för att avlägsna det organiska materialet, vilket säkerställer att produkten uppfyller form, storlek och kvalitetskrav.

2. Sintringsugn

Den avbindande keramiska gröna kroppen kan sintras i en sintringsugn. I sintringsugnen binder de fasta partiklarna i den keramiska gröna kroppen ihop på grund av den höga temperaturen. Korn växer, porositeten och korngränserna minskar gradvis och genom massöverföring krymper den totala volymen, densiteten ökar och slutligen bildas en tät polykristallin sintrad kropp med utmärkta mekaniska egenskaper.

Under sintringsprocessen är sintringstemperatur och sintringstid de viktigaste faktorerna som påverkar keramisk sintring. De bestämmer till stor del storleken och fördelningen av korn i keramiken. Sintringsatmosfären och sintringstrycket i ugnen kan påverka antalet porer inuti keramiken och därmed påverka graden av förtätning. Därför bör dessa parametrar i sintringsugnen kontrolleras noggrant och övervakas under sintringen för att säkerställa att den sintrade produkten inte spricker eller deformeras.

Förutom ugnar som separat utför avbindnings- och sintringsprocesser, kan integrerade ugnar ofta användas med förinställda temperaturprofiler- för att möta behoven av integrerad produktion av flera processer.

I produkttillverkningsprocessen fungerar industriella ugnar huvudsakligen i två lägen: kontinuerlig och intermittent (eller periodisk).

1. Intermittenta ugnar
Det kännetecknande för intermittenta ugnar är att ugnskammaren inte är uppdelad i temperaturzoner. Material laddas manuellt i ugnen i omgångar för uppvärmning eller smältning. Efter att uppvärmningen eller smältningsprocessen är klar inuti ugnen, lossas materialen manuellt i omgångar. Ugnsladdningen rör sig inte inuti ugnen, och ugnstemperaturen ändras över tiden. Vanliga typer inkluderar gropugnar, lådugnar, klockugnar och skyttelugnar.

① Klockugn
En klockugn består i allmänhet av en klockburk, en bas och en lyftkonstruktion. Värmeelementet är installerat på ugnsburkens innervägg. Dess kännetecken är att när ämnet bränns och kyls till en viss temperatur, kan klockburken snabbt överföras till en annan bas för att börja bränna ämnen i en annan ugn. Därför är den mycket lämplig för sintring av komponenter som lätt skadas under rörelse. Generellt sett har den bra tätningsprestanda, stabil och enhetlig temperatur och atmosfär inuti ugnen, låg värmeförlust och hög termisk effektivitet.

② Boxugn

Som namnet antyder liknar en lådugn en låda till formen, med värmeelement fördelade längs ugnskammarens innervägg. Under tillverkningen läggs ämnena på en stödplatta och bränns sedan samman i mitten av ugnskammaren. Efter att en sats ämnen har bränts tas de bort från ugnen för nästa sats som ska laddas och brännas. Boxugnar är mycket mångsidiga och lämpliga för värmebehandling av enskilda delar och små partier av olika former. Men på grund av den dåliga tätningen av ugnsöppningen och dörren är värmeförlusten betydande, vilket resulterar i ojämn temperaturfördelning. Temperaturen nära ugnsdörren är lägre än temperaturen i mitten av ugnskammaren, så den kan vanligtvis inte arbeta med full kapacitet, vilket leder till låg produktionseffektivitet. Detta kan åtgärdas genom att lägga till värmeelement i ugnsdörren eller installera en fläkt.

③ Gropugn

De flesta gropugnar har en cirkulär struktur, och arbetsstycken laddas vertikalt i ugnen för uppvärmning med hjälp av specialkranar eller andra verktyg. Ugnskroppen är konstruerad av eldfast fiber med hög-temperatur, vilket minskar värmeförlusten och sparar energi. Dess termiska effektivitet och tätningsprestanda är högre än lådugnar, men det är inte lika bekvämt att använda och underhålla.

④ Skyttelugn

Skyttelugnens struktur liknar en tändsticksask. Under drift skjuts ämnena som ska eldas in i ugnen av ugnsbilar. Efter bränningen dras de ut i motsatt riktning för att lossa de avfyrade ämnena. Eftersom ugnsbilarna rör sig fram och tillbaka i ugnen som en skyttel, kallas den en skyttelugn. Den unika strukturen hos skyttelugnen gör den väl-lämpad för små-partier, fler-tillverkning, och erbjuder stor flexibilitet i produktionsmetoder och schemaläggning. Dessutom kan lastning, lossning och partiell kylning av de färdiga produkterna utföras utanför ugnen, vilket förbättrar arbetsförhållandena och förkortar ugnens omloppstid. Men på grund av att ugnsvagnarna ständigt rör sig in och ut ur ugnen är värmelagrings- och avledningsförlusterna betydande, vilket resulterar i höga rökgastemperaturer och hög värmeförbrukning. Denna nackdel mildras vanligtvis genom att lägga till en spillvärmeåtervinningsanordning.

2. Kontinuerliga ugnar

I en kontinuerlig ugn förblir temperaturen vid olika punkter i ugnen relativt konstant över tiden. Den gröna kroppen passerar sekventiellt genom ugnens förvärmnings-, hög-temperatur- och kylsektioner med en kontrollerad hastighet, och slutför sintringsprocessen. Denna typ av sintringsugn möjliggör oavbruten kontinuerlig sintring, är mycket enkel att använda och har hög termisk effektivitet, vilket resulterar i stora produktionsvolymer och enhetlig produktkvalitet. Det kräver dock betydande investeringar och dess termiska regim är inte lätt att justera, så det används mest för produkter med hög produktion och ett relativt begränsat produktutbud. Vanliga kontinuerliga ugnar inom pulverindustrin inkluderar tunnelugnar och rullugnar.

① Tunnelugn

Strukturen i en tunnelugn liknar en lång, rak tunnel, med vagnar som går på spår som lagts längst ner i tunneln. Förbränningsutrustningen är placerad i mitten av tunnelugnen och bildar eldningszonen med hög-temperatur. En inducerad dragfläkt eller skorsten är installerad längst fram i ugnen för att styra rökgasen med hög-temperatur från eldningszonen till ugnshuvudet, förvärmer den gröna kroppen som ska eldas och bildar förvärmningszonen. Vid ugnsslutet blåses kall luft vanligtvis in för att kyla de brända produkterna och bildar kylzonen. Eftersom det mesta av spillvärmen från hög-rökgasen i eldningszonen kan utnyttjas är den mer energieffektiv- än intermittenta ugnar. En del värme går dock fortfarande till spillo eftersom kylning krävs vid ugnsänden.

② Rullugn

En rullugn placerar produkten direkt eller indirekt på tätt placerade rullar. Varje rulle drivs av en kedja via ett kedjehjul i dess ände, vilket gör att rullarna roterar kontinuerligt. Denna rotation av rullarna överför produkten från ugnshuvudet till ugnsänden. Eftersom temperaturskillnaden under förvärmning, bränning och kylning är extremt liten, är produktionstiden mycket kort. Dessutom har rullugnar mycket bättre lufttäthet än tunnelugnar, vilket resulterar i bättre energieffektivitet. Det har dock också en nackdel: att bränna hög-temperatursänkande produkter kräver hög-kvalitetsvalsar. I allmänhet används kiselkarbidvalsar som effektivt hanterar bränning av keramiska produkter med hög-temperatur upp till 1350 grader.

③ Tryckugn

Botten av en skjutugn är belagd med exakt lagda spår gjorda av robust eldfast tegel. En tryckmekanism trycker eldfasta plattor som innehåller de keramiska ämnena in i ugnen, och passerar successivt genom förvärmningszonen, bränningszonen och kylzonen. Ibland, för att minska friktionen, kan keramiska kulor placeras under de eldfasta plattorna. Eftersom principerna och fördelarna med skjutugnar liknar dem för rullugnar, begränsas skjutugnar av de eldfasta plattornas dragkraft- och är i allmänhet inte särskilt långa, från några meter till tjugo meter långa. De används vanligtvis för att bränna hög-temperaturpulver eller specialkeramik, och deras dagliga produktion är inte stor.

Med tekniska framsteg och den kontinuerliga implementeringen av miljöskyddspolicyer, utvecklas industriugnar från låg-till avancerad-modell. De har gått från att kännetecknas av låg effekt och kvalitet, hög bränsleförbrukning, hög arbetsintensitet, låga eldningstemperaturer och oförmåga att kontrollera atmosfären, till högre effekt och kvalitet, lägre bränsleförbrukning, högre eldningstemperaturer, kontrollerbar atmosfär samt mekanisering och automatisering. Förutom klassificeringarna som nämns ovan, kan ugnar också kategoriseras efter temperatur (hög-temperatur, medel-temperatur och låg-temperatur) och efter arbetssystem (radial-, konvektions- och skiktade arbetssystem). Produktionsföretag kan välja lämpliga industriugnar baserat på deras produkts specifika krav vad gäller processteknik, atmosfär och produktion för att förbättra produktionseffektiviteten och produktkvaliteten.