Nei forni a rulli lunghi, il controllo della temperatura non è importante solo durante il riscaldamento e la cottura.
L'uniformità di raffreddamento è altrettanto fondamentale per mantenere l'affidabilità strutturale dei mobili del forno e dei rulli in ceramica.

In molti casi industriali, il danno del rullo non si verifica durante un funzionamento stabile ad alta temperatura.
Invece, i guasti si verificano spesso durante il raffreddamento, specialmente quando la distribuzione della temperatura diventa irregolare lungo la lunghezza del forno o attraverso la sezione dei rulli.

Questo caso di studio spiega perché l'uniformità di raffreddamento svolge un ruolo decisivo nell'affidabilità dei forni a lungo raggio.

Rispetto ai forni brevi, i forni lunghi presentano in genere:

• Grandi gradienti di temperatura
• Tempo di risposta termica più lungo
• Distribuzione irregolare del flusso d'aria
• Tassi di raffreddamento diversi tra le zone
• Rilascio di calore ritardato dalle strutture refrattarie

Con l'aumentare della lunghezza del forno, il mantenimento di un raffreddamento perfettamente uniforme diventa sempre più difficile.

Questo è particolarmente importante per:

• Forni a rulli
• Forni a batteria
• Forni di sinterizzazione in ceramica
• Linee di produzione continue ad alta capacità

per la fabbricazione di macchine per la produzione di prodotti della voce 8523

• Alta rigidità
• Alta conduttività termica
• Eccellente resistenza ad alte temperature

Tuttavia, anche i materiali SiC ad alte prestazioni rimangono sensibili allo stress termico generato dal raffreddamento differenziale.

Quando un' area si raffredda più velocemente di un' altra:

• Prima i contratti di superficie
• L'interno rimane ampliato
• Lo stress di trazione si sviluppa nella regione più fredda

Se la differenza di temperatura diventa sufficientemente grande, può verificarsi l'avvio di crepe.

Un lato del rullo può raffreddarsi più rapidamente a causa di:

• Esposizione diversa al flusso d'aria
• Posizione del ventilatore
• Perforazione del forno
• Apertura della porta
• Isolamento irregolare

Risultato:

• Gradiente termico assiale
• Contrazione differenziale
• Tendenza alla piegatura dei rulli

La superficie si raffredda più velocemente del nucleo.

• Prima i contratti dello strato esterno
• La sezione interna rimane calda.
• Forme di gradiente termico inverso

Questo crea tensione di trazione vicino alla superficie e ai bordi.

Durante il funzionamento stabile:

• La distribuzione delle temperature è relativamente uniforme
• L'equilibrio termico è mantenuto
• Lo stato di stress è stabile.

Durante lo spegnimento:

• Tassi di raffreddamento variabili
• Il flusso d'aria cambia rapidamente
• La temperatura della superficie scende rapidamente
• I gradienti termici aumentano drasticamente

Di conseguenza, lo spegnimento è spesso la fase più pericolosa per i sistemi a rulli a forno lungo.

Le estremità dei rulli sono maggiormente esposte all'aria esterna e alle limitazioni meccaniche.

Osservazioni comuni:

• Rottura della superficie terminale
• Fragmentazione dei bordi
• Frattura all' angolo

Le regioni di sostegno subiscono effetti combinati:

• Restrizione locale
• Contrazione termica
• Concentrazione di sollecitazione di contatto

Le crepe si formano spesso vicino alle interfacce di supporto.

Le zone tra le regioni calde e fredde spesso si sviluppano:

• Espansione differenziale
• Curvatura locale
• Spinta di disallineamento termico

Queste zone sono molto sensibili durante i cicli di raffreddamento.

Con l'aumentare della lunghezza del forno:

Ciò significa che i forni lunghi richiedono un controllo della gestione termica molto più rigoroso rispetto ai sistemi più brevi.

Evitare il raffreddamento concentrato vicino a:

• Fabbricazione a partire da semi di legno
• Regioni di sostegno
• Punti di scarico locali

Un flusso d'aria equilibrato riduce i gradienti termici.

Il raffreddamento rapido aumenta drasticamente lo stress di trazione.

Un raffreddamento graduale controllato aiuta:

• Ridurre la concentrazione di stress
• Minimizzare lo shock termico
• Migliorare la durata del rullo

I sistemi di sostegno dovrebbero consentire:

• Espansione termica
• Movimento assiale
• Indennità per spostamento minore

Le strutture di supporto troppo strette amplificano lo stress termico.

Le aree critiche includono:

• Entrate/uscite dei forni
• Zone di raffreddamento
• Posizioni dei ventilatori
• Regioni in transizione strutturale

L'uniformità è più importante della velocità assoluta di raffreddamento.

Un malinteso comune è:

"Il rullo ha fallito perché la temperatura di funzionamento era troppo alta".

In realtà, molti fallimenti si verificano perché:

• Il raffreddamento era irregolare
• La contrazione termica è stata limitata
• Lo stress di trazione sviluppato durante lo spegnimento

Il problema è spesso il gradiente termico, non la temperatura massima stessa.

L'uniformità di raffreddamento è uno dei fattori più critici che influenzano l'affidabilità dei rulli nei forni lunghi.

In molte applicazioni pratiche:

• Una temperatura elevata e stabile non è la condizione più pericolosa.
• Il raffreddamento irregolare durante lo spegnimento crea la maggiore tensione termica

Per un funzionamento affidabile del forno a lungo termine, l'ingegneria dovrebbe concentrarsi su:

• Controllo di raffreddamento uniforme
• Progettazione del flusso d'aria equilibrato
• Adeguata flessibilità di sostegno
• Riduzione del gradiente termico
• Procedure di spegnimento controllato

I forni lunghi richiedono non solo rulli robusti, ma anche una gestione termica stabile durante l'intero ciclo di raffreddamento.

Shaanxi Kegu New Material Technology Co., Ltd.