خطرات گرادیانت حرارتی در سیستم های کوره های رولر بلند

در سیستم های کوره های غلتکی بلند، مدیریت حرارتی به مراحل گرمایش و پخت محدود نمی شود.یکنواختی خنک کننده در هنگام خاموش شدن و کاهش دمابرای اطمینان از قابلیت اطمینان ساختاری مبلمان کوره و غلتک های سرامیکی به همان اندازه حیاتی است.

تجربه میدانی نشان می دهد که خرابی غلتک اغلب در طول عملیات پایدار در دمای بالا رخ نمی دهد. درعوض، آسیب اغلب در طول خنک‌سازی آغاز می‌شود، زمانی که گرادیان‌های حرارتی در طول کوره و در سطح مقطع غلتکی مشخص‌تر می‌شوند.

این مقاله تحلیل می‌کند که چرا عدم یکنواختی خنک‌کننده یکی از مهم‌ترین عوامل مؤثر بر قابلیت اطمینان کوره غلتکی است.

در مقایسه با کوره های کوتاه، کوره های غلتکی بلند به طور طبیعی نشان می دهند:

• گرادیان دماهای بزرگتر در طول کوره

• زمان پاسخ حرارتی کندتر

• توزیع غیر یکنواخت جریان هوا

• نرخ های خنک کننده متفاوت در مناطق مختلف

• تأخیر در اتلاف حرارت از سازه های نسوز

با افزایش طول کوره، دستیابی به خنک سازی یکنواخت به طور قابل توجهی دشوارتر می شود، به خصوص در سیستم های تولید پیوسته مانند پخت سرامیک و خطوط تف جوشی با توان عملیاتی بالا.

در طول خنک‌سازی، بخش‌های مختلف سیستم با نرخ‌های مختلف منقبض می‌شوند:

• نواحی سطحی سریعتر خنک می شوند

• مناطق هسته از نظر حرارتی گسترش یافته اند

• انقباض دیفرانسیل تنش کششی ایجاد می کند

اگر گرادیان حرارتی از تحمل مواد فراتر رود، ممکن است ترک خوردگی موضعی رخ دهد، به ویژه در اجزای سرامیکی شکننده مانند غلتک‌های SiC.

غلتک های کاربید سیلیکون عملکرد عالی در دمای بالا از جمله سفتی بالا، هدایت حرارتی و مقاومت در برابر اکسیداسیون را ارائه می دهند. با این حال، آنها به تنش حرارتی ناشی از شرایط خنک کننده ناهموار حساس باقی می مانند.

هنگامی که اختلاف دما در سراسر بدنه غلتک ایجاد می شود:

• لایه های بیرونی زودتر از نواحی داخلی منقبض می شوند

• عدم تطابق حرارتی تنش کششی ایجاد می کند

• تمرکز تنش در لبه ها و مناطق حمایت افزایش می یابد

قطعات با کارایی بالا مانندغلتک های سرامیکی SiC متخلخل بدون فشار برای کوره های غلتکیطراحی شده اند تا تحت این شرایط سخت کار کنند، اما کنترل حرارتی در سطح سیستم ضروری است.

سرمایش ناهموار در امتداد محور کوره ممکن است به دلایل زیر رخ دهد:

• موقعیت یابی فن

• نشت هوا

• جلوه های باز شدن درب

• تفاوت های عایق محلی

این منجر به شیب دمای محوری و رفتار انقباض ناهموار می شود.

مناطق سطحی سریعتر از هسته سرد می شوند و شیب حرارتی معکوس ایجاد می کنند. این منجر به تجمع تنش کششی در نزدیکی سطح و نواحی لبه می شود.

در طول عملیات پایدار، شرایط حرارتی نسبتاً متعادل است. با این حال، در هنگام خاموش شدن:

• نرخ خنک کننده در نوسان است

• توزیع جریان هوا به سرعت تغییر می کند

• دمای سطح سریعتر از دمای داخلی کاهش می یابد

این باعث می شود که خاموش شدن یکی از مراحل پرخطر برای خرابی غلتک در سیستم های کوره بلند باشد.

هوای خنک کننده باید به طور یکنواخت توزیع شود تا از سرد شدن بیش از حد موضعی، به ویژه در نزدیکی انتهای غلتک ها و نواحی پشتیبانی جلوگیری شود.

خنک شدن تدریجی شوک حرارتی را کاهش می دهد و تجمع تنش کششی را به حداقل می رساند.

یک استراتژی قابلیت اطمینان کامل کوره نیازمند کنترل یکپارچه مواد، ساختار و رفتار حرارتی است.

طیف کاملی ازمواد سرامیکی کاربید سیلیکون و محلول های سیستم کورهبرای کاربردهای صنعتی در دمای بالا از جمله غلتک ها، تیرها و اجزای کوره سفارشی موجود است.

با افزایش طول کوره:

• تاخیر حرارتی قابل توجه تر می شود

• نقاط پشتیبانی استرس محدودیت را جمع می کنند

• مسیر جریان هوا کمتر یکنواخت می شود

• تغییرات ساختاری مناطق تنش موضعی را معرفی می کند

این بدان معناست که کوره های طولانی در مقایسه با سیستم های کوتاه تر به مدیریت حرارتی بسیار دقیق تری نیاز دارند.

یکنواختی خنک کننده یکی از مهم ترین عوامل موثر بر قابلیت اطمینان غلتک در سیستم های کوره بلند است.

در بسیاری از موارد:

• عملکرد پایدار در دمای بالا خطرناک ترین حالت نیست

• سرمایش ناهموار در هنگام خاموش شدن، بیشترین تنش حرارتی را ایجاد می کند

عملیات قابل اعتماد مستلزم کنترل موارد زیر است:

• توزیع گرادیان حرارتی

• تعادل جریان هوا

• پشتیبانی از انعطاف پذیری

• رویه های خنک کننده کنترل شده

Shaanxi Kegu New Material Technology Co., Ltd.