در کوره های بلند، کنترل دمای حرارت نه تنها در هنگام گرم کردن و سوخاری مهم است.
یکسانی خنک کننده برای حفظ قابلیت اطمینان ساختاری مبلمان کوره و رول های سرامیکی به همان اندازه حیاتی است.

در بسیاری از موارد صنعتی، در هنگام عملکرد با دمای بالا، آسیب به رول رخ نمی دهد.
در عوض، شکست ها اغلب در طول خنک شدن شروع می شوند، به ویژه زمانی که توزیع دمای در طول طول کوره یا در سراسر بخش رول تبدیل به نابرابر شود.

این مطالعه موردی توضیح می دهد که چرا یکسانی خنک کننده نقش مهمی در قابلیت اطمینان کوره های بلند دارد.

در مقایسه با کوره های کوتاه، کوره های طولانی معمولاً تجربه می کنند:

• گرادیان درجه حرارت بزرگتر
• زمان واکنش حرارتی طولانی تر
• توزیع نابرابر جریان هوا
• نرخ های خنک کننده متفاوت بین مناطق
• انتشار گرمای به تاخیر از ساختارهای آتش گیر

با افزایش طول کوره، حفظ خنک کننده کاملا یکنواخت دشوارتر می شود.

این امر به ویژه برای:

• اجاق های رولر
• کوره های مواد باتری
• اجاق های سینتر سازی سرامیکی
• خطوط تولید مداوم با بهره وری بالا

رول های کربید سیلیکون دارای:

• سفتی بالا
• رسانایی حرارتی بالا
• مقاومت عالی در دمای بالا

با این حال، حتی مواد SiC با عملکرد بالا همچنان نسبت به استرس حرارتی ناشی از خنک سازی تفاوتی حساس هستند.

وقتی یک ناحیه سریعتر از دیگری خنک می شود:

• اول قرارداد سطح
• فضای داخلی همچنان گسترش یافته است
• فشار کششی در مناطق سردتر ایجاد می شود

اگر تفاوت دما به اندازه کافی بزرگ شود، شروع ترک ممکن است رخ دهد.

یک طرف رولر ممکن است سریعتر خنک شود به دلیل:

• نوردهی مختلف جریان هوا
• موقعیت فن
• نشت کوره
• باز کردن در
• عایق بندی نامنظم

نتیجه:

• گرادیانت حرارتی محوری
• انقباض دیفرانسیل
• تمایل به خم شدن رول

سطح سریعتر از هسته خنک می شه

• قرارداد لایه بیرونی اول
• بخش داخلي هنوز گرم است
• اشکال گرادیانت حرارتی معکوس

این باعث ایجاد فشار کششی در نزدیکی سطح و لبه ها می شود.

در زمان عملکرد پایدار:

• توزیع دمای نسبتا یکسان است
• تعادل حرارتی حفظ می شود
• حالت استرس ثابت است

در زمان خاموش شدن:

• نرخ خنک کننده نوسان می کند
• جريان هوا به سرعت تغيير ميکنه
• دمای سطح زمین به سرعت کاهش می یابد
• گراديانت هاي حرارتي به شدت افزايش مي يابند

در نتیجه، خاموش شدن اغلب خطرناک ترین مرحله برای سیستم های رول بلند است.

نوک رولر بیشتر در معرض هوای خارجی و محدودیت های مکانیکی قرار دارد.

ملاحظات مشترک:

• شکستن صورت آخر
• برش لبه ها
• شکستگی گوشه

مناطق پشتیبانی از اثرات ترکیبی رنج می برند:

• محدودیت محلی
• انقباض حرارتی
• غلظت فشار تماس

ترک ها اغلب در نزدیکی رابط های پشتیبانی ایجاد می شوند.

مناطق بین مناطق گرم و سرد اغلب توسعه می یابند:

• گسترش تمایزی
• خم شدن محلی
• فشار عدم تطابق حرارتی

این مناطق در طول چرخه های خنک شدن بسیار حساس هستند.

با افزایش طول کوره:

این بدان معنی است که کوره های طولانی نیاز به کنترل مدیریت حرارتی بسیار سخت تر از سیستم های کوتاه دارند.

از خنک کردن متمرکز در نزدیکی:

• قطعات رولر
• مناطق پشتیبانی
• نقاط خروجی محلی

جريان هواي متعادل گراديانت حرارتي رو کاهش ميده

خنک شدن سریع فشار کششی را به طور چشمگیری افزایش می دهد.

خنک شدن تدریجی کنترل شده به:

• تمرکز استرس را کاهش دهید
• کاهش شوک حرارتی
• بهبود طول عمر رول

سیستم های پشتیبانی باید اجازه دهند:

• گسترش حرارتی
• حرکت محوری
• جبران خسارت برای جابجایی کوچک

ساختارهای پشتیبانی بیش از حد محدود شده استرس حرارتی را تقویت می کنند.

حوزه های مهم عبارتند از:

• ورودی/خرید کوره
• مناطق خنک کننده
• مکان های فن
• مناطق در حال انتقال ساختاری

یکنواخت بودن مهم تر از سرعت مطلق خنک شدن است.

يک سوء تفاهم متداول اينه:

"رولر از کار افتاد چون دمای کار خیلی بالا بود".

در واقع، بسیاری از شکست ها به این دلیل رخ می دهد:

• خنک کردن نامناسب بود
• انقباض حرارتی محدود شده بود
• فشار کششی که در طول خاموش شدن ایجاد شده است

مشکل اغلب گرادیانت حرارتی است نه حداکثر دمای خود.

یکنواخت خنک کننده یکی از مهمترین عوامل تأثیرگذار بر قابلیت اطمینان رول در کوره های طولانی است.

در بسیاری از کاربردهای عملی:

• دمای بالا و ثابت خطرناک ترین شرایط نیست
• خنک شدن نامنظم در طول خاموش شدن باعث ایجاد بالاترین فشار حرارتی می شود

برای عملکرد طولانی مدت و قابل اطمینان کوره، تمرکز مهندسی باید شامل موارد زیر باشد:

• کنترل خنک کننده ی یکنواخت
• طراحی جریان هوایی متعادل
• انعطاف پذیری مناسب حمایت
• کاهش گرادیانت حرارتی
• روش های خاموش کردن کنترل شده

کوره های طولانی نه تنها به رول های قوی نیاز دارند، بلکه مدیریت حرارتی پایدار در طول کل چرخه خنک کننده را نیز نیاز دارند.

شرکت Shaanxi Kegu New Material Technology Co. Ltd.