Riscos de gradiente térmico em sistemas de fornos de rolos longos

Nos sistemas de fornos de rolos longos, a gestão térmica não se limita aos estágios de aquecimento e de cozimento.Uniformidade de arrefecimento durante o desligamento e redução da temperaturaÉ igualmente fundamental para garantir a fiabilidade estrutural dos móveis de fornos e dos rolos de cerâmica.

A experiência de campo mostra que as falhas dos rolos não ocorrem frequentemente durante uma operação estável a altas temperaturas.quando os gradientes térmicos se tornam mais pronunciados ao longo do comprimento do forno e através das secções transversais dos rolos.

Este artigo analisa por que razão a não-uniformidade de arrefecimento é um dos fatores mais críticos que afetam a fiabilidade do forno a rolamentos.

Em comparação com os fornos curtos, os fornos de rolos longos apresentam naturalmente:

• Gradientes de temperatura maiores ao longo do comprimento do forno

• Tempo de resposta térmica mais lento

• Distribuição não uniforme do fluxo de ar

• Diferentes taxas de arrefecimento entre zonas

• Dispersão tardia de calor de estruturas refratárias

À medida que o comprimento do forno aumenta, torna-se significativamente mais difícil alcançar um arrefecimento uniforme, especialmente em sistemas de produção contínua, como a cozedura cerâmica e as linhas de sinterização de alta produtividade.

Durante o arrefecimento, diferentes partes do sistema contraem-se a taxas diferentes:

• As regiões da superfície arrefecem mais depressa

• As regiões centrais continuam a ter termalmente expandidas

• A contração diferencial gera tensão de tração

Se os gradientes térmicos excederem a tolerância do material, pode ocorrer fissuração localizada, especialmente em componentes cerâmicos frágeis, como rolos de SiC.

Os rolos de carburo de silício oferecem um excelente desempenho a altas temperaturas, incluindo alta rigidez, condutividade térmica e resistência à oxidação.permanecem sensíveis ao esforço térmico gerado por condições de arrefecimento desiguais.

Quando surgirem diferenças de temperatura no corpo do rolo:

• As camadas externas contraem-se mais cedo do que as regiões internas

• O desajuste térmico gera tensão de tração

• Aumento da concentração de tensão nas bordas e nas zonas de apoio

Componentes de alto desempenho, tais como:rolos de cerâmica sinterizada de SiC sem pressão para fornos de fogão a rolamentoOs sistemas de controlo térmico são concebidos para operar nestas condições exigentes, mas o controlo térmico a nível do sistema continua a ser essencial.

Pode ocorrer um arrefecimento desigual ao longo do eixo do forno devido a:

• Posicionamento do ventilador

• Fugas de ar

• Efeitos de abertura de portas

• Diferenças locais de isolamento

Isso resulta em gradientes de temperatura axial e comportamento de contração desigual.

As regiões da superfície arrefecem mais rapidamente do que o núcleo, criando gradientes térmicos reversos.

Durante a operação estável, as condições térmicas são relativamente equilibradas.

• Taxas de arrefecimento variam

• A distribuição do fluxo de ar muda rapidamente

• A temperatura da superfície cai mais depressa do que a temperatura interna

Isto faz com que o desligamento seja uma das fases de maior risco de falha dos rolos nos sistemas de fornos longos.

O ar de arrefecimento deve ser distribuído uniformemente para evitar um resfriamento excessivo localizado, especialmente perto das extremidades dos rolos e das regiões de suporte.

O arrefecimento gradual reduz o choque térmico e minimiza o acúmulo de tensão de tração.

Uma estratégia completa de confiabilidade do forno requer controle integrado de materiais, estrutura e comportamento térmico.

Uma gama completa deMateriais cerâmicos de carburo de silício e soluções de sistemas de fornosestá disponível para aplicações industriais de alta temperatura, incluindo rolos, vigas e componentes de forno personalizados.

À medida que o comprimento do forno aumenta:

• O atraso térmico torna-se mais significativo

• Pontos de apoio acumulam tensão de restrição

• O caminho do fluxo de ar torna-se menos uniforme

• As variações estruturais introduzem zonas de tensão localizadas

Isto significa que os fornos longos exigem uma gestão térmica significativamente mais precisa em comparação com os sistemas mais curtos.

A uniformidade de arrefecimento é um dos factores mais críticos que influenciam a fiabilidade dos rolos nos sistemas de fornos longos.

Em muitos casos:

• O funcionamento estável a altas temperaturas não é a condição mais perigosa

• O resfriamento desigual durante a desligação produz o maior esforço térmico

O funcionamento fiável requer o controlo de:

• Distribuição do gradiente térmico

• Balanço do fluxo de ar

• Flexibilidade de apoio

• Procedimentos de arrefecimento controlados

Shaanxi Kegu New Material Technology Co., Ltd.