I. Anteprima del progetto e specifiche di attrezzature

Il presente caso di studio riguarda un forno a spegnimento rapido verticale in lega di alluminio con una zona di lavoro efficace di 1200×1200×1100 mm (diametro × altezza).È un forno di riscaldamento a resistenza a ciclo utilizzato principalmente per il trattamento delle soluzioni e l'affiancamento rapido di fusioni e piastre in lega di alluminioL'apparecchiatura ha una potenza nominale di 135 kW, una tensione nominale di 380 V a tre fasi a 50 Hz e una temperatura nominale di 650 °C con temperatura di funzionamento regolabile.

Il posizionamento strutturale di queste apparecchiature si differenzia dai forni di spegnimento a scatola convenzionali: i pezzi di lavoro sono sospesi all'interno del forno,e il serbatoio di spegnimento è situato direttamente sotto il corpo del fornoDopo l'apertura della porta del forno, il pezzo può cadere direttamente nell'acqua.

II. Controllo della temperatura e progettazione di zone

Il sistema di controllo della temperatura utilizza un'architettura a due livelli. Il livello superiore è un touch screen da 10 pollici responsabile della regolazione centralizzata, controllo, monitoraggio, registrazione,e stoccaggio delle curve di processo di trattamento termicoIl livello inferiore utilizza regolatori di temperatura PID industriali Eurotherm 3504 con una precisione di controllo di ± 1°C e un'uniformità della temperatura del forno entro ± 3°C durante la fase di tenuta.

Le zone di riscaldamento sono configurate come due zone collegate in configurazione stellare.allarme acustico e visivo di sovra-temperaturaIl regolatore di temperatura è dotato di una funzione di auto regolazione online che calcola i parametri PID ottimali in base alle caratteristiche termiche effettive del forno,velocità di riscaldamento di bilanciamento contro il sovraccarico.

III. Configurazione del rivestimento del forno e dell'elemento di riscaldamento

Il rivestimento del forno utilizza cotone in fibre refrattarie standard, con pareti e tetto costruiti come strutture interamente in fibre con uno spessore totale di isolamento non inferiore a 240 mm.I blocchi ripiegati in fibre subiscono una prima compressione secondaria prima dell'installazione, raggiungono una densità di compressione non inferiore a 230 kg/m3 e sono fissati al guscio del tetto del forno con barre rotonde in acciaio inossidabile.,I componenti di fissaggio sono stampati in lamiera di acciaio inossidabile 1Cr18Ni9Ti.

Gli elementi di riscaldamento sono strisce di resistenza di lega 0Cr25Al5, pressate con stampi dedicati per evitare danni alla lavorazione.consentendo una manutenzione e una sostituzione convenienti e rapideDurante l'installazione, tra la parete della fibra e la fascia di resistenza sono posizionate delle lamine in ceramica per evitare il contatto diretto tra la superficie della fibra e la fascia.in tal modo aumentando la dissipazione del calore dalla strisciaSia le viti che le rondelle in ceramica sono realizzate in materiale ad alto contenuto di allumina e sinterizzate ad alte temperature per garantire una resistenza e una durata di vita sufficienti.Le strisce di resistenza sono sospese intorno alla camera del fornoGli elementi di riscaldamento utilizzano una connessione a stella, con carico superficiale controllato sotto 1.6 W/cm2 ¢ un valore inferiore al limite di progettazione convenzionale per le strisce di resistenza, destinato a prolungare la vita utile dell'elemento in frequenti cicli di riscaldamento e raffreddamento.

IV. Circolazione dell'aria calda e sistema di guida dell'aria

sul tetto del forno è installato un ventilatore circolante resistente alle alte temperature di 7,5 kW, il cui materiale è progettato per resistere a temperature elevate prolungate senza deformazioni,con cuscinetti raffreddati ad aria per accogliere l'ambiente di tetto ad alta temperaturaIl cofano di guida dell'aria massimizza la componente longitudinale della forza centrifuga generata dal ventilatore, premendo l'aria calda verso il basso.L'aria passa poi al di là del pezzo da lavorare ed è risucchiata nella presa del ventilatore dal basso, formando un ciclo di circolazione chiuso.Questo percorso di flusso d'aria garantisce l'uniformità del campo di temperatura all'interno della camera del forno ed è una progettazione di supporto per il metodo di caricamento in sospensione, permettendo al flusso d'aria di passare.

V. Meccanismo di sollevamento del cestino e di blocco delle porte del forno

Il meccanismo di sollevamento del cestino di materiale è costituito da un verricello elettrico, una catena di sollevamento anulare e blocchi di puleggia.Il verricello è un'unità a doppia velocità controllata elettricamente con una velocità della corda fino a 18 metri al minuto, soddisfacendo il requisito di una rapida discesa in acqua; la fase di salita utilizza una velocità lenta per ridurre l'impatto inerziale quando il pezzo di lavoro e il cesto entrano nel forno.Il verricello è dotato di controllo inching e un dispositivo di auto blocco, che consente di fermarsi in qualsiasi posizione. Tenuto conto dell'ambiente di alto tenore del forno, viene utilizzata una catena ad anello da 16Mn. Il sistema di pulegge è installato sulla parte superiore del corpo del forno,di una lunghezza superiore o uguale a 50 mm, garantendo un'elevazione e un abbassamento fluidi del cestino.

La porta del forno è posizionata in basso sul corpo del forno e si muove lateralmente, con guide laterali per mantenere il movimento orizzontale.Quando si chiude, il cilindro spinge la porta in posizione chiusa e continua a esercitare pressione, sollevando la porta verso l'alto tramite un meccanismo a leva laterale per premerla strettamente contro il corpo del forno.Il meccanismo di sollevamento e il meccanismo della porta del forno sono interconnessi: il meccanismo di sollevamento può essere alimentato e azionato solo dopo che la porta del forno è completamente aperta (in quel momento l'alimentazione dell'elemento di riscaldamento è stata interrotta).Questa logica di blocco impedisce danni all'attrezzatura da malfunzionamento quando la porta non è aperta.

VI. Tempo di trasferimento di spegnimento e serbatoio di spegnimento

Il tempo di trasferimento di spegnimento è definito come il tempo che va dall'apertura della porta del forno fino alla piena immersione del pezzo in acqua, con un requisito di progettazione non superiore a 10 secondi.Questo parametro è fondamentale per il processo di trattamento delle soluzioni di lega di alluminio quanto più breve è il tempo di trasferimento, maggiore è la velocità di raffreddamento attraverso l'intervallo sensibile all'estinguimento e maggiore è l'effetto di rinforzo dell'invecchiamento.

Il serbatoio di spegnimento è di costruzione mobile, azionato da un motore da 2,2 kW. Nel serbatoio sono installate due pompe di circolazione da 3 kW per agitare continuamente l'acqua durante l'astensione,mantenere la temperatura dell'acqua uniforme e accelerare il trasferimento di calore dalla superficie del pezzoIl serbatoio è saldato da una piastra di acciaio di 5 mm di spessore e testato per la tenuta alle perdite.con la sezione anteriore che funge da area di tavolo da lavoro del telaio del materiale e la sezione posteriore come serbatoio dell'acqua, con tre serie di ruote (una serie di ruote motrici).

VII. Sequenza di azione del processo

La sequenza completa di azione dell'apparecchiatura è la seguente: manual loading → quenching cart moves to below the furnace body → furnace door opens → material frame lifting mechanism descends → manual hooking → material frame rises → furnace door closes → heating and holding according to process time → solution treatment ends → stirring water pump starts → furnace door opens → material frame descends → material frame rapidly enters water for quenching → material frame rises → quenching cart exits → material frame descends → manual unhooking followed by return to furnace opening → furnace door closes → manual unloading → next cycle begins.