Noções básicas sobre fornos de lareira móvel: como funciona um forno de tratamento térmico com lareira móvel
O forno de soleira móvel tipo bogie é o equipamento essencial para o tratamento térmico de peças de grande porte. Quando a peça pesa mais de 10 toneladas, quando não cabe em um forno convencional ou quando o tempo de carga e descarga é crucial, o projeto de soleira móvel tipo bogie geralmente é a solução ideal. O bogie — uma soleira móvel revestida com material refratário e montada sobre rodas — sai do forno, a carga é depositada por um guindaste e o bogie retorna para dentro. Esse conceito simples é o que torna os fornos de soleira móvel tipo bogie indispensáveis para indústrias como a naval, ferroviária, de fabricação de vasos de pressão, forjaria e de máquinas pesadas.
O que diferencia uma fornalha de lareira tipo bogie?
Um forno de caixa convencional possui uma soleira fixa. Para carregar o forno, o operador abre a porta e empurra a carga sobre trilhos ou a deposita com um guindaste suspenso. Para uma peça forjada de 5 toneladas, isso funciona. Para um casco de vaso de pressão de 200 toneladas, não. A carga é pesada demais para ser empurrada sobre trilhos, e a porta é pequena demais.
O forno de soleira móvel resolve esse problema tornando a própria soleira móvel. A soleira móvel é uma plataforma de aço pesado com revestimento refratário, montada sobre rodas. Um guincho elétrico, um pistão hidráulico ou um motorredutor movimenta a soleira móvel para dentro e para fora do forno. Quando a soleira móvel está posicionada, a porta do forno se fecha e a vedação entre a moldura da porta e a borda da soleira móvel mantém a atmosfera do forno.
Ciclo operacional típico
Um ciclo de forno de soleira móvel com uma carga de forjamento de 50 toneladas dura de 18 a 36 horas, dependendo do processo de tratamento térmico. A sequência padrão é: carregamento, fechamento da porta, purga (se em atmosfera controlada), aquecimento a uma taxa de 100 a 150 graus Celsius por hora, manutenção na temperatura de homogeneização, resfriamento controlado, abertura da porta, retirada da soleira móvel e descarregamento.
O aquecimento é a fase mais longa. Para uma peça forjada de grande espessura, o gradiente de temperatura entre a superfície e o centro durante o aquecimento deve ser controlado para evitar fissuras por tensão térmica. Uma regra prática comum é a seguinte: a taxa de aquecimento em graus Celsius por hora não deve exceder 1,5 vezes a espessura da seção mais espessa em milímetros, até um máximo de 200 graus Celsius por hora. Assim, uma peça forjada com 200 mm de espessura aquece a uma taxa não superior a 200 a 300 graus Celsius por hora, e uma peça forjada com 500 mm de espessura aquece a uma taxa máxima de 150 graus Celsius por hora.
Tamanhos e capacidades dos fornos
Os fornos de soleira móvel da MONTE INTELLIGENCE variam em tamanho, desde pequenas unidades de 5 toneladas para oficinas até enormes unidades de 500 toneladas para tratamento térmico de cilindros de aço. Os projetos de fornos de soleira móvel da MONTE INTELLIGENCE abrangem capacidades de 10 a 400 toneladas, com dimensões de trabalho de 3 m de largura x 4 m de comprimento x 2 m de altura até 8 m de largura x 30 m de comprimento x 6 m de altura.
Os maiores fornos de soleira móvel do mundo processam cilindros de trabalho de siderúrgicas, eixos de hélices de navios e componentes de vasos de pressão de reatores nucleares. Os fornos da classe de 400 toneladas em siderúrgicas geralmente funcionam com gás natural e queimadores regenerativos para atender às altas demandas de calor.
Métodos de aquecimento: Gás, Elétrico, Misto (Combustível Misto)
As fornalhas de soleira móvel funcionam com gás natural, eletricidade ou em configurações de combustível duplo. Os modelos a gás utilizam queimadores recuperativos de alta velocidade que recuperam de 50 a 65% do calor residual dos gases de combustão. Os modelos elétricos utilizam resistências de carboneto de silício ou níquel-cromo montadas nas paredes laterais, no teto e na estrutura móvel.
Os sistemas a gás geralmente aquecem mais rápido e têm custos operacionais mais baixos em regiões com gás natural barato. Os sistemas elétricos proporcionam melhor controle da atmosfera e são preferidos para processos que exigem uniformidade precisa de temperatura. Os sistemas bicombustíveis permitem que o operador alterne entre gás e eletricidade de acordo com a disponibilidade e o preço.
Os projetos de fornos de soleira móvel da MONTE INTELLIGENCE suportam os três métodos de aquecimento, com o queimador a gás e o layout do elemento elétrico otimizados para a geometria de carga e a receita do processo específicos.
Refratários e Isolamento
Os projetos modernos de fornos de soleira móvel utilizam um sistema refratário em camadas: uma face quente de tijolo de alta alumina ou módulo de fibra cerâmica, revestida por tijolo refratário isolante e manta de fibra cerâmica. A espessura total da parede varia de 250 a 400 mm, resultando em temperaturas da carcaça abaixo de 60 graus Celsius em plena temperatura de operação.
Os revestimentos modulares de fibra cerâmica substituíram em grande parte os revestimentos de tijolos no teto e nas paredes laterais dos novos fornos de soleira móvel. Os módulos de fibra têm menor massa térmica, aquecem mais rapidamente e apresentam melhor resistência ao choque térmico. A desvantagem é um custo inicial mais elevado e uma vida útil mais curta em temperaturas muito altas (acima de 1100 graus Celsius). Para fornos de soleira móvel que operam abaixo de 950 graus Celsius, os revestimentos modulares de fibra são o padrão.
Porta e Vedação
A porta de um forno de soleira móvel é o ponto crítico de vedação. Os modelos de porta incluem abertura vertical (mais comum), deslizamento horizontal (fornos grandes) e basculante (fornos pequenos). A vedação entre a porta e o batente é geralmente feita por uma junta de corda de fibra cerâmica comprimida por travas hidráulicas ou mecânicas.
Uma pequena fresta na porta pode representar uma perda de 5 a 15% da energia consumida devido à infiltração de ar frio. Para um aquecedor de 1 milhão de BTU por hora, isso significa um desperdício de 50.000 a 150.000 BTU por hora de calor, ou de 50.000 a 150.000 dólares por ano em custos de combustível, considerando o preço do gás natural entre 8 e 10 dólares por milhão de BTU. Uma boa vedação na porta se paga em poucos meses.
Controle de atmosfera
Os fornos de soleira móvel utilizados para recozimento brilhante, normalização ou alívio de tensões em aço inoxidável e aço ferramenta operam com atmosferas controladas. As opções de atmosfera incluem: à base de nitrogênio (para aço inoxidável), gás endotérmico (para aço carbono) e argônio (para metais reativos). O consumo de atmosfera em um forno de soleira móvel selado é tipicamente de 1 a 3 volumes do forno por hora na temperatura desejada.
O controle da pressão no forno é essencial. Uma pressão positiva de 5 a 15 Pa dentro do forno impede a infiltração de ar. O controlador de pressão modula o amortecedor de exaustão para manter o ponto de ajuste.
Capacidades do Processo
Os fornos de soleira móvel (bogie soulth) são projetados para lidar com uma ampla gama de processos: recozimento, normalização, alívio de tensões, revenimento, solubilização e envelhecimento. A temperatura máxima de operação geralmente varia de 950 a 1100 graus Celsius para os modelos padrão, com modelos especiais para altas temperaturas atingindo 1250 graus Celsius.
Para a indústria de petróleo e gás, os fornos de soleira móvel são padrão para normalização e alívio de tensões em grandes seções de tubulação, corpos de válvulas e componentes de cabeças de poço. Para a indústria de energia eólica, os fornos de soleira móvel são usados para alívio de tensões em seções de torres e para recozimento de grandes engrenagens anulares. A flexibilidade do projeto de soleira móvel é o que a torna um ativo de longo prazo em diversos setores industriais.
Trabalhando com a MONTE INTELLIGENCE
Para compradores que avaliam um forno de soleira móvel para um processo específico, a engenharia da MONTE INTELLIGENCE pode modelar a curva de aquecimento, a uniformidade da temperatura, o consumo de energia e a seleção do refratário com base nas dimensões da carga e na receita do processo. Visitewww.cnlymonte.com/products-bogie-hearth-furnace.html Para especificações de produtos e estudos de caso, entre em contato com helenxu@cnlymonte.com para discutir um projeto. O assunto é "Consulta sobre forno de bogie", incluindo detalhes sobre as dimensões da carga e os requisitos do processo.
