دليل شامل لأفران التدفئة من النوع الدافع: الأنظمة, يتحكم, وحساب المعلمة

مقدمة

يعتبر فرن التسخين من النوع الدافع قطعة مهمة من المعدات في صناعة درفلة الفولاذ, مصممة لتسخين قطع الصلب إلى درجة الحرارة المطلوبة قبل دخولها إلى مصنع الدرفلة. يقدم هذا الدليل تفصيلاً, نظرة عامة واقعية على الفرن الدافع بناءً على مواد التدريب القياسية, تغطي أنظمتها الرئيسية, التحكم التشغيلي, وحسابات المعلمات الرئيسية. سواء كنت مهندسا, مشغل, أو طالب, ستساعدك هذه المقالة على فهم الهيكل, وظيفة, والمواصفات الفنية لفرن التسخين الدافع.

1. نظام الشحن (نظام مناولة المواد)

نظام الشحن مسؤول عن نقل قطع الفولاذ إلى مقدمة الفرن. يتكون من:

• بكرات الطاولة القابلة للتشغيل التي تنقل القضبان

• آلية دافعة الذي يدفع القضبان إلى الفرن

يضمن النظام إمدادًا مستمرًا ومتحكمًا بالقضبان الباردة إلى داخل الفرن, حيث سيتم تسخينها إلى درجة حرارة المتداول.

2. جسم الفرن (فرن التدفئة السليم)

يتضمن جسم الفرن المكونات الهيكلية التالية:

• أساس الفرن - يدعم وزن الفرن بالكامل

• جدران الفرن - مصنوعة من مواد حرارية لاحتواء الحرارة

• سقف الفرن - مبطنة أيضًا بالحرارة, في كثير من الأحيان مقوسة أو معلقة

• أعمال البناء – الطوب والبطانة المقاومة للحرارة القابلة للصب

تشكل هذه المكونات المساحة المغلقة التي يحدث فيها الاحتراق وانتقال الحرارة, حماية البيئة المحيطة من درجات الحرارة المرتفعة والتقليل من فقدان الحرارة.

3. نظام التبريد

يعد نظام التبريد ضروريًا لحماية مكونات الفرن من الحرارة الزائدة. ويشمل:

• تبريد أنابيب المياه داخل الفرن - وهذا هو شرط التبريد الأساسي, حيث أن الأنابيب الانزلاقية الداخلية المبردة بالماء تدعم القضبان ويجب أن تتحمل الحرارة الشديدة

• تبريد الجدران الأمامية والخلفية - يمنع الأضرار الهيكلية

• تبريد المروحة - للمعدات المساعدة

• تبريد طاولة الأسطوانة الأمامية (قبل الدافع)

من بين هؤلاء, ال نظام تبريد أنابيب المياه الداخلية هو الأكثر أهمية, لأنه يؤثر بشكل مباشر على العمر التشغيلي وسلامة الفرن.

4. نظام الاحتراق

يحدد نظام الاحتراق قدرة التسخين للفرن. مكوناته الرئيسية هي:

• الشعلات (الفوهات) - حيث يمتزج الوقود والهواء ويشتعلان

• منفاخ الهواء وأنابيب الهواء - يزود هواء الاحتراق

• أنابيب غاز الوقود – توصيل وقود الغاز إلى الشعلات

• عكس الجهاز (سداد) - تستخدم في الشعلات التجديدية أو الاستعادية

• مروحة السحب المستحثة (مروحة الهوية) - يساعد على إزالة غازات المداخن

يؤثر أداء نظام الاحتراق بشكل مباشر على معدل تسخين الفرن, توحيد درجة الحرارة, وكفاءة استهلاك الوقود. يمكن للنظام المضبوط بشكل صحيح أن يزيد الإنتاجية بشكل كبير.

5. نظام العادم (نظام غاز المداخن)

يدير نظام العادم إزالة غازات المداخن من الفرن. وهي تضم:

• مروحة السحب المستحثة (مروحة الهوية)

• مجاري غاز المداخن

يتم التحكم في ضغط الفرن عن طريق ضبط مخمد أو صمام أمام مروحة التعريف. يعد التحكم المناسب في الضغط أمرًا بالغ الأهمية لمنع تسرب الهواء البارد أو انتشار اللهب, ضمان الاحتراق المستقر وتوفير الطاقة.

6. نظام التحكم الآلي

تم تجهيز أفران الدفع الحديثة بنظام تحكم أوتوماتيكي يتضمن عادةً:

• الأجهزة الأولية – حساسات لدرجة الحرارة, ضغط, تدفق, إلخ.

• بلك (وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة) - يستقبل الإشارات من الأجهزة

• المحركات وعناصر التحكم النهائية - تنظيم متغيرات العملية

يتم ضبط النظام تلقائيًا درجة حرارة, ضغط, و تدفق للحفاظ على ظروف التدفئة المثلى. يعمل التحكم في الحلقة المغلقة على تحسين الاتساق, يقلل من استهلاك الوقود, ويقلل من التدخل اليدوي.

7. استراتيجية التحكم في التدفئة

يعد التحكم المناسب في التسخين أمرًا أساسيًا لجودة المنتج وكفاءة الفرن. تعتمد استراتيجية التحكم على إيقاع إنتاج مطحنة الدرفلة. المعلمات والمبادئ التوجيهية الرئيسية:

تحت الإنتاج العادي

• درجة حرارة منطقة التدفئة - يتم ضبطه وفقًا لمتطلبات العملية

• درجة حرارة منطقة النقع - عادة ما يتم الانطلاق 50درجة مئوية أقل من منطقة التدفئة

• درجة حرارة التفريغ – 1150-1250 درجة مئوية (درجة حرارة خروج البليت)

• درجة حرارة غاز المداخن - 90-170 درجة مئوية

• نسبة الهواء إلى الوقود – التحكم في 0.8:1 (هواء:وقود)

أثناء توقف الإنتاج (عقد)

• درجة حرارة الفرن – الحفاظ على 1000-1100 درجة مئوية لمنع الالتصاق (التصاق) بين الفراغات

نطاق درجة الحرارة هذا يتجنب "التصاق الفولاذ" - وهي حالة تندمج فيها قطع الحديد المحمومة معًا, مما يسبب عوائق وأضرار في خط الدفع.

8. حساب معلمة فرن انتهازي

يتطلب التصميم والتشغيل السليم العديد من الحسابات الأساسية. فيما يلي الصيغ والقيم التجريبية المستندة إلى الممارسات القياسية.

8.1 العرض الداخلي للفرن

ب=ل+2CB = ل + 2جب=ل+2ج

أين:

• بب = العرض الداخلي للفرن (متر)
• إل إلل = طول قضبان الصلب (متر)
• نسخةج = الفجوة بين البليت وجدار الفرن (عادة 0.15-0.30 م)

وهذا يضمن أن يتحرك البليت بحرية دون خلوص جانبي مفرط قد يؤدي إلى إهدار الوقود.

8.2 طول الفرن

يتم تحديد طول الفرن في المقام الأول حسب المطلوب معدل الإنتاج. ويتم التعبير عنها من خلال نسبة الدفع:

نسبة الدفع = طول الدفع (طول الفرن)الحد الأدنى من سمك البليت (ارتفاع)\نص{نسبة الدفع} = فارك{\نص{طول الدفع (طول الفرن)}}{\نص{الحد الأدنى من سمك البليت (ارتفاع)}}نسبة الدفع=الحد الأدنى من سمك البليت (ارتفاع)طول الدفع (طول الفرن)​

• ظروف جيدة (مشحم جيدا, القضبان المستقيمة): نسبة الدفع = 250-300

• ظروف سيئة (ينتهي الخام الخام, اختلال): نسبة الدفع = 200-250

تسمح نسبة الدفع الأعلى بفرن أطول بنفس ارتفاع البليت, زيادة القدرة ولكن أيضا قوة الدفع.

8.3 حساب قوة الدفع للدافع

P=Q×FP = Q مرات Fص=س×و

أين:

• صص = قوة الدفع (طن أو كيلو نيوتن)
• ف فس = وزن الفولاذ الذي يتم دفعه (طن)
• FFو = معامل الاحتكاك (عادة 0.5-0.6)

يجب أن تتغلب هذه القوة على الاحتكاك بين القضبان وزلاقات الماء, وكذلك بين الفراغات نفسها.

8.4 سرعة انتهازي

يتم تحديد سرعة الدافع على أساس ارتفاع المقطع العرضي للقضيب:

• للقضبان الصغيرة (30– ارتفاع 60 ملم): 0.05 - 0.08 آنسة

• للقضبان الكبيرة (100– ارتفاع 300 ملم): 0.10 - 0.12 آنسة

تعمل السرعات البطيئة على تقليل التأثير والتآكل, بينما تزيد السرعات الأعلى من الإنتاجية. يجب أن تتوافق السرعة مع إيقاع السحب الخاص بمطحنة الدرفلة.

جدول ملخص للمعلمات الرئيسية

خاتمة

يعد فرن التسخين من النوع الدافع تقنية قوية ومستخدمة على نطاق واسع في تطبيقات إعادة تسخين الفولاذ. يعتمد أدائها على التكامل الصحيح بين أنظمة متعددة: الشحن, جسم الفرن, تبريد, الاحتراق, العادم, والتحكم الآلي. فهم قواعد التحكم في التسخين وحسابات المعلمات الأساسية، مثل عرض الفرن, طول, قوة الدفع, وسرعة الدفع - تمكن المهندسين من التصميم, تعمل, واستكشاف أخطاء هذه الأفران وإصلاحها بشكل فعال.

مع الالتزام بإرشادات درجة الحرارة (1150-1250 درجة مئوية التفريغ, 1000-1100 درجة مئوية أثناء التوقف) والحفاظ على نسبة الهواء إلى الوقود الصحيحة (0.8:1), يمكن للمشغلين تحقيق معدلات إنتاج عالية مع تجنب المشكلات الشائعة مثل التصاق الخام والاستهلاك المفرط للوقود.

لمزيد من التدريب أو الأدلة التشغيلية, قم دائمًا بالرجوع إلى وثائق الشركة المصنعة للفرن المحدد والشروط الخاصة بالموقع.