Applicazioni dei forni a focolare a carrello in diversi settori: dalla produzione di energia all'energia eolica.
I forni a carrelli non sono apparecchiature di nicchia. Sono i cavalli da tiro di una vasta gamma di processi industriali e la domanda di trattamento termico di componenti di grandi dimensioni è cresciuta nell'ultimo decennio, parallelamente all'aumento delle dimensioni delle apparecchiature per la generazione di energia, delle turbine eoliche e dello spessore delle pareti dei recipienti a pressione. Vorrei illustrare le principali aree di applicazione, le tipiche procedure di processo e ciò che MONTE INTELLIGENCE ha appreso lavorando in questi settori.
Generazione di energia: alberi del rotore e componenti del generatore
Nell'industria della produzione di energia, i forni a focolare aperto vengono utilizzati per la normalizzazione, il rinvenimento e la distensione degli alberi dei rotori, degli anelli dei generatori e dei componenti delle turbine. Un tipico albero del rotore di una turbina a vapore pesa dalle 50 alle 200 tonnellate e richiede un ciclo di normalizzazione e rinvenimento per sviluppare le proprietà meccaniche necessarie.
Il processo per un albero rotorico da 100 tonnellate è approssimativamente il seguente: riscaldamento a 100 gradi Celsius all'ora fino a 870 gradi Celsius, mantenimento per 12-16 ore, raffreddamento controllato fino a 600 gradi Celsius a 50 gradi Celsius all'ora, quindi raffreddamento ad aria. Ciclo totale: 30-40 ore. L'uniformità della temperatura deve essere di più o meno 5 gradi Celsius sull'intero carico di lavoro, con un sistema di controllo a 5 o 6 zone per ottenere tale uniformità.
I forni a focolare per carrelli di MONTE INTELLIGENCE, progettati per la forgiatura di componenti per la generazione di energia, utilizzano un sistema di controllo multizona con termocoppie di backup e registrazione continua dei dati. Il sistema di controllo è conforme alla norma AMS 2750, lo standard di riferimento per i trattamenti termici nei settori aerospaziale e della generazione di energia.
Energia eolica: alleggerimento delle tensioni sulla torre e ingranaggi ad anello di grandi dimensioni
Le sezioni delle torri delle turbine eoliche hanno in genere un peso compreso tra 20 e 80 tonnellate ciascuna, con 3-5 sezioni per torre. Le sezioni sono realizzate in lamiera di spessore compreso tra 30 e 80 mm, saldata ad anelli con diametro fino a 6 metri. Il trattamento di distensione della zona di saldatura è obbligatorio per prevenire la formazione di cricche da fatica durante l'esercizio.
Il ciclo di distensione termica va da 595 a 620 gradi Celsius per 1 o 2 ore, a seconda dello spessore della sezione. Il forno a carrelli carica una o due sezioni della torre per colata e il tempo di ciclo è di 12-18 ore per colata. Il requisito di uniformità è di più o meno 10 gradi Celsius.
Gli ingranaggi ad anello delle turbine eoliche pesano in genere da 5 a 15 tonnellate ciascuno, con un diametro da 3 a 5 metri. Gli ingranaggi sono realizzati in acciaio a bassa lega forgiato o fuso, normalizzato e temprato fino a raggiungere una durezza target di 220-280 HB. I forni a focolare a carrello per la produzione di ingranaggi ad anello utilizzano un azionamento del focolare rotante per garantire una distribuzione uniforme del calore, e il tempo di ciclo è di 18-24 ore per ogni colata.
MONTE INTELLIGENCE ha fornito forni a focolare a carrello per il trattamento di distensione delle tensioni interne delle torri eoliche a diversi produttori cinesi ed europei. L'impianto più grande gestisce carichi di 100 tonnellate in una camera di 6 m di larghezza x 8 m di altezza x 30 m di lunghezza.
Settore navale: alberi dell'elica e forgiature del timone
Gli alberi portaelica per grandi navi commerciali pesano dalle 30 alle 150 tonnellate. Gli alberi sono forgiati in acciaio al carbonio o acciaio basso legato e richiedono normalizzazione e tempra per sviluppare la resistenza e la tenacità necessarie. I forni a focolare per la forgiatura degli alberi portaelica in ambito navale hanno in genere dimensioni di 5 m di larghezza x 5 m di altezza x 25 m di lunghezza, con una capacità di carico di 200 tonnellate.
Anche i componenti forgiati del timone e le fusioni del telaio di poppa vengono lavorati in forni a focolare per carrelli. Le procedure di lavorazione sono simili a quelle utilizzate per gli alberi dei rotori, con l'ulteriore complessità delle differenze microstrutturali tra fusione e forgiatura, che richiedono un controllo della temperatura più preciso.
Produzione di recipienti a pressione
I gusci dei recipienti a pressione per applicazioni petrolchimiche, di fertilizzanti e GNL sono realizzati in lamiera laminata, saldata a formare cilindri e sottoposta a distensione prima della lavorazione finale. Lo spessore della lamiera varia da 30 a 250 mm e i diametri dei recipienti da 2 a 8 m. I forni a carrello per la distensione dei recipienti a pressione sono generalmente progettati per carichi di 6 m di diametro x 30 m di lunghezza, con una capacità da 200 a 400 tonnellate.
Il ciclo di distensione per un guscio di recipiente di 200 mm di spessore prevede temperature comprese tra 595 e 650 gradi Celsius per un periodo da 4 a 8 ore. La durata del ciclo è di 18-30 ore per recipiente, a seconda dello spessore della sezione e della densità di carico. Il requisito di uniformità è di più o meno 10 gradi Celsius su tutta la superficie del guscio.
Industria della forgiatura: Trattamento termico generale
Nelle officine di forgiatura si utilizzano forni a carrello per la normalizzazione, la ricottura e la distensione di un'ampia gamma di componenti forgiati. I componenti possono essere di piccole dimensioni (forgiati da 5 a 10 tonnellate) o di grandi dimensioni (alberi del rotore da 100 a 200 tonnellate). La progettazione del forno è adattata al carico di lavoro tipico e la maggior parte delle officine di forgiatura dispone da 2 a 4 forni a carrello di diverse dimensioni per coprire l'intera gamma.
Per le operazioni su più turni, l'utilizzo del forno è compreso tra 5000 e 8000 ore all'anno e i costi operativi sono dominati dal combustibile (dal 60 al 70 percento) e dalla manodopera (dal 20 al 30 percento). Le leve di efficienza energetica descritte nel nostro precedente articolo su questo argomento sono fondamentali per la redditività operativa.
Fornitori di servizi di trattamento termico
Le officine di trattamento termico industriali rappresentano un altro importante utilizzatore di forni a carrello. Queste officine lavorano una vasta gamma di componenti per i clienti e la progettazione del forno deve essere in grado di gestire tale variabilità. Il controllo multizona, le configurazioni di carico flessibili e i sistemi di registrazione del processo sono essenziali.
MONTE INTELLIGENCE fornisce forni a carrello con focolare a diverse officine di trattamento termico commerciali, con particolare attenzione alla flessibilità, all'affidabilità e alla documentazione dei processi. I sistemi di controllo sono progettati per gestire le ricette per centinaia di processi diversi, ciascuno dei quali collegato a uno specifico cliente e componente.
Tendenze del settore
Il mercato dei forni a carrelli sta crescendo a un tasso annuo compreso tra il 4 e il 6%, trainato dall'energia eolica, dalla cantieristica navale e dalla produzione di recipienti a pressione. Il segmento in maggiore crescita è quello del trattamento termico di distensione delle torri eoliche, dove l'aumento delle dimensioni delle turbine ha portato i forni a raggiungere le 300-400 tonnellate per colata.
L'efficienza energetica sta diventando un criterio di acquisto fondamentale, soprattutto nei mercati con prezzi elevati del gas naturale. Le caldaie con bruciatori a recupero di calore, recupero del calore dai gas di scarico e sistemi di controllo moderni sono sempre più preferite rispetto ai modelli più datati.
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Per gli acquirenti che valutano un forno a focolare a carrello per una specifica applicazione industriale, l'ingegneria di MONTE INTELLIGENCE può esaminare le dimensioni della carica, i requisiti di processo e gli obiettivi di produzione per raccomandare una configurazione del forno. Visitawww.cnlymonte.com/products-bogie-hearth-furnace.html Per specifiche di prodotto e casi di studio del settore, per discutere di un progetto, inviare un'e-mail a helenxu@cnlymonte.com con oggetto "Applicazione focolare per carrelli" e dettagli sul settore e sul processo di produzione.
