Ι. Ιστορικό Έργου και Προδιαγραφές Εξοπλισμού

Αυτή η μελέτη περίπτωσης αφορά έναν ηλεκτρικό φούρνο τήξης αλουμινίου με αντίσταση και κλίση, προοριζόμενο για την αγορά της Υεμένης, μοντέλο WDL-GRQ-1500. Ο εξοπλισμός έχει σχεδιαστεί για την τήξη μη σιδηρούχων μετάλλων και κραμάτων με χαμηλά σημεία τήξης, με κράματα αλουμινίου ως το τυπικό υλικό επεξεργασίας. Ο φούρνος έχει ονομαστική χωρητικότητα 1.500 κιλών και υιοθετεί ηλεκτρική θέρμανση με αντίσταση, εξοπλισμένος με υδραυλικό σύστημα κλίσης για την εκφόρτιση του τήγματος αλουμινίου.

Το ηλεκτρικό σύστημα είναι διαμορφωμένο για τροφοδοσία τριών φάσεων 380V/50Hz, με τάση ελέγχου 220V/50Hz, χρησιμοποιώντας σύνδεση τριών φάσεων πέντε καλωδίων. Ο αγοραστής υποχρεούται να παρέχει σταθερή τροφοδοσία ρεύματος με διακύμανση τάσης εντός ±10% και διακύμανση συχνότητας που δεν υπερβαίνει τα ±3 Hz. Αυτή η συνθήκη συμβατότητας με το δίκτυο απαιτεί επαλήθευση σε σχέση με την τοπική κατάσταση βιομηχανικής τροφοδοσίας ρεύματος στην Υεμένη πριν από την εγκατάσταση.

II. Δομή Φούρνου και Διαμόρφωση Πυρίμαχων Υλικών

Το περίβλημα του φούρνου κατασκευάζεται από χαλύβδινες πλάκες και δομικό χάλυβα, συγκολλημένα σε κυλινδρική δομή, με συνεχείς συγκολλήσεις πλήρους διείσδυσης σε όλες τις περιοχές σύνδεσης για την εξασφάλιση της ακεραιότητας του περιβλήματος. Η επένδυση χωρίζεται σε δύο λειτουργικά διακριτές ζώνες: πλευρικό τοίχωμα και πυθμένα φούρνου.

Η επένδυση του πλευρικού τοιχώματος χρησιμοποιεί σύνθετη δομή: το εσωτερικότερο στρώμα αποτελείται από μονάδες ινών πυριτικού αργιλίου ως μόνωση, με την επιφάνεια εργασίας κατασκευασμένη από υπερελαφρά πυρίμαχα τούβλα με πυκνότητα 0,6 g/cm³. Σκόνη βερμικουλίτη γεμίζει τις αρμούς των τούβλων και την πλάτη για τη μείωση της θερμικής αγωγιμότητας. Τα θερμαντικά στοιχεία, κατασκευασμένα από σύρμα κράματος υψηλής αντίστασης OCr27A17MO2, είναι ενσωματωμένα στο πλευρικό τοίχωμα και ελέγχονται ως μία ζώνη – που σημαίνει ότι ολόκληρος ο θάλαμος του φούρνου χρησιμοποιεί μόνο μία ζώνη ελέγχου θερμοκρασίας, κατάλληλη για σενάρια όπου δεν απαιτείται ακραία ομοιομορφία θερμοκρασίας αλλά προτιμάται απλοποιημένος έλεγχος.

Ο πυθμένας του φούρνου κατασκευάζεται από υλικό χυτού τύπου μίας χρήσης. Σε σύγκριση με τους πυθμένες από τούβλα, η μονολιθική χυτή δομή προσφέρει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής όσον αφορά την αντίσταση στη διείσδυση αλουμινίου και το θερμικό σοκ. Μια οπή έκτακτης ανάγκης αποστράγγισης σχεδιάζεται στο κάτω μέρος του πλευρικού τοιχώματος για να επιτρέπει την έκτακτη εκκένωση σε περίπτωση διαρροής αλουμινίου, λειτουργώντας ως χαρακτηριστικό ασφαλείας για τους φούρνους τήξης.

III. Γραφιτικός Τήκτης και Σύστημα Θέρμανσης

Ο τήκτης είναι γραφιτικός τήκτης μάρκας Morgan, ο οποίος έχει ισχυρή αναγνώριση στην αγορά στον τομέα τήξης μη σιδηρούχων μετάλλων. Η διάρκεια ζωής του τήκτη που αναφέρεται στην πρόταση είναι 6 μήνες ή περισσότερο, ανάλογα με τις πραγματικές συνθήκες λειτουργίας, συμπεριλαμβανομένης της μεθόδου φόρτωσης, του εύρους διατήρησης της θερμοκρασίας τήξης και της συχνότητας απομάκρυνσης της σκουριάς.

Το βασικό στοιχείο του συστήματος θέρμανσης είναι το σύρμα αντίστασης OCr27A17MO2, ένα ηλεκτρικό θερμαντικό κράμα της σειράς σιδήρου-χρωμίου-αλουμινίου με υψηλή ειδική αντίσταση και καλή αντοχή στην οξείδωση. Υπό λειτουργία ελέγχου μίας ζώνης, η ονομαστική ισχύς θέρμανσης είναι 200 kW, συνδεδεμένη σε διάταξη αστεροειδούς με τάση λειτουργίας 380 βολτ. Η μέγιστη θερμοκρασία του φούρνου έχει σχεδιαστεί στους 850°C, με κανονικό εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας από 0 έως 800°C. Ο χρόνος θέρμανσης του άδειου φούρνου δεν υπερβαίνει τις 3 ώρες, αντιπροσωπεύοντας το χρονικό διάστημα από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος έως το ανώτατο όριο θερμοκρασίας λειτουργίας.

Η σταθερότητα της θερμοκρασίας καθορίζεται σε ±3°C, η οποία επιτυγχάνεται από το σύστημα ρύθμισης PID υπό τυπικές συνθήκες λειτουργίας.

IV. Διαμόρφωση Συστήματος Ηλεκτρικού Ελέγχου

Το ερμάριο ελέγχου χρησιμοποιεί θυρίστορες (SCRs) ως κύρια στοιχεία ελέγχου, ρυθμίζοντας το ρεύμα εξόδου προσαρμόζοντας τη γωνία αγωγιμότητας. Το σύστημα χρησιμοποιεί ένα προηγμένο κύκλωμα ελέγχου πυροδότησης μετατόπισης φάσης για συνεχή και ομαλή ρύθμιση ισχύος, αντί για απλό έλεγχο on-off.

Το σύστημα ελέγχου θερμοκρασίας είναι εξοπλισμένο με δύο θερμοζεύγη: ένα για τη μέτρηση της θερμοκρασίας της ατμόσφαιρας της εστίας και ένα για τη μέτρηση της θερμοκρασίας του τήγματος αλουμινίου. Το θερμοζεύγος που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση του τήγματος αλουμινίου είναι εφοδιασμένο με προστατευτικό σωλήνα από καρβίδιο του πυριτίου για την πρόληψη χημικής διάβρωσης και φυσικής διάβρωσης από το τήγμα αλουμινίου. Τα σήματα και από τα δύο θερμοζεύγη τροφοδοτούνται σε δύο ελεγκτές θερμοκρασίας προέλευσης Ταϊβάν, ένας εκ των οποίων παρέχει λειτουργικότητα ρύθμισης PID.

Το σύστημα ελέγχου ενσωματώνει πολλαπλές λογικές προστασίας: όταν η θερμοκρασία του φούρνου υπερβαίνει το καθορισμένο ανώτατο όριο ή συμβαίνουν ανωμαλίες ρεύματος λόγω βλαβών, ο ελεγκτής σταματά αυτόματα την παλμική έξοδο και διακόπτει την τροφοδοσία ρεύματος. Το σύστημα περιλαμβάνει επίσης λειτουργία ομαλής εκκίνησης με καθυστέρηση εκκίνησης περίπου 0,5 δευτερολέπτων, σχεδιασμένη για τη μείωση της επίδρασης του ρεύματος εκκίνησης τόσο στο δίκτυο τροφοδοσίας όσο και στα θερμαντικά στοιχεία κατά τις ψυχρές εκκινήσεις.

Τα ηλεκτρικά εξαρτήματα χαμηλής τάσης περιλαμβάνουν αυτόματους διακόπτες, επαφείς και ρελέ, προερχόμενα από CHINT ή Omron ως βιομηχανικές τυπικές διαμορφώσεις.

V. Υδραυλικό Σύστημα Κλίσης

Η μέθοδος εκφόρτισης είναι υδραυλική κλίση, σε αντίθεση με έναν σταθερό φούρνο με χειροκίνητη λήψη. Το υδραυλικό σύστημα κινεί το σώμα του φούρνου για να κλίνει γύρω από τον άξονα περιστροφής του, επιτρέποντας ελεγχόμενη ποσοτική έκχυση τήγματος αλουμινίου από το στόμιο του φούρνου. Αυτός ο σχεδιασμός είναι κατάλληλος για σενάρια όπου το τήγμα αλουμινίου πρέπει να μεταφερθεί απευθείας σε κουβάδες ή κοιλότητες χύτευσης, προσφέροντας υψηλότερη επαναληψιμότητα εκφόρτισης και ασφάλεια λειτουργίας σε σύγκριση με τη χειροκίνητη λήψη.

Το υδραυλικό σύστημα αποτελείται από μια υδραυλική μονάδα ισχύος, κυλίνδρους, ομάδες βαλβίδων ελέγχου και σωληνώσεις, διασυνδεδεμένο με το σύστημα ηλεκτρικού ελέγχου. Η γωνία και η ταχύτητα κλίσης μπορούν να ρυθμιστούν μέσω του πίνακα ελέγχου.

VI. Περίληψη Παραμέτρων Απόδοσης Διεργασίας

Η ονομαστική χωρητικότητα είναι 1.500 κιλά, με ρυθμό τήξης περίπου 450 έως 500 κιλών ανά ώρα – αντιπροσωπεύοντας τον μέσο ρυθμό παραγωγής αλουμινίου από ψυχρή φόρτωση έως την επίτευξη της θερμοκρασίας λειτουργίας και την ετοιμότητα χύτευσης. Με ισχύ θέρμανσης 200 kW, η ειδική κατανάλωση ενέργειας είναι περίπου 0,4 έως 0,44 kWh ανά κιλό αλουμινίου, εντός του τυπικού εύρους απόδοσης για φούρνους τήξης με αντίσταση.