가열로 소개: 원리, 유형 및 응용 분야

가열로는 정밀한 온도 제어가 중요한 결정화 및 가공 분야를 비롯한 다양한 산업에서 필수적입니다. 이러한 용광로는 다양한 형태의 에너지를 열로 변환하여 열 복사와 대류를 통해 재료에 전달합니다. 결정 성장 및 표면 증착과 같은 공정 중 온도 제어는 제품 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 이 문서에서는 가열로의 기본 원리에 대해 설명하고 다양한 유형의 가열로를 살펴보고 고유한 특성과 용도를 강조합니다. 이러한 유형을 이해하면 특정 산업 요구에 가장 적합한 용광로를 선택하는 데 도움이 됩니다.

가열로의 기본 원리

가열로의 기본 원리는 다음과 같습니다: 1) 저항 가열, 유도 가열 또는 복사열을 사용하여 전기 에너지를 열 에너지로 변환하거나 2) 연료 연소 과정을 통해 화학 에너지를 열 에너지로 변환하고 가열 할 재료에 열을 균일하게 전달하는 것입니다.

가열로에는 고온의 연소 가스를 생성하기 위해 연료를 연소시키는 내부 연소 장치가 장착되어 있습니다. 연도 가스는 연도를 통해 배출되고, 배기가스의 폐열은 연소실로 유입되는 공기를 예열하여 열 효율을 향상시키는 데 활용될 수 있습니다. 가열로에는 가열 공정의 온도와 시간을 정밀하게 제어하기 위해 자동 제어 및 모니터링 시스템이 장착될 수도 있습니다. 연속 가열로는 일반적으로 가스 연료, 중유 또는 미분탄을 사용하며 일부는 덩어리 석탄을 연소합니다. 배기가스의 열을 효과적으로 활용하기 위해 연도에는 공기와 가스를 예열하는 열교환기를 설치하거나 폐열 보일러를 설치합니다.

단조 및 압연 생산에서 빌릿은 일반적으로 완전한 연소 화염으로 산화 분위기에서 가열됩니다. 환원 화염의 불완전 연소(즉, "자기 보호 분위기")를 사용하여 금속을 직접 가열하면 산화 없이 또는 산화를 적게 할 수 있습니다. 이러한 유형의 가열을 화염 또는 화염 비산화 가열이라고 하며 회전식 바닥 용광로 및 챔버 용광로에서 성공적으로 사용됩니다.

퍼니스 온도 분포, 예열 섹션, 가열 섹션 및 균열 섹션의 방향에 따른 퍼니스 길이에 따른 일반적인 가열 퍼니스 구조. 퍼니스 온도의 예열 섹션은 더 낮지 만 원료의 공급 끝도 낮으며, 그 역할은 퍼니스 가스 열을 사용하여 퍼니스의 열 효율을 향상시키는 것입니다. 가열 섹션은 주요 가열 섹션이며, 퍼니스 가스 온도가 더 높기 때문에 빠른 가열의 실현을 용이하게합니다. 열 섹션도 배출 단부에 위치하여 용광로 가스와 금속 재료 온도 사이의 온도 차이가 매우 작아 용광로에서 나오는 빌릿의 단면 온도가 균일하도록합니다.

그림 1 진공 가열로의 구조 및 원리

가열로의 종류와 특성

현재 더 널리 사용되는 분류는 가열로의 모양과 공정 용도에 따라 연속 가열로와 챔버 가열로로 나뉩니다. 각 카테고리는 다시 세부 유형으로 나뉩니다.

연속 가열로

대부분의 연속 가열로는 압연 전에 금속 빌릿을 가열하는 데 사용되며, 일부는 단조 및 열처리에 사용됩니다. 주요 특징은 압연 연속 운동의 리듬에 따라 용광로의 빌릿이며 용광로의 용광로 가스도 연속 흐름을 가지고 있습니다. 일반적으로 전하, 종 및 수율의 단면 크기는 변하지 않으며, 퍼니스의 모든 부분의 온도와 퍼니스의 금속 재료의 온도는 시간이 지남에 따라 변하지 않으며 퍼니스의 길이를 따라서 만 변합니다.

그림 2 스택 사가르의 연속 가열로

연속 가열로는 푸시형 퍼니스, 스텝 퍼니스, 로터리 퍼니스, 챔버 퍼니스 등이 있습니다. 이 중 연속 가열로를 논할 때 푸시형 퍼니스에 대해 구체적으로 언급하는 경우가 많습니다.

1. 푸셔형 연속 가열로

푸셔식 연속 가열로는 철강 기계를 밀어 용광로 내 재료를 이송하는 작업을 완료하여 용광로를 연속 가열하는 방식으로 작동합니다. 빌릿은 용광로 바닥에 미끄러지거나 수냉식 파이프로 지지되는 슬라이드가 있으며, 후자의 경우 빌릿을 양쪽에서 가열할 수 있습니다. 퍼니스 바닥의 수도관은 일반적으로 열 손실을 최소화하기 위해 단열재로 덮여 있습니다. 내화 벽돌 벽에 의해지지되는 빌릿 "블랙 마크"의 하부로 인한 수냉식 슬라이드를 최소화하기 위해이 퍼니스를 "수냉식 퍼니스"라고합니다.

2. 계단식 연속 가열로

계단식 연속 가열로는 퍼니스 바닥 또는 수냉식 금속 빔에 의존하여 재료 빌릿을 단계별로 앞으로 이동합니다. 이 이동에는 퍼니스를 통해 빌릿을 진행시키기 위한 전진, 하향 및 후진 단계가 포함됩니다. 이 퍼니스에는 두 가지 주요 유형이 있습니다:

• 계단식 바닥 퍼니스: 고정 바닥과 계단식 바닥이 특징입니다.
• 스텝 빔 퍼니스: 고정 빔과 스텝 빔이 특징입니다.

푸시형 퍼니스와 비교하면 다음과 같은 장점이 있습니다: 1) 유연한 재료 운송, 필요한 경우 모든 퍼니스 재료를 퍼니스 밖으로 배출 할 수 있습니다. 2) 퍼니스 바닥의 빌릿 또는 간격의 빔을 더 빠르고 균일하게 가열 할 수 있습니다. 3) 푸시 형 퍼니스 아치 및 고착 결함을 제거하여 퍼니스의 길이가 이러한 요소의 제한을받지 않습니다.

3. 턴 바닥 가열로

회전식 가열로는 바닥이 회전하는 고정식 퍼니스 본체가 특징입니다. 회전하는 바닥에 배치된 재료 빌릿은 바닥이 회전함에 따라 입구에서 출구로 이동합니다. 바닥의 모양에 따라 이러한 퍼니스는 다음과 같이 분류할 수 있습니다:

• 링 퍼니스: 일반적으로 야금 공장에서 사용됩니다.
• 디스크형 퍼니스

턴바텀 링 퍼니스의 생산 능력은 시간당 약 75톤입니다. 이 유형의 퍼니스는 원형 빌릿, 휠 및 림 빌릿, 사전 형상 다이 단조 빌릿 및 기타 다양한 빌릿 유형 및 길이와 같이 푸시 형 또는 계단식 방법으로 운반 할 수없는 재료를 가열하는 데 적합합니다.

그러나 한 가지 단점은 단위 면적 생산량이 일반적으로 시간당 350~400kg/㎡ 정도로 용해로 바닥의 면적 활용률이 낮다는 점입니다.

4. 챔버형 급속 가열로

챔버형 급속 가열로는 여러 개의 가열 챔버가 일렬로 배열된 구조입니다. 각 챔버는 빌릿 롤러가 장착된 이송실로 분리되어 있습니다. 단일 또는 이중 빌릿은 이러한 가열 챔버와 이송실을 통과하여 공정 전반에 걸쳐 열을 받습니다. 각 가열 챔버와 인접한 챔버는 함께 "퍼니스 섹션"을 형성하므로 섹션 퍼니스라고도 합니다.

이 유형의 퍼니스는 산화 및 탈탄이 거의 없이 빠르게 가열할 수 있으며 원형 빌릿과 강관을 가열하는 데 적합합니다. 유성 밀과 일치하여 연속 주조 슬래브를 가열하는 데 사용할 수 있으며 특정 강철을 국부적으로 가열 할 수도 있습니다.

단점은 단위 용광로 길이의 생산 능력이 낮고 용광로 열 효율이 낮다는 것입니다.

챔버 가열로

챔버 가열로는 단조 전에 금속 빌릿 또는 잉곳을 가열하는 데 사용됩니다. 재료 가열은 움직이지 않고 퍼니스가 분할되지 않으며 순환 온도 시스템을 사용하여 대형 잉곳 가열을 위해 모든 곳에서 균일 한 온도가 필요합니다 (즉, 퍼니스 온도는 시간별 예열 기간, 가열 기간 및 균일 한 가열 기간 등으로 나뉩니다).

그림 3 대형 챔버 가열로의 종류

실내형 가열로에는 고정 바닥형 실내형 용광로와 자동차 바닥형 용광로의 두 가지 종류가 있습니다.

1. 고정 바닥 챔버 퍼니스

퍼니스 바닥 면적은 일반적으로 1m ~ 10m 2입니다. 손이나 간단한 기계로 더 많이 충전; 더 큰 공작물 챔버 퍼니스의 가열, 특별히 충전 기계가 장착되어 있습니다. 석탄, 중유 또는 가스용 연료. 퍼니스 벽의 일부 퍼니스는 틈새를 열고 틈새에서 퍼니스 가열로 들어가는 빌릿을 "심 퍼니스"라고하며, 종종 작은 가열 조각이나 끝 또는 국부 가열에서 긴 빌릿에 사용됩니다. 이러한 유형의 용광로 바닥 단위 면적 생산량은 일반적으로 300 ~ 400kg / (m 2 - 시간)이며 강철 톤당 단위 열 소비량은 약 (1.0 ~ 1.5) × 106kcal입니다.

2. 자동차 바닥형 용광로

가열 전 단조에서 10톤 이상 수백 톤의 대형 잉곳의 중량에 사용되며, 실내용 용광로형 또는 터널형에 사용됩니다. 트롤리에 놓인 가열 물체, 퍼니스 외부의 적재 및 하역, 작업장 크레인 또는 기타 견인 장치에 의해 카트를 퍼니스 안으로 당기거나 퍼니스 밖으로 끌어 당기는 카트, 퍼니스 온도 분포의 큰 잉곳 가열 요구 사항이 균일하므로 자동차 바닥 형 퍼니스는 종종 분산 가열 및 분산 연기 배출 (퍼니스 측벽에 버너 및 연도 가스 배출구 분산 레이아웃)에 사용됩니다.

기타 분류 요소

가열로는 기본적인 연속형과 챔버형 외에도 다양한 요소에 따라 분류할 수 있습니다. 이러한 분류에는 다음이 포함됩니다:

1. 퍼니스 구조: 박스형 퍼니스, 경사형 퍼니스, 실린더 퍼니스, 수직 퍼니스 등 퍼니스의 외부 모양에 따라 분류합니다.

2. 공정 용도: 대기 용광로, 감압 용광로, 촉매 용광로, 코크스로, 수소 용광로, 아스팔트로 등 특정 산업 용도에 따라 분류합니다.

3. 열 전달 방법: 순수 복사 용광로, 순수 대류 용광로, 대류-방사 용광로 등 열이 전달되는 방식에 따라 분류합니다.

4. 가열 방법: 가열 방식: 단면 방사선 용광로와 양면 방사선 용광로를 포함하여 사용되는 가열 방식에 따라 분류합니다.

5. 연소 및 공기 공급 형태: 바닥 연소로, 측면 연소로, 강제 공기 용광로 및 자연 공기 공급 용광로를 포함한 연소 및 공기 공급 방식 기준.

6. 연료 사용: 오일 버너, 가스 버너, 이중 연료 버너 등 사용된 연료 유형 기준.

7: 특수 유형: 리프트 가열로, 열처리로, 진공로, 대기로를 포함한 특수 목적 또는 작업 환경을 기준으로 합니다.

결론

가열로는 결정화 및 다양한 가공 산업과 같이 정밀한 온도 제어가 필요한 산업에서 없어서는 안 될 필수 요소입니다. 가열로의 기본 원리, 유형 및 특성을 이해하면 특정 용도에 적합한 장비를 선택하는 데 도움이 될 수 있습니다. 연속 가열로를 사용하든 챔버 가열로를 사용하든 가열로의 선택은 가열 공정의 효율과 품질에 영향을 미칩니다. 자세한 지침과 전문 지식이 필요한 경우 Stanford Advanced Materials(SAM) 와 같은 컨설팅 전문가가 정보에 입각한 결정을 내리는 데 귀중한 도움을 제공할 수 있습니다.

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