Klasifikasi dan inventarisasi kiln industri umum di industri bubuk

Kiln industri mengacu pada peralatan termal yang memanfaatkan panas yang dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar atau konversi energi listrik dalam produksi industri untuk melebur, meleleh, memanggang (kalsin), panas, retort, gasifikasi, dll., bahan atau benda kerja. Ada banyak jenis kiln industri dengan kegunaan yang beragam. Dalam metalurgi, industri kimia, logam non-ferrous, bahan bangunan, mesin, industri ringan, keramik canggih, dan industri lainnya, tungku industri yang berbeda digunakan untuk keperluan industri yang berbeda. Biasanya suatu kiln tertentu mempunyai lebih dari satu karakteristik. Oleh karena itu, kiln yang sama memiliki titik klasifikasi yang berbeda dan beberapa metode klasifikasi serta metode penamaan. Misalnya, tungku sintering kontinyu merupakan tungku sintering dan tungku kontinyu.

Di kiln industri, sumber panas yang umum meliputi bahan bakar padat, bahan bakar cair, bahan bakar gas, dan konversi energi listrik. Sumber panas ini umumnya terbagi dalam dua kategori selama pembentukannya: sumber panas yang ada dalam bentuk api dan sumber panas yang ada dalam bentuk bukan-nyala api. Oleh karena itu, berdasarkan sumber panasnya, kiln dapat digolongkan menjadi dua jenis: tanur api dan kiln listrik.

1. Tungku Api

Tungku yang menggunakan api pembakaran bahan bakar sebagai sumber panasnya disebut tungku api. Nyala api di dalam tungku dapat langsung bersentuhan dengan bahan untuk pemanasan, dengan suhu umumnya di bawah 2000 derajat. Selama pembakaran, dinding tungku memancarkan panas dan sebagian memantulkan panas yang diproyeksikan, sehingga memainkan peran penting dalam pertukaran panas. Namun terkadang, untuk mencegah oksidasi pada material (benda kerja), nyala api perlu dipisahkan dari material, dan panas nyala api secara tidak langsung ditransfer ke material melalui dinding partisi. Tungku api dapat digunakan untuk memanaskan dan melelehkan bahan.

Kiln downdraft-bersuhu tinggi adalah jenis tungku api, yang terdiri dari tiga bagian: badan tungku (bulat atau persegi panjang), peralatan pembakaran, dan peralatan ventilasi. Dalam pengoperasiannya, bahan bakar ditambahkan ke jeruji ruang bakar, udara dimasukkan ke dalam lubang abu, melewati jeruji, dan terbakar bersama lapisan batubara. Nyala api dan hasil pembakarannya dikeluarkan dari nozel yang dibentuk oleh penyekat api dan dinding kiln ke bagian atas kiln, kemudian dipantulkan ke bawah, dan dibuang ke cerobong melalui lubang isap, cerobong cabang, dan cerobong utama. Saat nyala api mengalir di atas produk, panasnya berpindah ke produk melalui konveksi dan radiasi.

Tungku api dicirikan oleh peleburan yang cepat dan keluaran yang tinggi, namun juga memiliki efisiensi termal yang rendah dan pencemaran lingkungan akibat gas buang.

Oleh karena itu, penggunaan tungku api harus memastikan:

(1) pembakaran sempurna bahan bakar pada kondisi beban panas tertentu;

(2) proses pembakaran yang stabil, mampu menyuplai panas secara terus menerus ke tungku;

Saat ini, tungku api banyak digunakan pada keramik tradisional, keramik industri, produk kaca, bahan tahan api, sintering bahan baru, dan perlakuan panas logam.

2. Tungku Listrik

Kiln listrik umumnya mengubah energi listrik menjadi energi panas melalui elemen pemanas listrik. Berdasarkan metode pembangkitan arus, tungku tersebut dapat dibagi lagi menjadi lima kategori: tungku resistansi, tungku induksi, tungku busur listrik, tungku berkas elektron, dan tungku ion. Karena tidak ada pembakaran bahan bakar, maka tidak diperlukan peralatan ventilasi seperti suplai udara dan sistem pembuangan. Strukturnya sederhana, menempati area kecil, dan produk di dalam kiln tidak terpengaruh oleh gas buang atau abu. Tanur listrik juga dapat mencapai suhu melebihi 2000 derajat, yang sulit dicapai dengan tanur api. Suhu dan atmosfer juga lebih mudah dikontrol dan dipantau secara tepat, sehingga menghasilkan produk pembakaran berkualitas tinggi. Bahan ini sering digunakan untuk produksi dan pemrosesan material khusus-berkualitas tinggi, seperti material anoda grafit buatan untuk baterai litium-ion.

Namun, untuk memastikan distribusi suhu yang seragam di seluruh-penampang tanur, ukuran-penampang biasanya dibatasi. Oleh karena itu, tanur listrik tidak cocok untuk membakar produk-berdinding tebal dan besar, serta outputnya relatif rendah. Selain itu, peralatan listrik tambahan pada tanur listrik lebih kompleks, dan konsumsi elemen pemanas listrik lebih tinggi, sehingga menyebabkan biaya peralatan dan pengoperasian lebih tinggi.

Kiln industri adalah peralatan termal penting dalam industri seperti metalurgi, bahan kimia, bahan bangunan, keramik, kaca, elektronik, dan makanan. Diklasifikasikan berdasarkan proses industri, tungku tersebut dapat dikategorikan menjadi tungku sintering, tungku debinding, tungku kalsinasi, tungku pengering, tungku grafitisasi, dan tungku vulkanisasi. Dalam industri keramik maju, tungku debinding dan tungku sintering merupakan peralatan termal yang umum digunakan dalam proses produksi.

1. Tungku Pengikatan

Keramik baru sering kali menggunakan sejumlah besar bahan pengikat dan pemlastis organik selama pembentukannya, seperti lilin parafin dalam pengecoran tekan panas dan polivinil alkohol dalam pembentukan gulungan dan pengecoran pita, sehingga menghasilkan porositas internal yang tinggi. Sintering langsung menyebabkan sejumlah besar bahan organik dalam badan keramik meleleh, terurai, dan menguap, menyebabkan deformasi, retak, dan adhesi pada badan, sehingga mempengaruhi hasil dan konduktivitas termal substrat. Selain itu, kandungan karbon yang tinggi pada bahan organik ini, ketika oksigen tidak mencukupi untuk menciptakan atmosfer yang berkurang, berdampak negatif pada kualitas sintering. Oleh karena itu, sebelum dibakar, badan keramik biasanya ditempatkan dalam tungku debinding dan dipanggang pada suhu yang lebih rendah dari suhu yang digunakan untuk sintering untuk menghilangkan bahan organik, memastikan produk memenuhi persyaratan bentuk, ukuran, dan kualitas.

2. Tungku Sintering

Badan hijau keramik yang tidak terikat dapat disinter dalam tungku sintering. Dalam tungku sintering, karena suhu tinggi, partikel padat dari badan hijau keramik terikat bersama. Butir bertambah, porositas dan batas butir berangsur-angsur berkurang, dan melalui perpindahan massa, volume keseluruhan menyusut, kepadatan meningkat, dan akhirnya, benda sinter polikristalin padat dengan sifat mekanik yang sangat baik terbentuk.

Selama proses sintering, suhu sintering dan waktu sintering merupakan faktor terpenting yang mempengaruhi sintering keramik. Mereka sangat menentukan ukuran dan distribusi butiran dalam keramik. Suasana sintering dan tekanan sintering dalam tungku dapat mempengaruhi jumlah pori-pori di dalam keramik, sehingga mempengaruhi derajat densifikasi. Oleh karena itu, parameter dalam tungku sintering ini harus dikontrol dan dipantau secara tepat selama sintering untuk memastikan bahwa produk sinter tidak retak atau berubah bentuk.

Selain tanur yang melakukan proses debinding dan sintering secara terpisah, tanur terintegrasi sering kali dapat digunakan dengan-profil suhu yang telah ditentukan sebelumnya untuk memenuhi kebutuhan produksi terintegrasi beberapa proses.

Dalam proses pembuatan produk, kiln industri umumnya beroperasi dalam dua mode: kontinu dan intermiten (atau berkala).

1. Kiln Intermiten
Ciri khas kiln intermiten adalah ruang tungku tidak terbagi menjadi zona suhu. Bahan dimasukkan secara manual ke dalam tungku secara bertahap untuk pemanasan atau peleburan. Setelah proses pemanasan atau peleburan selesai di dalam tungku, bahan-bahan tersebut dibongkar secara manual secara bertahap. Muatan tungku tidak berpindah di dalam tungku, dan suhu tungku berubah seiring waktu. Jenis yang umum termasuk tungku lubang, tungku kotak, tungku lonceng, dan tungku antar-jemput.

① Tungku Lonceng
Tungku lonceng umumnya terdiri dari toples lonceng, alas, dan struktur pengangkat. Elemen pemanas dipasang di dinding bagian dalam tabung tungku. Karakteristiknya adalah ketika blanko dibakar dan didinginkan hingga suhu tertentu, toples lonceng dapat dengan cepat dipindahkan ke alas lain untuk mulai menembakkan blanko di tungku lain. Oleh karena itu sangat cocok untuk sintering komponen yang mudah rusak saat dipindahkan. Secara umum, ia memiliki kinerja penyegelan yang baik, suhu dan atmosfer yang stabil dan seragam di dalam tungku, kehilangan panas yang rendah, dan efisiensi termal yang tinggi.

② Tungku Kotak

Seperti namanya, tungku kotak bentuknya menyerupai kotak, dengan elemen pemanas tersebar di sepanjang dinding bagian dalam ruang tungku. Selama produksi, blanko ditempatkan pada pelat pendukung dan kemudian dibakar bersama-sama di tengah ruang tungku. Setelah satu batch blanko dibakar, blanko tersebut dikeluarkan dari tungku untuk dimuat dan dibakar pada batch berikutnya. Tungku kotak sangat serbaguna dan cocok untuk perlakuan panas pada potongan tunggal dan batch kecil dalam berbagai bentuk. Namun, karena penyegelan bukaan dan pintu tungku yang buruk, kehilangan panas dalam jumlah besar, mengakibatkan distribusi suhu tidak merata. Suhu di dekat pintu tungku lebih rendah daripada suhu di tengah ruang tungku, sehingga biasanya tidak dapat beroperasi pada kapasitas penuh, sehingga menyebabkan rendahnya efisiensi produksi. Hal ini dapat diatasi dengan menambahkan elemen pemanas pada pintu tungku atau memasang kipas angin.

③ Tungku Lubang

Kebanyakan tungku lubang memiliki struktur melingkar, dan benda kerja dimasukkan secara vertikal ke dalam tungku untuk pemanasan menggunakan derek khusus atau alat lainnya. Badan tungku dibuat dengan-serat tahan api bersuhu tinggi, yang mengurangi kehilangan panas dan menghemat energi. Efisiensi termal dan kinerja penyegelannya lebih tinggi daripada tungku kotak, tetapi pengoperasian dan pemeliharaannya tidak senyaman itu.

④ Tempat pembakaran ulang-alik

Struktur shuttle kiln menyerupai kotak korek api. Selama pengoperasian, blanko yang akan dibakar didorong ke dalam kiln dengan mobil kiln. Setelah menembak, mereka ditarik keluar ke arah yang berlawanan untuk membongkar blanko yang ditembakkan. Karena mobil kiln bergerak bolak-balik di dalam kiln seperti shuttle, maka dinamakan shuttle kiln. Struktur unik dari shuttle kiln membuatnya-cocok untuk produksi-batch kecil, multi-variasi, menawarkan fleksibilitas tinggi dalam metode produksi dan penjadwalan. Selain itu, bongkar muat, dan pendinginan sebagian produk jadi dapat dilakukan di luar kiln, sehingga meningkatkan kondisi kerja dan mempersingkat waktu penyelesaian kiln. Namun, karena mobil kiln terus-menerus masuk dan keluar dari kiln, kehilangan penyimpanan dan pembuangan panas menjadi signifikan, mengakibatkan suhu gas buang yang tinggi dan konsumsi panas yang tinggi. Kelemahan ini biasanya diatasi dengan menambahkan perangkat pemulihan limbah panas.

2. Kiln Berkelanjutan

Dalam kiln kontinyu, suhu di berbagai titik dalam tungku relatif konstan sepanjang waktu. Badan hijau melewati bagian pemanasan awal,-suhu tinggi, dan pendinginan tungku secara berurutan dengan kecepatan terkontrol, menyelesaikan proses sintering. Tungku sintering jenis ini memungkinkan sintering terus menerus tanpa gangguan, sangat mudah dioperasikan, dan memiliki efisiensi termal yang tinggi, sehingga menghasilkan volume produksi yang besar dan kualitas produk yang seragam. Namun, memerlukan investasi yang besar dan rezim termalnya tidak mudah disesuaikan, sehingga banyak digunakan untuk produk dengan output tinggi dan variasi produk yang relatif terbatas. Kiln kontinyu yang umum dalam industri serbuk meliputi kiln terowongan dan kiln rol.

① Terowongan Kiln

Struktur terowongan kiln menyerupai terowongan yang panjang dan lurus, dengan troli berjalan di atas rel yang diletakkan di dasar terowongan. Peralatan pembakaran terletak di tengah terowongan pembakaran, membentuk-zona pembakaran bersuhu tinggi. Kipas angin atau cerobong terinduksi dipasang di bagian depan tanur untuk memandu gas buang bersuhu tinggi dari zona pembakaran ke kepala tanur, memanaskan badan hijau yang akan dibakar, membentuk zona pemanasan awal. Di bagian belakang kiln, udara dingin biasanya dihembuskan untuk mendinginkan produk yang dibakar, membentuk zona pendinginan. Karena sebagian besar limbah panas dari gas buang bersuhu tinggi di zona pembakaran dapat dimanfaatkan, maka ini lebih hemat energi dibandingkan tanur terputus-putus. Namun, sebagian panas masih terbuang karena pendinginan diperlukan di bagian ekor kiln.

② Tempat Pembakaran Rol

Roller kiln menempatkan produk secara langsung atau tidak langsung pada roller yang berjarak dekat. Setiap roller digerakkan oleh rantai melalui sproket di ujungnya, menyebabkan roller berputar terus menerus. Rotasi roller ini memindahkan produk dari kepala kiln ke ekor kiln. Karena perbedaan suhu selama pemanasan awal, pembakaran, dan pendinginan sangat kecil, waktu produksi menjadi sangat singkat. Selain itu, roller kiln memiliki kedap udara yang jauh lebih baik dibandingkan terowongan kiln, sehingga menghasilkan efisiensi energi yang lebih baik. Namun, hal ini juga memiliki kelemahan: menembakkan produk-pengurang suhu tinggi memerlukan roller-berkualitas tinggi. Rol silikon karbida umumnya digunakan, yang secara efektif menangani pembakaran produk keramik bersuhu tinggi hingga 1350 derajat .

③ Tempat pembakaran pendorong

Bagian bawah tanur pendorong diaspal dengan jalur yang dibuat secara presisi yang terbuat dari batu bata tahan api yang kokoh. Mekanisme pendorong mendorong pelat tahan api yang berisi blanko keramik ke dalam kiln, berturut-turut melewati zona pemanasan awal, zona pembakaran, dan zona pendinginan. Terkadang, untuk mengurangi gesekan, bola keramik dapat diletakkan di bawah pelat tahan api. Karena prinsip dan keunggulan tanur pendorong serupa dengan tanur rol, tanur pendorong dibatasi oleh daya dukung-daya dukung pelat tahan api, dan umumnya tidak terlalu panjang, berkisar antara beberapa meter hingga dua puluh meter. Umumnya digunakan untuk menembakkan bubuk-bersuhu tinggi atau keramik khusus, dan hasil hariannya tidak besar.

Dengan kemajuan teknologi dan penerapan kebijakan perlindungan lingkungan yang berkelanjutan, tempat pembakaran industri berevolusi dari model{0}}kelas bawah menjadi-kelas atas. Teknologi tersebut telah mengalami kemajuan dari karakteristik produksi dan kualitas yang rendah, konsumsi bahan bakar yang tinggi, intensitas tenaga kerja yang tinggi, suhu pembakaran yang rendah, dan ketidakmampuan mengendalikan atmosfer, menjadi output dan kualitas yang lebih tinggi, konsumsi bahan bakar yang lebih rendah, suhu pembakaran yang lebih tinggi, atmosfer yang terkendali, serta mekanisasi dan otomatisasi. Selain klasifikasi yang disebutkan di atas, kiln juga dapat dikategorikan berdasarkan suhu (suhu-tinggi, suhu-sedang, dan suhu-rendah) dan berdasarkan sistem kerja (sistem kerja radial, konveksi, dan berlapis). Perusahaan produksi dapat memilih kiln industri yang sesuai berdasarkan kebutuhan spesifik produk mereka mengenai teknologi pemrosesan, atmosfer, dan keluaran untuk meningkatkan efisiensi produksi dan kualitas produk.