Piece do wyżarzania zwojów aluminium, wykorzystujące wysoko konwekcyjny strumieniowy przepływ powietrza – Vortex®
Firma SECO/WARWICK będąca producentem pieców do wyżarzania, dostarcza zaprojektowane pod indywidualne zamówienia piece do wyżarzania zwojów i folii aluminiowych o zróżnicowanych wydajnościach: od pieców jednozwojowych po piece wielostrefowe ze ścisłą kontrolą stref. Jednostki te są wykorzystywane przez producentów aluminium z całego świata – z Ameryki Północnej i Południowej, Europy oraz Azji.
Dzięki zastosowaniu opatentowanej technologii strumieniowego przepływu powietrza Vortex®, system wyżarzania zwojów aluminiowych firmy SECO/WARWICK, wraz z opcjonalną Chłodnią Obejściową i oprogramowaniem sterująco-symulacyjnym SeCoil®, umożliwia producentom zwojów znaczne skrócenie całościowego czasu cyklu pieców, co zapewnia oszczędność energii, zwiększoną wydajność oraz poprawę jakości powierzchni. Kluczową cechą systemu jest zwiększony współczynnik przenikania ciepła, uzyskiwany dzięki kierowaniu powietrza o dużej prędkości na obie strony zwoju. Celem jest przenikanie ciepła przez krawędzie zwoju, a nie tylko przez jego zewnętrzną warstwę.
W przypadku wyżarzania zwojów, wyzwaniem jest zoptymalizowanie procesu poprzez maksymalne skrócenie czasu trwania cyklu, przy jednoczesnym zachowaniu pożądanych właściwości metalurgicznych w obrębie całego wsadu. Komponenty stosowane w piecu SECO/WARWICK do wyżarzania zwojów aluminiowych zapewniają zarówno większą wydajność, jak i lepszą jakość.
Strumieniowy System Grzejny Vortex®
Efektywna przewodność cieplna w zwoju taśmy jest znacznie niższa w kierunku promieniowym niż w kierunku osiowym, dlatego też najskuteczniejszy jest nagrzew zwoju przez krawędzie jego warstw. Różnica między przewodnościami cieplnymi obu kierunków jest spowodowana przez efekt termoizolacyjny gazu między warstwami zwoju. Istotną rolę w tym procesie odgrywa również siła nawijania cewki. Strumieniowy System Grzejny ze Strumieniowym Przepływem Powietrza Vortex® zawiera szeregi otworów wylotowych o okrągłych dyszach, ustawionych pod różnymi kątami, które wytwarzają spiralny ruch wirowy powietrza lub ochronnej atmosfery Azotu, co skutkuje wysokim przenikaniem ciepła bez tworzenia gorących miejsc w zwoju. Wysokoobjętościowy przepływ tego systemu dysz w połączeniu z unikalnym systemem dystrybucji powietrza lub atmosfery, systemem i wentylatorem odśrodkowym umożliwia bardziej równomierny nagrzew zwoju poprzez atmosferę o dużej prędkości.
Analiza obrazów termowizyjnych pokazuje, że za pomocą nowego Strumieniowego Systemu Grzejnego z Przepływem Powietrza Vortex® można osiągnąć bardziej równomierną temperaturę powierzchni. Profile równomierności temperatury powierzchni zwoju prezentują przegląd równomierności temperatury w całym cyklu grzejnym. Profile te pokazują, że lepszą równomierność powierzchni osiąga się za pomocą systemu dysz wirowych, dzięki któremu powierzchnia wsadu jest „omywana” przez atmosferę, a nie miejscowo przegrzewana. System Vortex® umożliwia szybszy nagrzew wsadu dzięki lepszemu współczynnikowi przenikania ciepła, wynoszącemu nawet do 150 W/m2K w porównaniu z ok. 110 W/m2K dla standardowego systemu z prostymi dyszami.
Chłodnice Obejściowe (Bypass Coolers)
Opatentowana konstrukcja chłodnicy obejściowej SECO/WARWICK dla pieców do wyżarzania, zapewnia chłodzenie w atmosferze ochronnej. Chłodzenie jest bardzo ważne w tym zastosowaniu zarówno z uwagi na kwestie metalurgiczne, jak i te związane z obsługą. Chłodnice wykorzystują wewnętrzny układ obejściowy, który ogranicza temperaturę atmosfery przechodzącej przez wymienniki ciepła poniżej 175°C. Zapobiega to spiekaniu lotnego oleju walcowniczego na żebrach wymiennika ciepła. Chłodnice są zaprojektowane w taki sposób, by zapewniać głębokie, zaprogramowane lub pomocnicze chłodzenie, i są dostępne w rozmiarach standardowych oraz pod indywidualne zamówienia. Chłodnice mogą być zamontowane z tyłu lub z boku, w zależności od dostępnej przestrzeni. Dodatkowo, użytkownicy mogą również dodać chłodnicę obejściową do już istniejącego pieca do wyżarzania z chłodnicą obejściową. W zastosowaniach związanych z wyżarzaniem zwojów i folii SECO/WARWICK stosuje wiele tego rodzaju chłodnic. Najnowsza konstrukcja chłodnicy obejściowej eliminuje potrzebę jakiegokolwiek wykopu fundamentowego.
Oprogramowanie do sterowania i symulacji procesu SeCoil®
SeCoil® to oprogramowanie zawierające aplikację Symulator oraz Sterowanie. Opcja Symulacji, jak opisano poniżej, służy do przewidywania procesów nagrzewu, a Sterowanie służy do sterowania całym procesem w oparciu o czujniki pieca.
SeCoil® to symulator grzania zwoju w piecu Vortex®, opierający się na modelu matematycznym, który został wyprowadzony z dobrze znanych praw fizyki z wykorzystaniem powszechnie znanych reguł matematycznych (czyli za pomocą modelowania fenomenologicznego). Symulator SeCoil® można uzupełnić metamodelem, który wykorzystuje sposoby oparte na sztucznej inteligencji (modelowanie behawioralne). Zaletą modelu fenomenologicznego jest jego wielka uniwersalność, wynikająca z faktu, że opiera się on na znanych prawach fizyki. Opracowany model matematyczny uwzględnia zmienność wielu parametrów, takich jak temperatura i prędkość wylotowa czynnika grzewczego, typ stopu, grubość blachy oraz wymiary rolki. Zastosowanie nowoczesnych technologii obliczeń numerycznych umożliwia identyfikację w czasie rzeczywistym pola temperatur w przekroju poprzecznym grzanego zwoju. Dzięki symulatorowi SeCoil® można przeprowadzić symulację krzywej grzania dowolnego punktu w przekroju wzdłużnym zwoju (termopara wirtualna). Symulator SeCoil® dostarcza nam wiedzy na temat stanu cieplnego zwoju w dowolnym momencie w trakcie procesu. Dlatego też można go stosować na wiele sposobów, w tym do predykcji krzywych grzania dla różnych typów zwoju i warunków procesu (temperatura pieca, wydajność mieszarki) oraz do ciągłej kontroli procesu wyżarzania bez konieczności stosowania termopar wsadowych (kontroler). Metamodel został stworzony przy użyciu metod wykorzystujących sztuczną inteligencję (modelowanie behawioralne) i może stanowić alternatywę lub uzupełnienie symulatora opartego na modelowaniu fenomenologicznym. W przeciwieństwie do modelu fenomenologicznego model behawioralny ma zastosowanie wyłącznie do testowego systemu oraz w założonych granicach warunków eksploatacyjnych. Jednocześnie jednak jego dokładność dla analizowanego zakresu danych może być większa niż w przypadku modelu fenomenologicznego.
Z punktu widzenia metalurgii ważnymi parametrami procesu są temperatura obróbki końcowej wsadu i czas wytrzymania, które definiują proces wyżarzania rekrystalizacyjnego i muszą być ściśle spełnione. Dlatego też automatyczny system regulacyjno-kontrolny SeCoil® ma dwa główne zadania: utrzymywanie, najdłużej jak to tylko możliwe, odpowiedniej temperatury powietrza roboczego (głowica) w celu zminimalizowania czasu nagrzewu, a po osiągnięciu zadanej temperatury wsadu – zmniejszanie temperatury głowicy w celu uniknięcia przekroczenia wartości zadanej dla wsadu.
Z ekonomicznego punktu widzenia, najważniejszym parametrem jest całkowity czas procesu, który ma bezpośredni wpływ na zużycie energii. Ze względu na unikalny system SECO/WARWICK, krótszy czas procesu można osiągnąć bez ryzyka przegrzania wsadu. Po wprowadzeniu przez operatora parametrów procesu i zwoju, system może przeprowadzić symulację procesu, a zebrane dane mogą ostatecznie posłużyć do dokładnego dostosowania receptury i zoptymalizowania czasu procesu przed rozpoczęciem obróbki.
/ Wysoka wydajność procesu. Wydajność procesu może zostać znacząco poprawiona w porównaniu z tradycyjnymi systemami wyżarzania – bez miejscowego przegrzewania.
/ Wysoka jakość procesu. Poprawione właściwości aluminium, zwłaszcza na krawędziach, jak również zminimalizowane pękanie i barwienie olejem.
/ Niższy koszt eksploatacji. Mniejsze zużycie energii elektrycznej do obiegu gazu.
/ Elastyczny projekt systemu. Różne średnice i szerokości zwojów, różne grubości blachy.
/ Głowica Wysokiego Nagrzewu. Możliwość zastosowania głowicy grzejnej nawet do 150°C
/ Aplikacja Zwoju i Folii. Możliwość obróbki folii aluminiowej o grubości od 120mic i grubszej
/ Wyżarzanie
/ Homogenizacja
/ Samochodowy
/ Budowlany
/ Opakowania
/ większa produktywność, a co za tym idzie pozwala na ograniczenie zużycia energii i kosztów,
/ zastosowano palniki z auto rekuperatorem o wysokiej wydajności do ok. 86% sprawności, a także ekologiczną izolację o odpowiednio dobranej grubości w celu minimalizacji strat ciepła przez ściany,
/ wykorzystanie innowacyjnego narzędzia SeCoil® pozwala projektować, optymalizować, kontrolować i skracać proces nagrzewania zwojów blach aluminiowych w czasie rzeczywistym, co zapewnia oszczędność energii i zużycia mediów,
/ wykorzystanie odzysku ciepła z odciągu na rzecz podgrzewu azotu,
/ zastosowanie palników z auto-rekuperatorem o wysokiej wydajności (do ok. 86% sprawności),
/ ekologiczna, biosoluble izolacja o odpowiednio dobranej grubości obniża straty ciepła przez ściany.
