Instruccions per al forn Hoffman per a la fabricació de maons

I. Introducció:

El forn Hoffman (també conegut com a "forn circular" a la Xina) va ser inventat per l'alemany Friedrich Hoffmann el 1858. Abans de la introducció del forn Hoffman a la Xina, els maons d'argila es coïen mitjançant forns de terra que només podien funcionar de manera intermitent. Aquests forns, amb forma de iurtes o panets al vapor, s'anomenaven comunament "forns de panets al vapor". Es construïa una foguera a la part inferior del forn; en coure maons, els maons secs s'apilaven a l'interior i, després de coure'ls, s'apagava el foc per aïllar-los i refredar-los abans d'obrir la porta del forn per treure els maons acabats. Es necessitaven entre 8 i 9 dies per coure un lot de maons en un sol forn. A causa de la baixa producció, diversos forns de panets al vapor es connectaven en sèrie amb conductes interconnectats; després que s'encengués un forn, es podia obrir el conducte del forn adjacent per començar a coure. Aquest tipus de forn s'anomenava "forn drac" a la Xina. Tot i que el forn drac augmentava la producció, encara no podia aconseguir una producció contínua i tenia unes condicions de treball dures. No va ser fins que es va introduir el forn Hoffman a la Xina que es va resoldre el problema de la cocció contínua de maons d'argila i que l'entorn de treball per a la cocció de maons va millorar relativament.

1

El forn Hoffman té forma rectangular, amb un conducte d'aire principal i amortidors al mig; la posició del foc mòbil s'ajusta controlant els amortidors. La part interior consta de cambres de forn circulars interconnectades, i diverses portes de forn s'obren a la paret exterior per facilitar la càrrega i descàrrega de maons. La paret exterior és de doble capa amb material aïllant omplert entremig. Quan es preparen per coure maons, els maons secs s'apilen als passadissos del forn i es construeixen pous d'ignició. La ignició es fa amb materials inflamables; després d'una ignició estable, els amortidors s'accionen per guiar el moviment del foc. Els maons apilats als passadissos del forn es couen en productes acabats a una temperatura de 800-1000 °C. Per garantir una cocció contínua amb un front de flama, calen 2-3 portes per a la zona d'apilament de maons, 3-4 portes per a la zona de preescalfament, 3-4 portes per a la zona de cocció d'alta temperatura, 2-3 portes per a la zona d'aïllament i 2-3 portes per a la zona de refrigeració i descàrrega de maons. Per tant, un forn Hoffman amb un front de flama requereix almenys 18 portes, i un amb dos fronts de flama requereix 36 o més portes. Per millorar l'entorn de treball i evitar que els treballadors estiguin exposats a temperatures excessivament altes dels maons acabats, normalment s'afegeixen unes quantes portes més, de manera que un forn Hoffman amb un sol front de flama sovint es construeix amb 22-24 portes. Cada porta fa aproximadament 7 metres de llarg, amb una longitud total d'uns 70-80 metres. L'amplada interna neta del forn pot ser de 3 metres, 3,3 metres, 3,6 metres o 3,8 metres (els maons estàndard fan 240 mm o 250 mm de llarg), de manera que els canvis en l'amplada del forn es calculen augmentant la longitud d'un maó. Diferents amplades internes donen lloc a diferents nombres de maons apilats i, per tant, a produccions lleugerament diferents. Un forn Hoffman amb un sol front de flama pot produir aproximadament entre 18 i 30 milions de maons estàndard (240x115x53 mm) anualment.

2

II. Estructura:

El forn Hoffman consta dels components següents segons les seves funcions: fonamentació del forn, conducte de fums del fons del forn, sistema de conductes d'aire, sistema de combustió, control de l'amortidor, cos segellat del forn, aïllament del forn i dispositius d'observació/monitorització. Cada cambra del forn és una unitat independent i part de tot el forn. A mesura que es mou la posició de foc, les seves funcions al forn canvien (zona de preescalfament, zona de sinterització, zona d'aïllament, zona de refredament, zona de descàrrega de maons, zona d'apilament de maons). Cada cambra del forn té el seu propi conducte de fums, conducte d'aire, amortidor i ports d'observació (ports d'alimentació de carbó) i portes del forn a la part superior.

Principi de funcionament:
Després d'apilar els maons en una cambra de forn, s'han d'enganxar barreres de paper per segellar la cambra individual. Quan la posició de foc s'ha de moure, el regulador d'aquesta cambra s'obre per crear pressió negativa a l'interior, cosa que atrau el front de la flama cap a l'interior de la cambra i crema la barrera de paper. En casos especials, es pot utilitzar un ganxo de foc per esquinçar la barrera de paper de la cambra anterior. Cada vegada que la posició de foc es mou a una nova cambra, les cambres posteriors entren a la següent etapa en seqüència. Normalment, quan s'acaba d'obrir un regulador, la cambra entra a l'etapa de preescalfament i augment de temperatura; les cambres 2-3 portes de distància entren a l'etapa de cocció d'alta temperatura; les cambres 3-4 portes de distància entren a l'etapa d'aïllament i refredament, i així successivament. Cada cambra canvia contínuament el seu paper, formant una producció cíclica contínua amb un front de flama en moviment. La velocitat de desplaçament de la flama es veu afectada per la pressió de l'aire, el volum d'aire i el valor calorífic del combustible. A més, varia segons les matèries primeres del maó (4-6 metres per hora per als maons de pissarra, 3-5 metres per hora per als maons d'argila). Per tant, la velocitat de cocció i la producció es poden ajustar controlant la pressió i el volum de l'aire mitjançant amortidors i ajustant el subministrament de combustible. El contingut d'humitat dels maons també afecta directament la velocitat de desplaçament de la flama: una disminució de l'1% en el contingut d'humitat pot augmentar la velocitat en uns 10 minuts. El rendiment de segellat i aïllament del forn afecta directament el consum de combustible i la producció de maons acabats.

3

Disseny del forn:
Primer, basant-vos en el requisit de sortida, determineu l'amplada interna neta del forn. Diferents amplades internes requereixen diferents volums d'aire. Basant-vos en la pressió i el volum d'aire requerits, determineu les especificacions i les mides de les entrades d'aire, els conductes de combustió, els amortidors, les canonades d'aire i els conductes d'aire principals del forn, i calculeu l'amplada total del forn. A continuació, determineu el combustible per a la cocció de maons: els diferents combustibles requereixen diferents mètodes de combustió. Per al gas natural, les posicions per als cremadors s'han de reservar prèviament; per al petroli pesant (utilitzat després de l'escalfament), les posicions dels broquets s'han de reservar. Fins i tot per al carbó i la fusta (serradures, closques d'arròs, closques de cacauet i altres materials combustibles amb valor calorífic), els mètodes difereixen: el carbó es tritura, de manera que els forats d'alimentació del carbó poden ser més petits; per facilitar l'alimentació de la fusta, els forats han de ser més grans en conseqüència. Després de dissenyar en funció de les dades de cada component del forn, construïu els plànols de construcció del forn.

III. Procés de construcció:

Seleccioneu un lloc segons els dibuixos de disseny. Per reduir costos, trieu una ubicació amb abundants matèries primeres i un transport convenient per als maons acabats. Tota la fàbrica de maons ha d'estar centrada al voltant del forn. Després de determinar la posició del forn, realitzeu el tractament de fonamentació:
① Estudi geològic: determinar la profunditat de la capa d'aigua subterrània i la capacitat portant del sòl (cal que sigui ≥150 kPa). Per a fonaments tous, utilitzar mètodes de substitució (fonaments de runes, fonaments de pilons o sòl de calç compactat 3:7).
② Després del tractament de fonamentació, construïu primer el conducte del forn i apliqueu mesures impermeables i antihumitat: apliqueu una capa de morter impermeable de 20 mm de gruix i, a continuació, realitzeu el tractament impermeabilitzant.
③ La fonamentació del forn utilitza una llosa de formigó armat, amb barres d'acer φ14 unides en una malla bidireccional de 200 mm. L'amplada és segons els requisits de disseny i el gruix és d'aproximadament 0,3-0,5 metres.
④ Juntes de dilatació: Col·loqueu una junta de dilatació (30 mm d'amplada) per cada 4-5 cambres, omplint-la amb cànem asfaltat per a un segellat impermeable.
4

Construcció del cos del forn:
① Preparació del material: Un cop finalitzada la fonamentació, anivellar el terreny i preparar els materials. Materials del forn: Els dos extrems del forn Hoffman són semicirculars; s'utilitzen maons de forma especial (maons trapezoïdals, maons en forma de ventall) als revolts. Si el cos interior del forn es construeix amb maons refractaris, es necessita argila refractària, especialment per als maons d'arc (T38, T39, comunament anomenats "maons de fulla") que s'utilitzen a les entrades d'aire i a la part superior de l'arc. Prepareu l'encofrat per a la part superior de l'arc amb antelació.
② Replanteig: A la fonamentació tractada, marqueu primer la línia central del forn i, a continuació, determineu i marqueu les vores de la paret del forn i les posicions de la porta del forn en funció de les posicions del conducte de fums i de l'entrada d'aire subterranis. Marqueu sis línies rectes per al cos del forn i línies d'arc per als corbes finals en funció de l'amplada interna neta.
③ Maçoneria: Primer construïu els conductes de fum i les entrades d'aire, després col·loqueu els maons inferiors (requerint maçoneria de juntes esglaonades amb morter complet, sense juntes contínues, per garantir el segellat i evitar fuites d'aire). La seqüència és: construïu murs rectes al llarg de les línies de fonamentació marcades, passant als corbes, que es construeixen amb maons trapezoïdals (error admissible ≤3 mm). Segons els requisits de disseny, construïu murs de suport de connexió entre les parets interiors i exteriors del forn i ompliu-los amb materials aïllants. Quan es construeixin murs rectes a una certa alçada, col·loqueu maons d'angle d'arc (60°-75°) per començar a construir la part superior de l'arc. Col·loqueu l'encofrat d'arc (desviació d'arc admissible ≤3 mm) i construïu la part superior de l'arc simètricament des dels dos costats fins al centre. Utilitzeu maons d'arc (T38, T39) per a la part superior de l'arc; si s'utilitzen maons ordinaris, assegureu-vos que estiguin ben ajustats amb l'encofrat. Quan construïu els últims 3-6 maons de cada anell, utilitzeu maons de bloqueig en forma de falca (diferència de gruix 10-15 mm) i marqueu-los amb un martell de goma. Reserveu ports d'observació i ports d'alimentació de carbó a la part superior de l'arc segons els requisits de disseny.

IV. Control de qualitat:

a. Verticalitat: comproveu-ho amb un nivell làser o una plomada; desviació admissible ≤5 mm/m.
b. Planitud: comproveu-ho amb una regla de 2 metres; la irregularitat admissible és ≤3 mm.
c. Segellat: Un cop finalitzada la construcció de la maçoneria del forn, cal dur a terme una prova de pressió negativa (-50 Pa); taxa de fuites ≤0,5 m³/h·m².

Data de publicació: 05-08-2025