O forno Hoffman (coñecido como forno de rodas na China) é un tipo de forno inventado polo enxeñeiro alemán Gustav Hoffman en 1856 para a cocción continua de ladrillos e tellas. A estrutura principal consiste nun túnel circular pechado, normalmente construído con ladrillos cocidos. Para facilitar a produción, instálanse varias portas do forno espazadas uniformemente nas paredes do forno. Un único ciclo de cocción (un cabezal de fogo) require 18 portas. Para mellorar as condicións de traballo e permitir que os ladrillos acabados teñan máis tempo para arrefriar, construíronse fornos con 22 ou 24 portas e tamén se construíron fornos de dous fogos con 36 portas. Ao controlar os amortecedores de aire, o cabezal de fogo pode ser guiado para moverse, o que permite a produción continua. Como tipo de forno de enxeñaría térmica, o forno Hoffman tamén se divide en zonas de prequecemento, cocción e arrefriamento. Non obstante, a diferenza dos fornos de túnel, onde as pezas de ladrillo se colocan en vagóns de forno que se moven, o forno Hoffman funciona segundo o principio de "a peza móvese, o lume permanece quieto". As tres zonas de traballo (prequecemento, cocción e arrefriamento) permanecen estacionarias, mentres que as pezas de ladrillo se moven polas tres zonas para completar o proceso de cocción. O forno Hoffman funciona de xeito diferente: as pezas de ladrillo apílanse dentro do forno e permanecen estacionarias, mentres que o cabezal de fogo é guiado por amortecedores de aire para moverse, seguindo o principio de "o lume móvese, as pezas permanecen quietas". Polo tanto, as zonas de prequecemento, cocción e arrefriamento do forno Hoffman cambian continuamente de posición a medida que o cabezal de fogo se move. A área diante da chama é para o prequecemento, a propia chama é para a cocción e a área detrás da chama é para o arrefriamento. O principio de funcionamento consiste en axustar o amortecedor de aire para guiar a chama para que coza secuencialmente os ladrillos apilados dentro do forno.
I. Procedementos operativos:
Preparación previa á ignición: materiais de ignición como leña e carbón. Se se empregan ladrillos de combustión interna, necesítanse aproximadamente entre 1.100 e 1.600 kcal/kg de calor para queimar un quilogramo de materia prima a 800–950 °C. Os ladrillos de ignición poden ser lixeiramente máis altos, cun contido de humidade ≤6 %. Os ladrillos cualificados deben apilarse en tres ou catro portas de forno. O apilamento de ladrillos segue o principio de "máis axustado na parte superior e máis solto na parte inferior, máis axustado nos laterais e máis solto no medio". Deixe unha canle de lume de 15-20 cm entre as pilas de ladrillos. As operacións de ignición realízanse mellor en seccións rectas, polo que a estufa de ignición debe construírse despois da curva, na segunda ou terceira porta do forno. A estufa de ignición ten unha cámara de forno e unha porta de eliminación de cinza. Os orificios de alimentación do carbón e as paredes a proba de vento nas canles de lume deben selarse para evitar a entrada de aire frío.
Ignición e quecemento: Antes da ignición, inspeccione o corpo do forno e os amortecedores de aire para detectar fugas. Acenda o ventilador e axústeo para crear unha lixeira presión negativa na estufa de ignición. Acenda a leña e o carbón na caixa de combustión para controlar a velocidade de quecemento. Use un lume pequeno para cocer durante 24-48 horas, secando os ladrillos en bruto mentres elimina a humidade do forno. Despois, aumente lixeiramente o fluxo de aire para acelerar a velocidade de quecemento. Os diferentes tipos de carbón teñen diferentes puntos de ignición: lignito a 300-400 °C, carbón bituminoso a 400-550 °C e antracita a 550-700 °C. Cando a temperatura supera os 400 °C, o carbón do interior dos ladrillos comeza a arder e cada ladrillo convértese nunha fonte de calor como unha bóla de carbón. Unha vez que os ladrillos comezan a arder, o fluxo de aire pódese aumentar aínda máis para alcanzar a temperatura de cocción normal. Cando a temperatura do forno alcanza os 600 °C, o amortecedor de aire pódese axustar para redirixir a chama á seguinte cámara, completando o proceso de ignición.
Funcionamento do forno: O forno Hoffman úsase para cocer ladrillos de arxila, cunha velocidade de cocción de 4 a 6 cámaras de forno por día. Dado que o cabezal de combustión está en constante movemento, a función de cada cámara do forno tamén cambia continuamente. Cando se está diante do cabezal de combustión, a función é a zona de prequecemento, con temperaturas inferiores a 600 °C, o regulador de aire normalmente aberto ao 60-70 % e unha presión negativa que oscila entre os -20 e os 50 Pa. Ao eliminar a humidade, débense tomar precaucións estritas para evitar que os ladrillos en bruto se rachen. A zona de temperatura entre os 600 °C e os 1050 °C é a zona de cocción, onde os ladrillos en bruto se transforman. A altas temperaturas, a arxila sofre cambios físicos e químicos, transformándose en ladrillos acabados con propiedades cerámicas. Se non se alcanza a temperatura de cocción debido a unha cantidade insuficiente de combustible, débese engadir combustible por lotes (carbón en po ≤2 kg por burato cada vez), garantindo un subministro de osíxeno adecuado (≥5 %) para a combustión, coa presión do forno mantida a unha lixeira presión negativa (de -5 a -10 Pa). Manteña unha temperatura alta constante durante 4-6 horas para cocer completamente as pezas de ladrillo. Despois de pasar pola zona de cocción, as pezas de ladrillo transfórmanse en ladrillos acabados. Os orificios de alimentación do carbón péchanse e os ladrillos entran na zona de illamento e arrefriamento. A velocidade de arrefriamento non debe superar os 50 °C/h para evitar que se rachen debido ao arrefriamento rápido. Cando a temperatura baixa por debaixo dos 200 °C, pódese abrir a porta do forno nas proximidades e, despois da ventilación e o arrefriamento, os ladrillos acabados retíranse do forno, completando o proceso de cocción.
II. Notas importantes
Apilado de ladrillos: "Tres partes de cocción, sete partes de apilado". No proceso de cocción, o apilado de ladrillos é crucial. É importante conseguir unha "densidade razoable", atopando o equilibrio óptimo entre o número de ladrillos e os espazos entre eles. Segundo as normas nacionais chinesas, a densidade óptima de apilado de ladrillos é de 260 pezas por metro cúbico. O apilado de ladrillos debe cumprir os principios de "denso na parte superior, escaso na parte inferior", "denso nos laterais, escaso no medio" e "deixar espazo para o fluxo de aire", evitando un desequilibrio onde a parte superior sexa pesada e a inferior sexa lixeira. O conduto de aire horizontal debe aliñarse coa saída de aire, cun ancho de 15-20 cm. A desviación vertical da pila de ladrillos non debe superar o 2 % e deben tomarse medidas estritas para evitar que a pila se derrumbe.
Control da temperatura: A zona de prequecemento debe quentarse lentamente; os aumentos rápidos da temperatura están estritamente prohibidos (os aumentos rápidos da temperatura poden provocar que a humidade se escape e rache as pezas de ladrillo). Durante a fase metamórfica do cuarzo, a temperatura debe manterse estable. Se a temperatura cae por debaixo da temperatura requirida e é necesario engadir carbón externamente, prohíbese a adición de carbón concentrado (para evitar a sobrecombustión localizada). O carbón debe engadirse en pequenas cantidades varias veces a través dun único orificio, cunha adición de 2 kg por lote cada vez, e cada lote debe estar separado polo menos por 15 minutos.
Seguridade: O forno Hoffman tamén é un espazo relativamente pechado. Cando a concentración de monóxido de carbono supera os 24 PPM, o persoal debe evacuar e débese mellorar a ventilación. Despois da sinterización, os ladrillos acabados deben retirarse manualmente. Despois de abrir a porta do forno, primeiro mida o contido de osíxeno (contido de osíxeno > 18 %) antes de entrar a traballar.
III. Fallos comúns e resolución de problemas
Problemas comúns na produción de fornos Hoffman: acumulación de humidade na zona de prequecemento e colapso das pilas de ladrillos húmidos, principalmente debido ao alto contido de humidade nos ladrillos húmidos e á mala drenaxe da humidade. Método de drenaxe da humidade: usar ladrillos en bruto secos (cun contido de humidade residual inferior ao 6 %) e axustar o amortecedor de aire para aumentar o fluxo de aire, elevando a temperatura a aproximadamente 120 °C. Velocidade de cocción lenta: comunmente coñecida como "o lume non prende", isto débese principalmente a unha combustión con deficiencia de osíxeno. Solucións para o fluxo de aire insuficiente: aumentar a abertura do amortecedor, aumentar a velocidade do ventilador, reparar os ocos do corpo do forno e limpar os residuos acumulados do conduto de fume. En resumo, garantir que se subministre suficiente osíxeno á cámara de combustión para lograr unha combustión rica en osíxeno e condicións de rápido aumento da temperatura. Decoloración do corpo do ladrillo (amarelecemento) debido a unha temperatura de sinterización insuficiente: Solución: aumentar adecuadamente a cantidade de combustible e aumentar a temperatura de cocción. Os ladrillos de corazón negro poden formarse por varias razóns: exceso de aditivos para a combustión interna, deficiencia de osíxeno no forno que crea unha atmosfera redutora (O₂ < 3 %) ou ladrillos que non se cocen completamente. Solucións: reducir o contido interno de combustible, aumentar a ventilación para unha combustión de osíxeno suficiente e ampliar axeitadamente a duración da temperatura constante a alta temperatura para garantir que os ladrillos estean completamente cocidos. A deformación dos ladrillos (sobrecocción) débese principalmente a temperaturas elevadas localizadas. As solucións inclúen abrir o regulador de aire frontal para mover a chama cara adiante e abrir a tapa traseira para introducir aire frío no forno e baixar a temperatura.
O forno Hoffman leva 169 anos en funcionamento dende a súa invención e experimentou numerosas melloras e innovacións. Unha destas innovacións é a adición dun conduto de aire no fondo do forno para introducir aire quente e seco (100 °C–300 °C) na cámara de secado durante o proceso do forno de roda de combustión única. Outra innovación é o uso de ladrillos cocidos internamente, que foron inventados polos chineses. Despois de triturar o carbón, engádese ás materias primas segundo o valor calorífico requirido (necesítanse aproximadamente 1240 kcal/kg de materia prima para elevar a temperatura en 1 °C, o que equivale a 0,3 kcal). A máquina de alimentación da fábrica de ladrillos "Wanda" pode mesturar o carbón e as materias primas nas proporcións correctas. O mesturador mestura completamente o po de carbón coas materias primas, garantindo que a desviación do valor calorífico se controle dentro de ±200 kJ/kg. Ademais, están instalados sistemas de control de temperatura e PLC para axustar automaticamente o caudal do amortecedor de aire e a taxa de alimentación do carbón. Isto mellora o nivel de automatización, garantindo mellor os tres principios de estabilidade do funcionamento do forno Hoffman: "presión de aire estable, temperatura estable e movemento estable da chama". O funcionamento normal require axustes flexibles baseados nas condicións do interior do forno, e un funcionamento coidadoso pode producir ladrillos acabados cualificados.
Data de publicación: 21 de xuño de 2025