Örgülü Bantlı Fırında Atmosfer Kontrolü: Azot, Endotermik Gaz ve Hidrojen Karışımları
Atmosfer kontrolü, ısıl işlem fırınını ısı ve oksidasyon fırınından ayıran en önemli unsurdur. Kötü atmosfere sahip aynı fırın, kalite kontrolünden geçemeyen, yoğun kireç tabakası içeren parçalar üretir. Doğru atmosferle ise parçalar parlak, temiz ve bir sonraki işlem için hazır hale gelir. Bu küçük bir fark değildir. Atmosfer maliyeti, genellikle bir ağ bantlı fırının işletme maliyetinin %15 ila %25'ini oluştururken, atmosfer kontrol sistemi fırının sermaye maliyetinin %20 ila %30'unu temsil eder. Doğru atmosfer kontrolü, yatırıma değer.
Atmosfer Neden Önemlidir?
500 santigrat derecenin üzerindeki sıcaklıklarda çelik, havadaki oksijen, su buharı ve karbondioksit ile reaksiyona girer. Bu reaksiyonlar demir oksit tabakası oluşturur, yüzeyin karbonunu giderir ve parçayı birçok uygulama için kullanılamaz hale getirir. Kontrollü atmosferin amacı, havayı uzaklaştırmak ve çelikle reaksiyona girmeyen bir kimyasal ortam sağlamaktır.
Atmosfer, bazı süreçlerde de aktif rol oynar. Endotermik gaz, çelik yüzeyine karbon ekler (karbürleme). Amonyak içeren atmosferler azot ekler (nitrürleme). Hidrojen içeren atmosferler, mevcut yüzey oksitini azaltır (parlak tavlama). Doğru atmosfer, gerekli yüzey kimyasını sağlayan ve istenmeyen reaksiyonları önleyen atmosferdir.
Azot Bazlı Atmosferler
Azot, ağ bantlı fırınlarda en yaygın kullanılan koruyucu atmosferdir. Ucuz, kolay temin edilebilir ve birçok işlem için etkilidir. Saf azot şunlar için uygundur: bakırın parlak tavlanması, düşük alaşımlı çeliklerin gerilim giderme işlemi ve 700 santigrat derecenin altındaki düşük sıcaklık işlemleri.
Saf azot, 850 ila 880 santigrat derece arasında karbon çeliğinin sertleştirilmesi için uygun değildir. Bunun nedeni: azot bu sıcaklık aralığında dekarbürizasyonu önlemez ve çelik yüzeyinin karbon içeriği düşer. Dekarbürize olmuş tabaka yumuşaktır ve parçanın kullanım sırasında arızalanmasına neden olabilir.
Karbon çeliğinin sertleştirilmesi için standart atmosfer, bazen karbon potansiyelini zenginleştirmek amacıyla az miktarda doğal gaz ilavesiyle birlikte, endotermik gazdır. Endotermik gaz, nikel katalizörlü, 950 ila 1000 santigrat derece arasında ısıtılmış bir reaktörde doğal gazın hava ile reaksiyona sokulmasıyla üretilir. Reaksiyon sonucunda yaklaşık %40 hidrojen, %20 karbonmonoksit, %40 azot ve eser miktarda metan ve su buharı içeren bir gaz elde edilir.
Endotermik Gaz (Endo Gaz)
Endotermik gaz, karbon çeliğinin ağ bantlı fırın sertleştirme işleminde temel atmosferdir. Gazın karbon potansiyeli, çelik kalitesi için hedef değerde (tipik olarak %0,4 ila %0,8 C) kontrol edilir ve gaz, hedef değeri korumak için çelik yüzeyine karbon ekler veya ondan karbon çıkarır.
Karbon potansiyeli, çiğ noktası analizörü veya kızılötesi CO2 analizörü ile kontrol edilir. Kontrolör, ayar noktasını korumak için endotermik jeneratördeki hava-gaz oranını ayarlar. Endojeneratör 950 ila 1000 santigrat derece arasında çalışır ve üretilen her metreküp endogaz için 0,10 ila 0,15 metreküp doğal gaz tüketir.
Endogazın dezavantajı, jeneratörün karmaşıklığıdır. Damıtma kabı, katalizör, hava-gaz karıştırma sistemi ve karbon potansiyeli kontrol devresinin tamamı bakım gerektirir. Modern endogaz jeneratörleri güvenilirdir, ancak operatör yine de karbon potansiyelini sürekli olarak izlemeli ve katalizörü 2 ila 3 yılda bir değiştirmelidir.
Parlak Tavlama için Hidrojen-Azot Karışımları
Parlak, oksitsiz bir yüzeye ihtiyaç duyan paslanmaz çelik ve takım çeliği parçalar, tipik olarak yüzde 25 ila 75 arasında hidrojen içeriğine sahip hidrojen-azot karışımlarında tavlanır. Hidrojen, yüzeydeki oksiti tekrar metale dönüştürmek için indirgeyici madde görevi görürken, azot ise taşıyıcı gaz ve güvenlik seyrelticisi görevi görür.
En parlak yüzey elde etmek için saf hidrojen atmosferleri de kullanılır, ancak bunlar patlamaya dayanıklı fırın tasarımı ve kapsamlı güvenlik sistemleri gerektirir. Yüzde 25 ila 75 oranındaki hidrojen karışımları daha güvenlidir ve daha düşük yatırım maliyetiyle parlaklık avantajının büyük kısmını sağlar.
Hidrojen-azot karışımı ya bir tedarikçiden önceden karıştırılmış gaz olarak ya da fırın girişinde karıştırılan ayrı gazlar olarak sağlanır. Karışım oranı kütle akış kontrolörleri tarafından kontrol edilir ve karışımın çiğ noktası sürekli olarak izlenir. Yüksek bir çiğ noktası (eksi 40 santigrat derecenin üzerinde) bir sızıntıyı veya kirlenmiş bir gaz tedarikini gösterir ve sorun çözülene kadar fırın kapatılmalıdır.
Hidrojen içeren ortamlar, havadaki konsantrasyonları %4'ün üzerinde olduğunda patlayıcıdır. Örgü bantlı fırın, uygun temizleme dizileri, sızıntı testi ve acil durum havalandırması ile tasarlanmalıdır. MONTE INTELLIGENCE, yedekli güvenlik sistemleri ve her ısıtma işleminden önce fırından havayı temizleyen bir ön temizleme döngüsü ile hidrojen kullanımı için örgü bantlı fırınlar tasarlamaktadır.
Nitrürleme için Amonyak Bazlı Atmosferler
Özel parçaların nitrürlenmesi için amonyak veya amonyak-azot karışımları kullanılır. Amonyak, nitrürleme sıcaklığında (500 ila 600 santigrat derece) ayrışarak atomik azot açığa çıkarır ve bu azot çelik yüzeyine yayılır. Sonuç olarak, su verme işlemine gerek kalmadan sert, aşınmaya dayanıklı bir yüzey tabakası elde edilir.
Küçük parçaların yüksek hacimli nitrürlenmesi için ağ bantlı fırınlarda amonyaklı atmosferler kullanılır. Küçük bir fırında amonyak tüketimi tipik olarak saatte 0,5 ila 1,5 metreküp arasındadır. Fırın çıkışından çıkan atık gaz, deşarj edilmeden önce reaksiyona girmemiş amonyağı yok etmek için arıtılmalıdır.
Atmosfer İzleme ve Kontrolü
Örgü bantlı fırınlardaki atmosfer sürekli olarak izlenmelidir. Başlıca parametreler şunlardır: oksijen probu (oksijen içeriği için), çiğ noktası analizörü (su buharı için), kızılötesi analizör (CO ve CO2 için) ve akış ölçerler (gaz besleme hızları için). Veriler sürekli olarak kaydedilir ve proses kontrolü ve kalite dokümantasyonu için kullanılır.
Modern ağ bantlı fırın kontrol sistemleri, atmosfer izleme özelliğini sıcaklık kontrolüyle entegre eder. Atmosfer kimyası belirtilen değerlerin dışına çıkarsa, kontrol ünitesi gaz akışını ayarlayabilir, karbon potansiyeli ayar noktasını değiştirebilir veya alarm verebilir. Bu entegrasyon, operatörün iş yükünü azaltır ve proses tutarlılığını artırır.
Seçim Kriterleri
Atmosfer sistemini belirleyen alıcılar için temel sorular şunlardır: Gerekli yüzey işlemi nedir, çelik kalitesi nedir, proses sıcaklığı nedir ve mevcut gaz kaynağı nedir? Atmosfer sistemi daha sonra bu parametrelere göre eşleştirilir; gaz türü, akış hızı, kontrol sistemi ve güvenlik sistemleri belirtilir.
Atmosfer Sistemleri Hakkında MONTE INTELLIGENCE ile Görüşün
Örgü bantlı fırınlar için atmosfer sistemlerini değerlendiren alıcılar için MONTE INTELLIGENCE mühendisliği, proses ve yüzey kalitesi gereksinimine uygun bir konfigürasyon önerebilir. Ziyaret edinwww.cnlymonte.com/products-mesh-belt-furnace.html Vaka incelemeleri için. Proje görüşmesi için, helenxu@cnlymonte.com adresine konu satırına "örgü bant atmosferi" yazarak ve işlem tarifiniz ile yüzey bitirme detaylarınızı belirterek e-posta gönderin.
