ताप उपचार में औद्योगिक गैसों का अनुप्रयोग

ताप उपचार में औद्योगिक गैसों का अनुप्रयोग

यांत्रिक प्रसंस्करण प्रक्रिया के दौरान, यांत्रिक भागों को हीटिंग के लिए विभिन्न हीटिंग भट्टियों में रखकर गर्मी का इलाज किया जाना चाहिए। पूर्व निर्धारित तापमान तक पहुंचने के बाद, उन्हें कुछ समय तक गर्म रखा जाता है, फिर भट्टी से निकाल दिया जाता है, और फिर गर्मी उपचार प्रक्रिया को पूरा करने के लिए ठंडा किया जाता है। मशीनरी विनिर्माण उद्योग में, संसाधित अधिकांश हिस्से स्टील सामग्री हैं। जब स्टील के हिस्सों को भट्ठी में गर्म किया जाता है, तो सतह 500°C पर ऑक्सीकृत हो जाएगी, यानी डीकार्बराइजेशन होता है। यदि रिक्त स्थान को संसाधित किया जाता है, तो बाद में यह सुनिश्चित करने के लिए मशीनिंग भत्ता दिया जाएगा कि ऑक्सीकरण और डीकार्बराइजेशन परत हटा दी गई है। यदि यह अंतिम ताप उपचार प्रक्रिया है, तो हिस्से पर केवल थोड़ी मात्रा में पीसने का काम बचा है। यदि ऑक्सीडेटिव डीकार्बराइजेशन परत गहरी है और अंतिम प्रसंस्करण द्वारा हटाया नहीं जा सकता है, तो गर्मी उपचार के बाद भागों का प्रदर्शन बहुत कम हो जाएगा।

हीटिंग के दौरान स्टील भागों की डीकार्बराइजेशन घटना हीटिंग माध्यम में ऑक्सीजन की उपस्थिति के कारण होती है। जब तक ऑक्सीजन को गर्म करने से अलग किया जाता है, ऑक्सीडेटिव डीकार्बराइजेशन घटना से बचा जा सकता है। इसके लिए वायु भट्टी में, आमतौर पर नमक स्नान भट्टी में गर्म करने की आवश्यकता नहीं होती है। ऑक्सीजन को अलग करने के लिए नमक स्नान का उपयोग करने के लिए, नमक स्नान को डीऑक्सीडाइज़ किया जाना चाहिए। प्रसंस्कृत नमक अवशेष और भाप भी पर्यावरण को प्रदूषित करते हैं। प्रसंस्करण के लिए वैक्यूम भट्टियों का भी उपयोग किया जाता है, लेकिन सीलिंग तकनीक के लिए उच्च आवश्यकताओं की आवश्यकता होती है और भट्टी को बहुत बड़ा नहीं बनाया जा सकता है, जो इसके अनुप्रयोग को सीमित करता है।

गैस-संरक्षित भट्टियाँ उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं। ताप उपचार प्रक्रिया के दौरान, विभिन्न प्रकार की गैसों का उपयोग किया जाता है, जिनमें आर्गन संरक्षण, नाइट्रोजन-आधारित संरक्षण और बड़ी संख्या में नाइट्रोजन-आधारित सुरक्षात्मक वातावरण शामिल हैं।

नाइट्रोजन-आधारित सुरक्षा स्टील भागों के ऑक्सीडेटिव डीकार्बराइजेशन को रोक सकती है और गर्मी से उपचारित भागों की सतह की गुणवत्ता में काफी सुधार कर सकती है, खासकर जब जटिल आकार वाले कुछ उपकरणों और सांचों के साथ काम कर रहे हों। उनके बुझने के बाद, कैविटी पर कार्रवाई नहीं की जाएगी। यदि ऑक्सीडेटिव डीकार्बराइजेशन है, तो यह सतह परत की कठोरता को काफी कम कर देगा, यानी इसके पहनने के प्रतिरोध और सेवा जीवन को कम कर देगा। नाइट्रोजन-आधारित सुरक्षात्मक वातावरण में तटस्थ हीटिंग का उपयोग करके, कोई भी ऑक्सीडेटिव डीकार्बराइजेशन घटना अब काम की सतह पर नहीं होगी, जो वर्कपीस की सतह पर गर्मी उपचार की गुणवत्ता में सुधार करती है और वर्कपीस की सेवा जीवन को बढ़ाती है।

ताप उपचार उपकरण में, सुरक्षा के लिए विभिन्न गैसों का उपयोग करने के लिए, एक बहुउद्देश्यीय भट्टी या द्रवीकृत भट्टी होती है, जो नाइट्राइडिंग, नाइट्रोकार्बराइजिंग (नरम नाइट्राइडिंग), कार्बराइजिंग और अन्य रासायनिक गर्मी करने के लिए नाइट्रोजन और विभिन्न वाहकों का विभिन्न अनुपात में उपयोग कर सकती है। उपचार.

यह औद्योगिक गैसों पर आधारित ताप उपचार प्रक्रिया के लिए सुरक्षा प्रदान करता है, और विभिन्न रासायनिक ताप उपचारों के लिए उपरोक्त विभिन्न वाहक गैसों को तैयार कर सकता है, जो न केवल सामग्रियों की ताप उपचार प्रक्रिया को सुविधाजनक बनाता है, बल्कि ताप उपचार दक्षता में भी काफी सुधार करता है।

नाइट्रोजन-आधारित सुरक्षात्मक वातावरण कच्चे माल की गैस के रूप में शुद्ध नाइट्रोजन (99.99%) या औद्योगिक नाइट्रोजन का उपयोग करता है, उचित हाइड्रोकार्बन (जैसे प्राकृतिक गैस, प्रोपेन, आदि) जोड़ता है, और यदि आवश्यक हो, तो प्रतिक्रिया में भाग लेने वाली कुछ गैसें जोड़ता है, जैसे मुख्य घटक के रूप में अमोनिया के साथ मिश्रित गैस का उत्पादन करने के लिए हाइड्रोजन, अमोनिया, कार्बन डाइऑक्साइड, वायु आदि के रूप में। इस प्रकार की गैस में कुछ कम करने वाली गैसें नहीं होती हैं या होती हैं और इसका व्यापक रूप से विभिन्न हीटिंग प्रक्रियाओं में उपयोग किया जा सकता है, जैसे कि उज्ज्वल गर्मी उपचार, रासायनिक गर्मी उपचार, ब्रेज़िंग, पाउडर धातु विज्ञान सिंटरिंग और अन्य प्रक्रियाएं।

ताप उपचार के लिए प्रयुक्त नाइट्रोजन को मोटे तौर पर निम्नलिखित प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है:

1. शुद्ध ऑक्सीजन आम तौर पर 99.99% से अधिक नाइट्रोजन युक्त सुरक्षात्मक गैस को संदर्भित करता है।

2. अमीनो न्यूट्रल सुरक्षात्मक गैस एक सुरक्षात्मक गैस को संदर्भित करती है जो स्टील को ऑक्सीकरण, डीकार्बराइज या कार्बराइज नहीं करती है। इस प्रकार की सुरक्षात्मक गैस में कुछ कम करने वाले गुण भी होते हैं। क्योंकि इसमें विभिन्न कार्बन सामग्री वाले स्टील्स के लिए सुरक्षात्मक गुण हैं, जब तक हीटिंग चक्र समान होता है, विभिन्न कार्बन सामग्री वाले स्टील्स को एक ही भट्टी में संसाधित किया जा सकता है, और उच्च तापमान पर शमन, एनीलिंग, टेम्परिंग इत्यादि के लिए उपयोग किया जा सकता है। , मध्यम और निम्न तापमान। उज्ज्वल प्रभाव प्राप्त करने के लिए ताप उपचार प्रक्रिया। आमतौर पर उपयोग की जाने वाली तटस्थ गैसों में निम्नलिखित शामिल हैं:

1. नाइट्रोजन + हाइड्रोजन: इस सुरक्षात्मक गैस में कुछ कम करने वाले गुण और कमजोर डीकार्बराइजेशन गुण होते हैं। गैस में हाइड्रोजन सामग्री आम तौर पर 0.5% और 3% के बीच नियंत्रित होती है।

2. नाइट्रोजन + कार्बन मोनोऑक्साइड + हाइड्रोजन: इस सुरक्षात्मक गैस का उपयोग स्टील संरचनाओं, उपकरण स्टील्स और असर स्टील्स के गैर-ऑक्सीकरण, गैर-डीकार्बराइजेशन और गैर-कार्बराइजेशन गर्मी उपचार के लिए किया जा सकता है, जैसे कार्बन मोनोऑक्साइड सामग्री 0.5% ~ 1 % और हाइड्रोजन 1% ~ 2% टूल और डाई स्टील, हाई-स्पीड स्टील और बेयरिंग स्टील की एनीलिंग और शमन सुरक्षात्मक गैस में किया जाता है। कार्बन मोनोऑक्साइड + 2% हाइड्रोजन सामग्री वाले नाइट्रोजन-आधारित वातावरण में, 1% कार्बन सामग्री वाले उच्च गति वाले स्टील को 1200 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, और 40 मिनट के बाद मूल रूप से कोई डीकार्बराइजेशन नहीं होता है। इस रक्षक की तैयारी मेथनॉल के साथ औद्योगिक नाइट्रोजन को शुद्ध करके प्राप्त की जा सकती है।

3. नाइट्रोजन आधारित कार्बन संभावित वातावरण: यह नाइट्रोजन आधारित वातावरण है जिसमें सक्रिय तत्वों की उच्च मात्रा होती है। आमतौर पर, कार्बराइजिंग उपचार के लिए कार्बन संभावित वातावरण प्राप्त करने के लिए नाइट्रोजन में उचित मात्रा में एडिटिव्स (हाइड्रोकार्बन या हाइड्रोकार्बन के ऑक्सीजन युक्त डेरिवेटिव) को जोड़ा जा सकता है।

4. नाइट्रोजन-मेथनॉल सुरक्षात्मक गैस: यह एक नाइट्रोजन-आधारित वातावरण है जिसका वर्तमान में विदेशों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। नाइट्रोजन और मेथनॉल के अनुपात को नियंत्रित करें ताकि वायुमंडल में कार्बन मोनोऑक्साइड: हाइड्रोजन: नाइट्रोजन = 1:2:2 हो।

नाइट्रोजन-आधारित वायुमंडल ताप उपचार का उपयोग करने के लाभ: सबसे पहले, यह ऊर्जा बचाता है। एंडोथर्मिक वायुमंडल की तुलना में, नाइट्रोजन-आधारित वातावरण का उपयोग करके ईंधन की खपत को 25% से 85% तक बचाया जा सकता है। दूसरा, गैस स्रोत प्रचुर है। नाइट्रोजन आधारित वातावरण में नाइट्रोजन स्रोत की तैयारी मुख्य रूप से हवा से होती है, और गैस स्रोत बहुत प्रचुर मात्रा में होता है। तीसरा, यह उत्पाद की गुणवत्ता में सुधार कर सकता है। नाइट्रोजन आधारित वातावरण में कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन कम होता है, जो हाइड्रोजन उत्सर्जन और आंतरिक ऑक्सीकरण को काफी कम कर देता है। आमतौर पर एंडोथर्मिक वातावरण अपने उच्च कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन सामग्री के कारण स्टील के लिए एक कम करने वाली गैस है। लेकिन कार्बन मोनोऑक्साइड क्रोमियम, मैंगनीज, स्ट्रोंटियम, मोलिब्डेनम और टाइटेनियम जैसे तत्वों के लिए एक ऑक्सीकरण एजेंट है। इसलिए, एंडोथर्मिक वातावरण कार्बन स्टील के लिए एक उज्ज्वल हीटिंग वातावरण है, जबकि मिश्र धातु स्टील की हीटिंग सतह पर एक काला ऑक्साइड बनता है। उदाहरण के लिए, स्टेनलेस स्टील और बियरिंग स्टील में क्रोमियम की मात्रा अधिक होती है। चूँकि क्रोमियम का ऑक्सीजन के साथ गहरा संबंध है, क्रोमियम कार्बन मोनोऑक्साइड और कार्बन डाइऑक्साइड के वातावरण में ऑक्सीकृत हो जाता है। एंडोथर्मिक वातावरण में कार्बन मोनोऑक्साइड सामग्री लगभग 25% तक पहुंच जाती है, इसलिए एंडोथर्मिक वातावरण में अधिकांश स्टेनलेस स्टील, असर स्टील और उच्च-क्रोमियम स्टील के लिए गर्मी उपचार के परिणाम आदर्श नहीं होते हैं। स्टील की सतह पर ऑक्साइड की परत बनेगी। इसी प्रकार क्रोमियम भी जलीय वातावरण में ऑक्सीकृत हो जायेगा। इसलिए, उच्च क्रोमियम मिश्र धातु इस्पात के लिए, एंडोथर्मिक वातावरण का उपयोग सैद्धांतिक विश्लेषण से उपयुक्त नहीं है। नाइट्रोजन आधारित वातावरण का उपयोग मिश्र धातु तत्वों की ऑक्सीकरण डिग्री को कम कर सकता है और गर्मी उपचार की गुणवत्ता में सुधार कर सकता है। चौथा, इसमें व्यापक अनुकूलनशीलता है। नाइट्रोजन-आधारित वातावरण विभिन्न प्रकार के कार्बन स्टील, मिश्र धातु इस्पात और स्टेनलेस स्टील के साथ-साथ तांबे और एल्यूमीनियम जैसी अलौह धातुओं के ताप उपचार के लिए उपयुक्त है। पांचवां, इसमें अच्छी सुरक्षा है। नाइट्रोजन एक तटस्थ गैस है, गैर विषैली है, पर्यावरण को प्रदूषित नहीं करती है, इसमें विस्फोट का कोई खतरा नहीं है और परिवहन, प्रबंधन और उपयोग करना आसान है।

ताप उपचार में औद्योगिक गैसों के अनुप्रयोग के संबंध में, व्यापक नाइट्रोजन-आधारित वायुमंडल ताप उपचार के स्पष्ट लाभ हैं। इसलिए, चीन में प्रमुख उद्यमों और परियोजनाओं ने विभिन्न ताप उपचारों के लिए विदेशी उन्नत गैस स्रोत उपकरणों और नाइट्रोजन-आधारित वायुमंडलों को अपनाया है।