יישום גזים תעשייתיים בטיפול בחום

יישום גזים תעשייתיים בטיפול בחום

במהלך תהליך העיבוד המכני, חלקים מכניים חייבים לעבור טיפול בחום על ידי הצבתם בתנורי חימום שונים לחימום. לאחר שהגיעו לטמפרטורה שנקבעה מראש, הם נשמרים חמים למשך פרק זמן, לאחר מכן משוחררים מהכבשן, ולאחר מכן מקוררים להשלמת תהליך טיפול בחום. בתעשיית ייצור המכונות, רוב החלקים המעובדים הם חומרי פלדה. כאשר חלקי פלדה מחוממים בכבשן, פני השטח יתחמצנו ב-500 מעלות צלזיוס, כלומר, מתרחשת דה-קרבוריזציה. אם הריק מעובד, תהיה קצבת עיבוד מאוחר יותר כדי להבטיח כי שכבת החמצון ושחרור הפחמן תוסר. אם מדובר בתהליך הטיפול הסופי בחום, נותרת רק כמות קטנה של עבודת שחיקה על החלק. אם שכבת הפירוק החמצונית עמוקה ולא ניתן להסירה על ידי עיבוד סופי, ביצועי החלקים לאחר טיפול בחום יופחתו מאוד.

תופעת הפירוק של חלקי פלדה במהלך החימום נובעת מנוכחות חמצן במצע החימום. כל עוד החמצן מבודד מהחימום, ניתן למנוע את תופעת הפירוק החמצוני. זה מחייב לא לחמם בתנור אוויר, בדרך כלל בתנור אמבט מלח. כדי להשתמש באמבט מלח כדי לבודד חמצן, אמבט המלח חייב להיות דה חמצון. שאריות המלח המעובדות והקיטור מזהמים גם את הסביבה. תנורי ואקום משמשים גם לעיבוד, אך טכנולוגיית האיטום דורשת דרישות גבוהות ולא ניתן להפוך את הכבשן לגדול מדי, מה שמגביל את היישום שלו.

תנורים מוגנים בגז נמצאים בשימוש נרחב בתעשייה. בתהליך הטיפול בחום נעשה שימוש במגוון גזים, לרבות הגנת ארגון, הגנה על בסיס חנקן ומספר רב של אטמוספרות הגנה על בסיס חנקן.

הגנה על בסיס חנקן יכולה למנוע שחרור חמצוני של חלקי פלדה ולשפר מאוד את איכות פני השטח של חלקים שעברו טיפול בחום, במיוחד כאשר מדובר בכלים ותבניות עם צורות מורכבות. לאחר הרוויתם, החלל לא יעובד עוד. אם יש דקרבוריזציה חמצוני, זה יפחית מאוד את הקשיות של שכבת פני השטח, כלומר, להפחית את עמידות הבלאי שלה ואת חיי השירות. על ידי שימוש בחימום ניטרלי באווירת הגנה מבוססת חנקן, כל תופעת שחרור חמצון לא תתרחש יותר על משטח העבודה, מה שמשפר את איכות הטיפול בחום על פני היצירה ומאריך את חיי השירות של חומר העבודה.

בציוד לטיפול בחום, על מנת להשתמש בגזים שונים להגנה, קיים תנור רב תכליתי או תנור נוזלי, אשר יכול להשתמש בחנקן ובנשאים שונים בפרופורציות שונות לביצוע ניטרידינג, ניטרוקרבוריזציה (ניטרידינג רך), קרבוריזציה וחום כימי אחר טיפולים.

הוא מספק הגנה לתהליך הטיפול בחימום המבוסס על גזים תעשייתיים, ויכול להכין גזי נשא שונים לעיל לטיפולי חום כימיים שונים, מה שלא רק מקל על תהליך הטיפול בחום של חומרים, אלא גם משפר מאוד את יעילות הטיפול בחום.

אווירת הגנה מבוססת חנקן משתמשת בחנקן טהור (99.99%) או חנקן תעשייתי כגז חומר הגלם, תוך הוספת פחמימנים מתאימים (כגון גז טבעי, פרופאן וכו'), ובמידת הצורך, הוספת גזים מסוימים המשתתפים בתגובה, כגון כמו מימן, אמוניה, פחמן דו חמצני, אוויר וכו', לייצור גז מעורב עם אמוניה כמרכיב העיקרי. סוג זה של גז אינו מכיל או מכיל גזים מפחיתים מסוימים וניתן להשתמש בו באופן נרחב בתהליכי חימום שונים, כגון טיפול בחום בהיר, טיפול בחום כימי, הלחמה, סינון אבקת מתכות ותהליכים נוספים.

ניתן לחלק באופן גס את החנקן המשמש לטיפול בחום לסוגים הבאים:

1. חמצן טהור מתייחס בדרך כלל לגז מגן המכיל יותר מ-99.99% חנקן.

2. גז מגן נייטרלי אמינו מתייחס לגז מגן שאינו מחמצן, משחרר או מקרב פלדה. לסוג זה של גז מגן יש גם תכונות מפחיתות מסוימות. מכיוון שיש לו תכונות הגנה על פלדות עם תכולות פחמן שונות, כל עוד מחזור החימום זהה, ניתן לעבד פלדות עם תכולת פחמן שונה באותו תנור, וניתן להשתמש בהן לכיבוי, חישול, חישול וכו'. , טמפרטורות בינוניות ונמוכות. תהליך טיפול בחום להשגת אפקט בהיר. גזים ניטרליים הנפוצים כוללים את הדברים הבאים:

1. חנקן + מימן: לגז המגן הזה יש תכונות מפחיתות מסוימות ותכונות דה-קרבור חלשות. תכולת המימן בגז נשלטת בדרך כלל בין 0.5% ל-3%.

2. חנקן + פחמן חד חמצני + מימן: ניתן להשתמש בגז מגן זה לטיפול בחום ללא חמצון, ללא שחרור וללא קרבוריזציה של מבני פלדה, פלדות כלי עבודה ופלדות נושאות, כגון תכולת פחמן חד חמצני 0.5%~1 % ומימן 1%~2% חישול וריבוי של פלדת כלי וקוביות, פלדה מהירה ופלדה נושאת מתבצעים בגז מגן. באווירה מבוססת חנקן עם תכולת פחמן חד חמצני + מימן של 2%, פלדה מהירה עם תכולת פחמן של 1% מחוממת ל-1200 מעלות צלזיוס, ובעצם אין פירוק לאחר 40 דקות. את ההכנה של מגן זה ניתן להשיג על ידי טיהור חנקן תעשייתי עם מתנול.

3. אווירת פוטנציאל פחמן על בסיס חנקן: זוהי אווירה על בסיס חנקן עם תכולה גבוהה של חומרים פעילים. בדרך כלל, ניתן להוסיף לחנקן כמות מתאימה של תוספים (פחמימנים או נגזרות המכילות חמצן של פחמימנים) כדי לקבל אווירה של פוטנציאל פחמן לטיפול בפחמימה.

4. גז מגן חנקן-מתנול: זוהי אטמוספירה המבוססת על חנקן בשימוש נרחב כיום בחו"ל. לשלוט על היחס בין חנקן למתנול כך שפחמן חד חמצני: מימן: חנקן = 1:2:2 באטמוספרה.

היתרונות של שימוש בטיפול בחום באווירה מבוסס חנקן: ראשית, זה חוסך באנרגיה. בהשוואה לאטמוספרות אנדותרמיות, שימוש באווירה מבוססת חנקן יכול לחסוך בצריכת דלק ב-25% עד 85%. שנית, מקור הגז הוא בשפע. הכנת מקור חנקן באטמוספרה מבוססת חנקן מגיעה בעיקר מהאוויר, ומקור הגז מצוי בשפע מאוד. שלישית, זה יכול לשפר את איכות המוצר. האטמוספירה המבוססת על חנקן מכילה פחות פחמן חד חמצני ומימן, מה שמפחית מאוד את שבריריות המימן ואת החמצון הפנימי. בדרך כלל האטמוספירה האנדותרמית היא גז מפחית לפלדה בשל תכולת הפחמן החד חמצני והמימן הגבוהים בה. אבל פחמן חד חמצני הוא חומר מחמצן עבור יסודות כמו כרום, מנגן, סטרונציום, מוליבדן וטיטניום. לכן, האטמוספרה האנדותרמית היא אווירת חימום בהירה עבור פלדת פחמן, בעוד תחמוצת שחורה נוצרת על משטח החימום של פלדת סגסוגת. לדוגמה, לנירוסטה ולפלדת נושאות יש תכולת כרום גבוהה. מכיוון שלכרום יש זיקה חזקה לחמצן, הכרום מתחמצן באטמוספירה של פחמן חד חמצני ופחמן דו חמצני. תכולת הפחמן החד חמצני באטמוספרה האנדותרמית מגיעה לכ-25%, כך שתוצאות הטיפול בחום לרוב הנירוסטה, הפלדה הנושאת והפלדה עתירת הכרום באטמוספירה האנדותרמית אינן אידיאליות. שכבת תחמוצת תיווצר על פני הפלדה. באופן דומה, הכרום יתחמצן גם באווירת המים. לכן, עבור פלדת סגסוגת כרום גבוהה, השימוש באטמוספרה אנדותרמית אינו מתאים מניתוח תיאורטי. השימוש באווירה מבוססת חנקן יכול להפחית את דרגת החמצון של יסודות סגסוגת ולשפר את איכות הטיפול בחום. רביעית, יש לו יכולת הסתגלות רחבה. אטמוספירה על בסיס חנקן מתאימה לטיפול בחום בסוגים שונים של פלדת פחמן, פלדת סגסוגת ונירוסטה, וכן מתכות לא ברזליות כמו נחושת ואלומיניום. חמישית, יש לו בטיחות טובה. חנקן הוא גז נייטרלי, לא רעיל, אינו מזהם את הסביבה, אין בו סכנת פיצוץ וקל לשינוע, ניהול ושימוש.

לגבי יישום גזים תעשייתיים בטיפול בחום, לטיפול בחום אטמוספירה מקיף מבוסס חנקן יש יתרונות ברורים. לכן, מפעלים ופרויקטים מרכזיים בסין אימצו התקני מקור גז מתקדמים זרים ואטמוספרות מבוססות חנקן לטיפולי חום שונים.