وبلاگ در باره کوره های جدید درمان گرما باعث افزایش بهره وری صنعتی می شوند

غول های فولادی را تصور کنید که در شعله ها دوباره متولد می شوند، قطعات فلزی که تحت حرارت شدید دگرگون می شوند - این دگرگونی توسط کوره های عملیات حرارتی صنعتی امکان پذیر می شود. با این حال، کوره های سنتی با چالش هایی در انتخاب سوخت، بهره وری انرژی و کنترل فرآیند روبرو هستند. با پیشرفت فناوری و افزایش آگاهی زیست محیطی، نسل جدیدی از کوره های عملیات حرارتی در حال ظهور است که بهره وری و پایداری بیشتری را ارائه می دهد.

در چشم انداز وسیع تولید صنعتی، کوره های عملیات حرارتی نقش محوری دارند. آنها در اشکال متنوعی وجود دارند، مانند هیترهای توزیع شده در پالایشگاه ها، کوره های پیوسته و تیر راه رونده برای گرمایش مجدد، و کوره های ذوب در صنعت فلزات یا کوره های تونلی برای پخت سرامیک. برخلاف تجهیزات صنعتی با الزامات سوخت سختگیرانه، این کوره های "جهانی" با انواع سوخت ها سازگار می شوند و حتی می توانند با سیستم های سوخت موازی (مانند مشعل های چند سوختی) کار کنند.

در حالی که تعویض سوخت معمولاً نیاز به اصلاحاتی در مشعل ها و زیرساخت های مربوطه (مانند سیستم های ذخیره سازی و توزیع) دارد، این انعطاف پذیری آزادی عملیاتی بیشتری را به شرکت ها می دهد. دیگ های بخار معمولاً حرارت کم تا متوسط (تا 500 درجه سانتیگراد) را فراهم می کنند، در حالی که کوره های عملیات حرارتی دماهای بالاتر از 1000 درجه سانتیگراد تولید می کنند، با محدوده 500 تا 1000 درجه سانتیگراد که رایج ترین است. این فناوری ها اغلب به دلیل کاربرد بین صنعتی خود "افقی" نامیده می شوند.

در میان روش های عملیات حرارتی، مشعل های تابشی به دلیل دقت خود برجسته هستند. با احتراق سوخت در داخل لوله ها و تابش گرما به داخل محفظه های حاوی قطعات، آنها کنترل دقیق دما را امکان پذیر می کنند. به طور حیاتی، مشعل های تابشی اتمسفرهای گازی غیرقابل احتراق را امکان پذیر می کنند و امکانات بهینه سازی قطعات فلزی را گسترش می دهند. موسسه فناوری گاز (شیکاگو، ایلینوی)، با همکاری Timken (Bucyrus، OH) و Progressive Heat Treating (Cleveland، OH)، مشعل های تابشی U شکل را که لوله های مستقیم SiC یکپارچه INEX و لوله های خمیده SiC/SiC CVI 3M را ترکیب می کنند، آزمایش کردند.

نتایج نشان داد که این لوله های سرامیکی هیبریدی در مقایسه با لوله های آلیاژ فلزی با زمان چرخه سریع تر و خروجی حرارتی حدود 50 درصد بالاتر، عملکرد بهتری داشتند و بهره وری را در یک کوره 14 درصد افزایش دادند. وزن سبک تر آنها نصب را ساده کرد و طول عمر آنها (36-48 ماه) دو برابر لوله های فلزی (18-24 ماه) بود.

PWHT برای قابلیت اطمینان مخازن تحت فشار حیاتی است. نادیده گرفتن یا اجرای نادرست آن خطر خرابی فاجعه بار را به همراه دارد. در طول PWHT، باید تعداد کافی ترموکوپل برای نظارت بر مخازن وجود داشته باشد تا اطمینان حاصل شود که حداقل دما رعایت می شود و تغییرات از 28 درجه سانتیگراد (50 درجه فارنهایت) تجاوز نمی کند. نرخ های گرمایش/سرمایش باید کمتر از 83 درجه سانتیگراد (150 درجه فارنهایت) باقی بماند تا از آسیب تنش حرارتی جلوگیری شود.

برای مخازن بیش از حد بزرگ، PWHT موضعی بر روی جوش های جداگانه مجاز است، به شرطی که گرادیان های حرارتی از آسیب ناشی از تنش جلوگیری کنند. جوشکاری پس از PWHT بر روی اجزای تحمل کننده فشار ممنوع است؛ اگر اتصالات خارجی به طور تصادفی جوش داده شوند، PWHT دوم اجباری است. بازرسان باید انطباق را تأیید کنند تا از جوشکاری پس از عملیات جلوگیری شود.

بازیابی حرارت اتلافی، انرژی حرارتی اضافی را از تولید برق یا فرآیندهای صنعتی مهار می کند. سیستم های سنتی 24 تا 45 درصد انرژی را در طول تولید، 3 درصد در توزیع، 10 تا 50 درصد در تبدیل و 30 تا 35 درصد در سیستم های بخار از دست می دهند. منابع کلیدی حرارت اتلافی صنعتی شامل گازهای خروجی، گازهای دودکش و هوای گرم از سیستم های گرمایش است - که از انتشار مشعل های با دمای بالا تا خروجی های با دمای پایین تر از کوره ها، خشک کن ها یا مبدل های حرارتی متغیر است. جذب این انرژی، بهره وری کلی سیستم را بهبود می بخشد.

تکمیل، سطوح فولاد نورد گرم را قبل از نورد سرد یا پوشش دهی تمیز می کند. روش هایی مانند تمیز کردن با حلال، آب تحت فشار، مواد ساینده، عوامل قلیایی یا اسیدشویی زنگ، اکسیدها، روغن ها و آلاینده ها را حذف می کنند. اسیدشویی از بخار تولید شده با سوخت برای گرم کردن حمام ها و پیش تغذیه نوار فولادی استفاده می کند، در حالی که برق تجهیزات کمکی (مانند فن های اگزوز، واحدهای بازیابی اسید) را تأمین می کند.

پس از اسیدشویی، فولاد برای دستیابی به پروفیل های نازک تر و صاف تر برای بدنه خودرو، قوطی های حلبی یا لوله ها، تحت نورد سرد قرار می گیرد. تقاضای انرژی شامل سوخت برای گرمایش مجدد اسلب/عملیات حرارتی و برق برای آسیاب های نورد/تخت های خنک کننده است. کوره های گرمایش مجدد نورد گرم مدرن حدود 1400 مگاژول بر تن (شروع سرد) مصرف می کنند، در مقایسه با واحدهای قدیمی تر در حدود 1800 مگاژول بر تن، با سیستم های پیشرفته که به حدود 1000 مگاژول بر تن می رسند.

فرآیند TRD (رسوب واکنشی حرارتی) پوشش های کاربید/نیترید متراکم را از طریق عملیات حرارتی تولید می کند. با استفاده از تجهیزات کوره معمولی، پوشش های ضخیم تر و چسبنده تری نسبت به روش های PVD تولید می کند که از ذرات ریز فشرده تشکیل شده اند.

آلیاژهای ریخته گری سرمایه گذاری اغلب برای رفع تنش، بهبود همگنی شیمیایی یا تغییر ریزساختار به عملیات حرارتی نیاز دارند. پروفیل های زمان-دما بسته به آلیاژ و اندازه قطعه متفاوت است. قطعات ریخته گری دایک معمولاً به دلیل خطرات تخلخل (گازهای محبوس ممکن است منبسط شده و باعث ترک خوردگی شوند) مستثنی می شوند. اصول انتقال حرارت، مدت زمان گرمایش را هدایت می کنند، در حالی که نمودارهای فاز و سینتیک تبدیل حالت جامد، طراحی فرآیند را اطلاع می دهند. نمونه ها شامل فولادهای کربن متوسط، چدن داکتیل و آلیاژهای آلومینیوم است.

برای سخت شدن القایی برای تشکیل سطوح مارتنزیتی، آستنیته شدن باید قبل از کوئنچ انجام شود. چرخه های گرمایش کوتاه به این معنی است که آستنیته شدن به شدت به ریزساختار اولیه بستگی دارد - که در مرزهای دانه فریت، کاربیدهای کروی یا کلنی های پرلیت هسته زایی می کند. رشد سریع در پرلیت به دلیل لایه های سمانتیت غنی از کربن و مسیرهای انتشار کوتاه در فریت رخ می دهد.

فرآیند کوئنچ فشرده (IQ) که در سال 1964 کشف شد، قطعات فولادی را با نرخ هایی چند برابر بیشتر از روش های معمولی خنک می کند. این امر تنش های فشاری سطحی مفیدی ایجاد می کند و خطر اعوجاج و ترک خوردگی را کاهش می دهد - برخلاف کوئنچ سنتی که اغلب تنش های سطحی کششی یا خنثی باقی می گذارد.