मेश बेल्ट फर्नेस के अंदर का वातावरण केवल गर्म हवा नहीं होता — यह एक सटीक रूप से नियंत्रित रासायनिक वातावरण होता है जो यह निर्धारित करता है कि पुर्जे चमकदार और साफ निकलेंगे या ऑक्सीकृत और कार्बनयुक्त। वातावरण नियंत्रण ही एक गुणवत्तापूर्ण हीट ट्रीटर को एक साधारण हीट ट्रीटर से अलग करता है।
MONTE INTELLIGENCE मेश बेल्ट फर्नेस प्रक्रिया की आवश्यकताओं के आधार पर विभिन्न वातावरण प्रणालियों के साथ संचालित होते हैं। यह लेख तीन सबसे सामान्य नियंत्रित वातावरण प्रकारों, उनके उत्पादन उपकरणों और वातावरण की गुणवत्ता निर्धारित करने वाले नियंत्रण मापदंडों को शामिल करता है।
ऊष्माशोषी गैस (जिसे ऊष्मा उपचार कारखानों में एंडो गैस कहा जाता है) इस्पात के पुर्जों के न्यूट्रल हार्डनिंग, कार्बराइजिंग और कार्बोनिट्राइडिंग के लिए सर्वोपरि वातावरण है। इसका उत्पादन लगभग 1050°C तापमान पर एक बाहरी जनरेटर में निकल उत्प्रेरक की उपस्थिति में प्राकृतिक गैस (या प्रोपेन) को हवा के साथ अभिक्रिया कराकर किया जाता है। अभिक्रिया लगभग CH₄ + 2.38 (0.21 O₂ + 0.79 N₂) → CO + 2 H₂ + 1.88 N₂ है, जिससे लगभग 20% CO, 40% H₂ और 40% N₂ आयतन वाली गैस उत्पन्न होती है।
एंडो गैस की कार्बन क्षमता — इस्पात की सतह से कार्बन जोड़ने या हटाने की इसकी क्षमता — CO/CO2 अनुपात और भट्टी के तापमान पर निर्भर करती है। 850°C पर, +5°C के ओस बिंदु वाली एंडो गैस की कार्बन क्षमता लगभग 0.35% C होती है। ओस बिंदु को -5°C तक कम करने पर कार्बन क्षमता लगभग 0.60% C तक बढ़ जाती है। यह संबंध जल-गैस स्थानांतरण अभिक्रिया द्वारा नियंत्रित होता है: CO + H2O ↔ CO2 + H2, जिसका अर्थ है कि जल वाष्प की मात्रा (ओस बिंदु) को नियंत्रित करके कार्बन क्षमता को नियंत्रित किया जा सकता है।
ऊष्माक्षेपी जनरेटर स्वयं एक महत्वपूर्ण उपकरण है। इसमें निकल उत्प्रेरक से भरा एक गर्म रिटॉर्ट होता है, जिससे होकर वायु-गैस मिश्रण गुजरता है। यह अभिक्रिया ऊष्माक्षेपी होती है—यानी ऊष्मा अवशोषित करती है—इसीलिए इसका नाम ऊष्माक्षेपी है। रिटॉर्ट 1000-1100°C तापमान पर संचालित होता है और इसे उच्च तापमान मिश्र धातु, आमतौर पर RA330 या Incoloy 800HT, से निर्मित होना चाहिए, जिसकी निरंतर संचालन अवधि 3-5 वर्ष होती है। रिटॉर्ट की खराबी भट्टी के अचानक बंद होने का एक सामान्य कारण है, और ऊष्माक्षेपी गैस का उपयोग करने वाले प्रत्येक संयंत्र को एक अतिरिक्त रिटॉर्ट स्टॉक में रखना चाहिए।
प्राकृतिक गैस में कार्बन जमाव (कोकिंग) और सल्फर विषाक्तता के कारण जनरेटर में उत्प्रेरक समय के साथ खराब हो जाता है। सल्फर एक बड़ी समस्या है: निकल उत्प्रेरक कुछ पार्ट्स प्रति मिलियन जितनी कम मात्रा में सल्फर से स्थायी रूप से दूषित हो जाता है। प्राकृतिक गैस विनिर्देश आमतौर पर 30 पीपीएम तक सल्फर की अनुमति देते हैं, जो उत्प्रेरक की सहनशीलता से कहीं अधिक है। जनरेटर से पहले सल्फर हटाने वाली परत (सक्रिय कार्बन या जिंक ऑक्साइड) लगाना आवश्यक है, और गैस में सल्फर की मात्रा के आधार पर इसे हर 6-12 महीने में बदलना पड़ता है।
नाइट्रोजन-मेथनॉल वातावरण उन संयंत्रों के लिए एंडो गैस का विकल्प है जो एंडो जनरेटर का उपयोग नहीं करना चाहते। यह वातावरण भट्टी में तरल मेथनॉल (CH3OH) और नाइट्रोजन गैस को सीधे इंजेक्ट करके बनाया जाता है। भट्टी के तापमान पर, मेथनॉल विघटित हो जाता है: CH3OH → CO + 2 H2, जिससे एंडो गैस के समान 1:2 CO:H2 अनुपात प्राप्त होता है। नाइट्रोजन मिश्रण को पतला करके वांछित कार्बन क्षमता प्राप्त करती है।
नाइट्रोजन-मेथनॉल का लाभ इसकी सरलता है—इसमें न तो जनरेटर, न उत्प्रेरक और न ही रिटॉर्ट की आवश्यकता होती है। इस प्रणाली में एक तरल मेथनॉल भंडारण टैंक, नाइट्रोजन आपूर्ति (तरल नाइट्रोजन टैंक या मेम्ब्रेन नाइट्रोजन जनरेटर), प्रवाह नियंत्रण पैनल और भट्टी में इंजेक्शन नोजल शामिल होते हैं। इसे चालू करने में कुछ ही मिनट लगते हैं, जबकि एंडो जनरेटर को गर्म होने में घंटों लगते हैं।
इसका नुकसान लागत है। प्राकृतिक गैस की तुलना में तरल मेथनॉल प्रति यूनिट वायुमंडल उत्पादन के लिए अधिक महंगा है। 0.40-0.60 डॉलर प्रति लीटर की सामान्य मेथनॉल कीमतों पर, 40 लीटर मेथनॉल प्रति घंटे की खपत करने वाली मेश बेल्ट भट्टी के लिए वायुमंडल की लागत 16-24 डॉलर प्रति घंटा या निरंतर संचालन के लगभग 380-580 डॉलर प्रति दिन है। प्राकृतिक गैस का उपयोग करने वाला एंडो जनरेटर लगभग 30-40% कम लागत में समान वायुमंडल मात्रा का उत्पादन करता है। इन दोनों के बीच चुनाव पूंजी लागत बनाम परिचालन लागत और संयंत्र में एंडो जनरेटर को विश्वसनीय रूप से संचालित करने की रखरखाव क्षमता पर निर्भर करता है।
विघटित अमोनिया का उपयोग स्टेनलेस स्टील, तांबा और पीतल के ब्राइट एनीलिंग के लिए किया जाता है - ऐसी प्रक्रियाएं जिनमें वातावरण अपचायक होना चाहिए लेकिन कार्बनीकरण नहीं होना चाहिए। निर्जल अमोनिया (NH3) को एक बाहरी इकाई में विघटित किया जाता है: 2 NH3 → N2 + 3 H2, जिससे आयतन के अनुसार 75% हाइड्रोजन और 25% नाइट्रोजन वाली गैस उत्पन्न होती है। यह वातावरण अत्यधिक अपचायक होता है - हाइड्रोजन की उच्च मात्रा पार्ट की सतह पर मौजूद किसी भी धातु ऑक्साइड को अपचयित कर देती है - और इसमें कार्बन नहीं होता है, इसलिए कार्बनीकरण या विकार्बनीकरण का कोई खतरा नहीं होता है।
यह विघटनकारी यंत्र लगभग 950°C तापमान पर एक लौह-निकल उत्प्रेरक के साथ एक रिटॉर्ट में संचालित होता है, जो एंडो जनरेटर के समान है लेकिन आकार में छोटा है क्योंकि अमोनिया विघटन अभिक्रिया सरल और तीव्र होती है। अमोनिया की आपूर्ति के लिए सावधानीपूर्वक प्रबंधन आवश्यक है: निर्जल अमोनिया एक खतरनाक रसायन है जिसके लिए विशेष भंडारण, रिसाव का पता लगाने और आपातकालीन प्रतिक्रिया प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है। विघटित गैस में हाइड्रोजन की मात्रा अधिक होने के कारण यह ज्वलनशील होती है और इसे उचित गैस सुरक्षा प्रक्रियाओं के साथ ही संभालना चाहिए।
वातावरण नियंत्रण उपकरण का विकास मैनुअल ओस बिंदु मापन से लेकर स्वचालित कार्बन क्षमता नियंत्रण तक हुआ है। आधुनिक तकनीक में भट्टी के गर्म क्षेत्र में सीधे ऑक्सीजन प्रोब (ज़िरकोनिया सेंसर) डाला जाता है। यह प्रोब भट्टी के वातावरण में ऑक्सीजन के आंशिक दाब को मापता है, जिससे कार्बन क्षमता की गणना CO2 की मात्रा और भट्टी के तापमान के आधार पर की जाती है। प्रोब का संकेत कार्बन क्षमता को निर्धारित स्तर पर बनाए रखने के लिए संवर्धन गैस (प्राकृतिक गैस या प्रोपेन) के मिश्रण को नियंत्रित करता है।
ऑक्सीजन प्रोब को समय-समय पर रखरखाव की आवश्यकता होती है। प्रोब की नोक को कालिख और कार्बन जमाव से साफ करना आवश्यक है, आमतौर पर कार्बन क्षमता के आधार पर हर 1-3 महीने में। प्रोब को कम से कम तिमाही आधार पर किसी संदर्भ (जैसे शिम स्टॉक कार्बन विश्लेषण या पोर्टेबल ओस बिंदु मीटर) के साथ कैलिब्रेट किया जाना चाहिए। कार्बन क्षमता रीडिंग में 0.05% का विचलन होने पर प्रोब से प्राप्त पुर्जे लक्ष्य कठोरता से 1-2 एचआरसी अंक कम या ज्यादा हो सकते हैं, जो किसी पुर्जे के पास होने और फेल होने के बीच का अंतर हो सकता है।
MONTE INTELLIGENCE एकीकृत वातावरण प्रणालियों से युक्त मेश बेल्ट फर्नेस की आपूर्ति करती है, जिनमें एंडो जनरेटर, नाइट्रोजन-मेथनॉल पैनल और अमोनिया डिसोसिएटर शामिल हैं। हम वातावरण नियंत्रण उपकरण और कमीशनिंग सहायता भी प्रदान करते हैं।
आपकी ऊष्मा उपचार प्रक्रिया के लिए वातावरण प्रणाली विनिर्देशों के लिए, helenxu@cnlymonte.com पर संपर्क करें।
