किसी भी फोर्जिंग वर्कशॉप में फोर्जिंग भट्टी सबसे महत्वपूर्ण उपकरण होती है। यह ठंडी ईंटें या छड़ें लेती है और उन्हें हर 30 से 90 सेकंड में, दिन भर, हर दिन, बिल्कुल सही तापमान पर (स्टील फोर्जिंग के लिए आमतौर पर 1150-1250°C) बाहर निकालती है। विश्वसनीयता और तापमान की एकरूपता अनिवार्य हैं: यदि भट्टी निर्धारित तापमान से 30°C भी भटक जाए तो पूरे दिन का उत्पादन बर्बाद हो सकता है, और यदि भट्टी खराब हो जाए तो प्रेस या हैमर रुक जाता है और फोर्जिंग टीम को घर जाना पड़ता है।
मोंटे इंटेलिजेंस एशिया और मध्य पूर्व में स्थित फोर्जिंग कारखानों को गैस से चलने वाली फोर्जिंग भट्टियां (बैच (बोगी हर्थ) और निरंतर (पुशर, वॉकिंग बीम, रोटरी हर्थ) दोनों प्रकार की) आपूर्ति करती है। यह लेख फोर्जिंग भट्टी के प्रदर्शन को निर्धारित करने वाले डिजाइन और संचालन कारकों पर प्रकाश डालता है।
स्टील की फोर्जिंग का तापमान हॉट वर्किंग रेंज में होता है, जो रिक्रिस्टलाइजेशन तापमान से ऊपर होता है, जहां धातु नरम हो जाती है और कम बल से विकृत हो सकती है। मध्यम कार्बन और मिश्र धातु स्टील के लिए, फोर्जिंग तापमान आमतौर पर 1150-1250°C होता है। ऊपरी सीमा बर्निंग तापमान द्वारा निर्धारित होती है - वह तापमान जिस पर ग्रेन बाउंड्री पिघलना शुरू होता है (कई स्टील के लिए लगभग 1250-1300°C) - और स्केल निर्माण दर द्वारा, जो तापमान के साथ तेजी से बढ़ती है। निचली सीमा आवश्यक फोर्जिंग बल और वर्कपीस में दरार पड़ने के जोखिम द्वारा निर्धारित होती है।
फोर्जिंग भट्टी में तापमान की एकरूपता फोर्जिंग के दौरान धातु के प्रवाह की एकरूपता निर्धारित करती है। एक बिलेट जिसका एक सिरा 1200°C और दूसरा सिरा 1150°C हो, दोनों सिरों पर उसका प्रवाह अलग-अलग होगा, जिससे डाई भरने में समस्या, आकार में भिन्नता या ठंडे सिरे पर दरार पड़ने की संभावना हो सकती है। फोर्जिंग भट्टी के तापमान की एकरूपता के लिए मानक आवश्यकता ±14°C (AMS 2750 के अनुसार क्लास 5) से ±28°C (क्लास 6) तक है, जो ऊष्मा उपचार की एकरूपता आवश्यकताओं की तुलना में कम सख्त है क्योंकि बाद की फोर्जिंग प्रक्रिया धातु को पुनर्वितरित करती है और तापमान में कोई भी छोटा अंतर औसत हो जाता है।
फोर्जिंग के लिए तापन दर को उत्पादकता और वर्कपीस में थर्मल स्ट्रेस क्रैकिंग के जोखिम के बीच संतुलन बनाकर रखना आवश्यक है। 200 मिमी व्यास के टूल स्टील के बिलेट को परिवेशी तापमान से 100°C प्रति मिनट की दर से गर्म करने पर गर्म सतह और ठंडे कोर के बीच थर्मल स्ट्रेस के कारण दरार पड़ सकती है। अधिकतम सुरक्षित तापन दर स्टील के ग्रेड, क्रॉस-सेक्शन और प्रारंभिक तापमान पर निर्भर करती है। उच्च कार्बन और उच्च मिश्र धातु वाले स्टील्स को सामान्य कार्बन स्टील्स की तुलना में धीमी तापन दर की आवश्यकता होती है। सर्दियों में ठंडे बिलेट्स (0°C से शुरू) को गर्म क्षेत्र में भंडारण द्वारा पहले से गर्म किए गए बिलेट्स की तुलना में धीमी तापन दर की आवश्यकता होती है।
स्केल का निर्माण फोर्जिंग भट्टी में गर्म करने के दौरान स्टील की सतह के ऑक्सीकरण के कारण होता है। यह स्केल परत—लौह ऑक्साइड, FeO, Fe3O4, Fe2O3—सामग्री की हानि (आमतौर पर बिलेट के वजन का 1-3%), डाई के घिसाव को तेज करने वाला कारक (स्केल अपघर्षक होता है और साफ धातु की तुलना में फोर्जिंग डाई की सतहों को तेजी से घिसता है), और सतह की गुणवत्ता में समस्या (फोर्जिंग सतह में धंसे हुए स्केल के कारण अधिक मशीनिंग मार्जिन की आवश्यकता होती है) का प्रतिनिधित्व करती है।
स्केल बनने की दर मुख्य रूप से तापमान और समय पर निर्भर करती है। 1200°C पर, हवा में रखे कार्बन स्टील के बिलेट पर 15 मिनट में लगभग 0.1 मिमी स्केल बन जाता है। 60 मिनट के बाद, स्केल की मोटाई 0.3-0.5 मिमी हो सकती है। तापमान पर इसकी निर्भरता घातीय रूप से बढ़ती है, जिसका अर्थ है कि भट्टी के तापमान में 50°C की वृद्धि से स्केल बनने की दर दोगुनी हो सकती है। यही कारण है कि सटीक तापमान नियंत्रण का आर्थिक महत्व ऊर्जा बचत से कहीं अधिक है - यह स्केल के कारण सामग्री के नुकसान को सीधे कम करता है।
कम वायु स्तर पर गैस जलाने से, जिसमें वायु की मात्रा स्टोइकियोमेट्रिक मात्रा से कम होती है और दहन उत्पादों में CO और H2 उत्पन्न होते हैं, स्केल निर्माण को कम किया जा सकता है। CO और H2 लौह ऑक्साइड के साथ अभिक्रिया करके उन्हें वापस धात्विक लोहे में परिवर्तित कर देते हैं। हालांकि, अधिक ईंधन स्तर पर गैस जलाने से कालिख उत्पन्न होती है, CO उत्सर्जन बढ़ता है और सुरक्षा संबंधी चिंताएं भी उत्पन्न होती हैं (फ्लू सिस्टम में ज्वलनशील गैसें)। कुछ फोर्जिंग भट्टियों में स्केल को नियंत्रित करने के लिए कम ईंधन स्तर पर गैस जलाने की स्थिति (स्टोइकियोमेट्रिक वायु स्तर से 5-10% कम, जिसे अक्सर 'रिड्यूसिंग फ्लेम' कहा जाता है) का उपयोग किया जाता है, लेकिन इसके लिए बर्नर का सावधानीपूर्वक समायोजन और फ्लू गैस की निगरानी आवश्यक होती है।
निरंतर फोर्जिंग भट्टी की उत्पादन क्षमता भट्टी की तापीय लंबाई, बिलेट के आकार और आवश्यक तापन समय पर निर्भर करती है। स्टील बिलेट के तापन समय का अनुमान अनुप्रस्थ काट से लगाया जा सकता है: 1200°C पर अच्छी तरह से हिलाई जाने वाली गैस भट्टी में गर्म किए गए गोल बिलेट के लिए लगभग 25 मिमी व्यास के लिए 5-6 मिनट लगते हैं। 100 मिमी व्यास के बिलेट को एकसमान फोर्जिंग तापमान तक पहुंचने में लगभग 22-25 मिनट लगते हैं। 6 मीटर की तापीय लंबाई और भट्टी के चूल्हे पर 200 मिमी की बिलेट दूरी के साथ, भट्टी में लगभग 30 बिलेट रखे जा सकते हैं, और प्रति बिलेट 25 मिनट के हिसाब से उत्पादन क्षमता 30 / 25 × 60 = 72 बिलेट प्रति घंटा है।
भट्टी के वातावरण का परिसंचरण—यानी धातु के टुकड़ों के चारों ओर गर्म दहन गैसों का संचलन—संवहनी ऊष्मा स्थानांतरण का तंत्र है। गर्म भट्टी में प्राकृतिक संवहन से कुछ हद तक परिसंचरण होता है, लेकिन उच्च उत्पादन क्षमता पर एकसमान तापन के लिए पुनर्संचरण पंखे आवश्यक होते हैं। ये पंखे, जो आमतौर पर भट्टी की छत या पार्श्व दीवारों में लगे होते हैं, भट्टी कक्ष से गर्म गैसों को खींचते हैं और उन्हें उच्च वेग से वापस कक्ष में छोड़ते हैं, जिससे एक संचलित वातावरण बनता है जो धातु के टुकड़ों की सभी सतहों को समान रूप से गर्म करता है।
MONTE INTELLIGENCE फोर्जिंग भट्टियों को 24/7 संचालन के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसमें मजबूत दुर्दम्य अस्तर, औद्योगिक-ड्यूटी बर्नर और नियंत्रण प्रणाली शामिल हैं जो फोर्जिंग संचालन की मांग के अनुसार थर्मल साइक्लिंग के लिए कॉन्फ़िगर की गई हैं।
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