로에서 발열 분위기의 특성과 응용 분야는 무엇입니까? 금속 열처리를 최적화하세요

노 열처리에서 발열 분위기란 탄화수소 연료의 불완전 연소를 통해 생성되는 보호 가스입니다. 주된 목적은 풀림 및 경납땜과 같은 공정 중 금속 표면의 산화 및 변색을 방지하는 것입니다. 이러한 분위기는 두 가지 주요 유형으로 분류됩니다. 강철에 사용되는 화학적으로 환원성인 "고온(rich)" 발열 가스와 구리와 같은 금속에 사용되는 더 불활성인 "저온(lean)" 발열 가스입니다.

고온 또는 저온 발열 분위기 사이의 선택은 상충 관계에 기반한 중요한 결정입니다. 가스 생성 공정의 운영 비용, 복잡성 및 안전성과 금속에 필요한 화학적 보호 수준 사이에서 균형을 맞춰야 합니다.

발열 분위기의 생성 방법

발열 분위기는 이를 생성하는 데 사용되는 화학 반응이 열을 방출하기 때문에 그러한 이름이 붙었습니다. 이 과정은 발열 가스 발생기라고 불리는 전용 장비 내에서 발생합니다.

기본 연소 반응

발생기는 탄화수소 연료(가장 흔하게 천연가스(메탄, CH4))와 공기를 정밀하게 혼합합니다. 이 혼합물은 촉매 위에서 연소실에서 점화됩니다. 이 반응은 불완전하도록 제어됩니다. 질소(N2), 이산화탄소(CO2), 물(H2O)만 주로 생성되는 완전 연소 대신, 불완전 연소는 상당한 양의 일산화탄소(CO)와 수소(H2)도 생성합니다.

공기-가스 비율 제어

가스의 최종 조성은 전적으로 공기-가스 비율에 의해 결정됩니다. 연료와 혼합되는 공기의 양을 조정함으로써 작업자는 고온 또는 저온 분위기를 생성할 수 있습니다. 이 비율은 가장 중요한 제어 변수입니다.

발열 분위기의 두 가지 등급

가스의 특정 화학 성질은 보호할 수 있는 금속과 적합한 공정을 결정합니다.

고온 발열 가스: 최대 보호

고온 발열 분위기는 공기 대 연료 비율이 낮아 연료에 비해 공기가 적어 생성됩니다. 이는 가연성, 환원성 성분이 높은 가스를 생성합니다.

일반적인 조성은 N2=71.5%, CO=10.5%, H2=12.5%, CO2=5%, CH4=0.5%입니다.

일산화탄소(CO)와 수소(H2)의 높은 농도는 이 분위기를 화학적으로 "환원성"으로 만듭니다. 이 가스들은 산소를 적극적으로 찾아 반응하여 금속 표면이 산화되는 것을 방지합니다. 이는 저탄소강의 풀림, 정상화 및 경납땜에 이상적입니다.

저온 발열 가스: 비용 효율적이고 불활성

저온 발열 분위기는 완전 연소에 더 가까운 높은 공기-가스 비율로 생산됩니다. 이는 연료의 대부분을 소비하여 대부분 불활성인 가스를 남깁니다.

일반적인 조성은 N2=86.8%, CO2=10.5%, CO=1.5%, H2=1.2%입니다.

CO와 H2 수준이 매우 낮기 때문에 이 가스는 환원 잠재력이 최소화됩니다. 이는 주로 낮은 비용과 저탄소강에 대한 비탈탄성 특성 때문에 사용됩니다. 가장 일반적인 응용 분야는 구리의 광휘 풀림으로, 고온 가스와 관련된 위험 없이 심각한 산화를 방지하기에 충분히 보호적입니다.

상충 관계 이해

분위기를 선택하는 것은 보호 품질에 관한 것만이 아닙니다. 특정 금속과의 상호 작용 및 시설의 운영 현실을 고려해야 합니다.

환원 잠재력 대 탈탄

고온 가스의 높은 CO가 스케일(산화)을 방지하는 동안, 중탄소강 및 고탄소강에는 탈탄성을 유발할 수 있습니다. 분위기는 실제로 강철 표면에서 탄소 원자를 빼내어 연화시킬 수 있습니다. 저온 가스는 환원성이 낮지만 탈탄을 유발할 가능성도 적습니다.

비용 및 복잡성

저온 가스는 생산 비용이 훨씬 저렴합니다. 더 많은 공기와 적은 연료가 필요하며, 발생기는 더 간단하고 덜 정밀한 제어가 필요합니다. 고온 가스 발생기는 더 복잡하고 더 많은 연료를 소비하여 운영 비용을 증가시킵니다.

안전 및 인화성

이것은 중요한 차이점입니다. 고온 발열 가스는 높은 CO 및 H2 함량으로 인해 인화성이 있고 유독합니다. 세심한 취급, 강력한 환기 및 안전 연동 장치가 필요합니다. 가연성 함량이 매우 낮은 저온 가스는 취급하기에 훨씬 안전합니다.

숨겨진 위험: 수증기

발생기에서 나오는 원시 가스는 수증기(H2O)로 포화되어 있으며, 이는 고온에서 강철에 대해 매우 산화적입니다. 분위기가 보호 기능을 하려면 먼저 냉각되어 이 수증기의 대부분을 응축 및 제거해야 합니다. 가스를 적절하게 건조하지 못하는 것은 열처리 주기 실패의 일반적인 원인입니다.

귀하의 공정을 위한 올바른 선택

귀하의 재료와 공정 목표가 올바른 분위기를 선택하는 궁극적인 지침입니다.

저탄소강의 풀림 또는 경납땜에 중점을 두는 경우: 우수한 환원 특성으로 산화를 방지하기 위해 적절하게 건조된 고온 발열 가스를 사용하십시오.
구리와 같은 비철금속의 풀림에 중점을 두는 경우: 비용 효율성과 충분한 보호 간의 탁월한 균형을 위해 저온 발열 가스를 사용하십시오.
중탄소-고탄소강 처리에 중점을 두는 경우: 두 발열 분위기 모두 탈탄성을 가질 수 있으므로 매우 주의해야 합니다. 이러한 재료의 경우 내열성 분위기(endothermic atmosphere)가 종종 더 좋고 더 정밀하게 제어되는 선택입니다.
운영 비용 및 안전 위험 최소화에 중점을 두는 경우: 제한된 보호 능력이 금속에 적합하다면 저온 발열 가스가 우수한 선택입니다.

궁극적으로, 노 분위기의 특정 화학 성분을 이해하는 것은 일관되고 고품질의 결과를 얻을 수 있도록 힘을 실어줍니다.

요약표:

특성	고온 발열 가스	저온 발열 가스
조성	N2=71.5%, CO=10.5%, H2=12.5%, CO2=5%, CH4=0.5%	N2=86.8%, CO2=10.5%, CO=1.5%, H2=1.2%
보호 수준	높음 (환원성)	낮음 (불활성)
응용 분야	저탄소강의 풀림, 정상화, 경납땜	구리의 광휘 풀림, 비용 효율적인 공정
비용 및 안전	비용 높음, 인화성, 유독성	비용 낮음, 취급 안전함

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