一ทําไมตู้รักษาความร้อนต้องทนต่ออุณหภูมิสูง?
ตู้บําบัดความร้อนเป็นอุปกรณ์หลักในการขนชิ้นงานสําหรับการทําความร้อน, การรักษาความร้อน, การทําความเย็นและกระบวนการอื่น ๆความทนทานต่ออุณหภูมิสูงของมันถูกกําหนดโดยความต้องการหลักและตําแหน่งการทํางานของกระบวนการรักษาความร้อนสาเหตุเฉพาะอย่างยิ่งคือ:
1ความต้องการสภาพแวดล้อมอุณหภูมิสูงของกระบวนการรักษาความร้อน
กระบวนการหลักของการรักษาความร้อน (เช่นการดับ, การเผา, การปกติ, การปรับปรุง, ฯลฯ) ต้องดําเนินการในสภาพแวดล้อมอุณหภูมิสูง เช่น:
อุณหภูมิการดับของวัสดุเหล็กมักจะอยู่ที่ 800 ~ 1200 °C (เช่น อุณหภูมิการดับของเหล็กคาร์บอนกลางอยู่ที่ประมาณ 840 °Cและอุณหภูมิการหมักของเหล็กความเร็วสูงสามารถถึง 1220 °C);
อุณหภูมิการรักษาสารละลายของเหล็กสลัดอลูมิเนียมประมาณ 500 ~ 600 °C
อุณหภูมิกระบวนการของการรักษาความร้อนด้วยระยะว่าง, การคาร์บูไรส์, เป็นต้น
ถังต้องสัมผัสโดยตรงกับเตาอบหรือสื่ออุณหภูมิสูง หากวัสดุไม่ทนต่ออุณหภูมิสูง มันจะออกซิเดน, ทํานุ่ม, ปรับปรุง หรือแม้กระทั่งละลายเร็วทําให้ชิ้นงานตก, การล้มเหลวของกระบวนการหรือความเสียหายของอุปกรณ์
2ความต้องการความมั่นคงสําหรับพัสดุการทํางาน
น้ําหนักของชิ้นงานในอุณหภูมิสูงจะใช้ภาระต่อเนื่องบนตู้หากความแข็งแรงของวัสดุทาบลดลงอย่างสําคัญกับการเพิ่มอุณหภูมิ (เช่นการลดความแข็งแรงของเหล็กธรรมดาที่เกิดขึ้นทันที มากกว่า 400 °C), การล่มสลายของโครงสร้างอาจเกิดขึ้น ส่งผลให้ชิ้นงานถูกทิ้งหรืออุบัติเหตุความปลอดภัย
ตัวอย่างเช่น ในเตาบําบัดความร้อนแบบต่อเนื่อง ตะกร้าต้องเคลื่อนย้ายไปกลับกับสายพานขนส่งเป็นเวลานานความต้านทานในการลอยที่อุณหภูมิสูง (ความสามารถของวัสดุที่จะปรับปรุงช้า ๆ ภายใต้ภาระคงที่) เป็นกุญแจในการรับประกันความมั่นคง.
3ความต้องการต่อต้านการออกซิเดนและความต้านทานต่อการกัดกร่อน
ในสภาพแวดล้อมอุณหภูมิสูง, ไอน้ําออกซิเจนในอากาศ, ก๊าซป้องกันในเตาอบ (เช่น CO, CO2 ในบรรยากาศการคาร์บิวเรชั่น)น้ํามัน) จะปฏิกิริยาทางเคมีกับวัสดุของตู้ผลลัพธ์คือการเปลือกของเกลือออกไซด์และการสร้างเหมืองกัด
กล่องอ๊อกไซด์ที่ถอนเปลือกอาจทําให้ผิวของชิ้นงานปนเปื้อนหรือปิดท่อในเตาอบ และการกัดท่อจะทําให้ความแข็งแรงของตู้อ่อนแอวัสดุที่ทนต่ออุณหภูมิสูง (เช่นสแตนเลสและเหล็กเหล็กผสมที่มีฐานนิกเคิล) โดยปกติจะมีความมั่นคงของฟิล์มป้องกันสารออกซิเดนต์และความทนทานต่อการกัดกร่อนที่ดีกว่า.
4ความต้องการทางเศรษฐกิจในการนําไปใช้ใหม่
การรักษาความร้อนเป็นกระบวนการชุด และทรายะต้องใส่และออกซ้ํา ๆเตาอบอุณหภูมิสูงถ้าวัสดุไม่ทนต่ออุณหภูมิสูง การเปลี่ยนเตาบ่อย ๆ จะเพิ่มต้นทุนการผลิต (เช่นเวลาหยุดทํางานและต้นทุนของใช้)
ตัวอย่างเช่น ตู้ที่ทําจากเหล็กคาร์บอนธรรมดา สามารถถูกใช้ทิ้งได้ หลังจากหลายร้อยวัฏจักรอุณหภูมิสูง ในขณะที่ตู้เหล็กสแตนเลสที่ทนอุณหภูมิสูง สามารถใช้ได้เป็นหมื่นๆ ครั้งด้วยค่าใช้จ่ายรวมที่ต่ํากว่า.
二ภูมิอุณหภูมิสูงสุดที่ตู้รักษาความร้อนสามารถทนได้คืออะไร?
อุณหภูมิสูงสุดที่ตู้สามารถทนได้ขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุและส่วนประกอบเฉพาะ. ระยะอุณหภูมิของวัสดุทั่วไปคือดังนี้:
กรณีสุดยอดในกรณีพิเศษ
ตู้สแตนเลสอากาศระดับอุณหภูมิสูง: ใช้สแตนเลสเนคเกิลที่มีระดับคริสตัลเดียว (เช่น Rene N5 ที่ NASA พัฒนา)ที่สามารถใช้ในการใช้งานระยะสั้นในอุณหภูมิที่สูงกว่า 1400 °C และใช้ในการรักษาความร้อนอุณหภูมิสูงสุดของส่วนประกอบของเครื่องบินแต่ค่าใช้จ่ายมันสูงมาก
ธารพัดจากวัสดุประกอบ เช่น กระดูกโลหะ + การเคลือบเซรามิก (เช่นการเคลือบ ZrO2)สามารถทนอุณหภูมิมากกว่า 1500 °C ผ่านการออกแบบ gradient และใช้ในสภาพการทํางานที่รุนแรง (เช่นการแปรรูปวัสดุนิวเคลียร์).
三ปัจจัยอื่น ๆ ที่มีผลต่อการความทนทานต่ออุณหภูมิสูงของตู้
อัตราการทําความร้อนและเวลาการปิด:
การทําความร้อนอย่างรวดเร็ว (เช่นการทําความร้อนมากกว่า 50 °C ต่อนาที) จะเพิ่มความเครียดทางความร้อนของวัสดุและอาจทําให้แตกการกันความร้อนระยะยาว (เช่นการใช้ต่อเนื่องนานกว่า 10 ชั่วโมง) จะเร่งการเคลื่อนไหวของวัสดุ.
บรรยากาศ:
การลดบรรยากาศ (เช่น H2), บรรยากาศการคาร์บิวาริซ (เช่น CO) หรือบรรยากาศที่มีซัลฟ์เฟอร์จะลดความต้านทานอุณหภูมิจริงของตู้Inconel 601 สามารถทน 1250 °C ในออกซิเจนบริสุทธิ์แต่อาจลดลงต่ํากว่า 1100 °C ในบรรยากาศที่มีซัลฟูร์
สภาพผิว:
ถ้ามีน้ํามันและปูนสะสมบนพื้นผิวของตู้, จุดร้อนท้องถิ่นจะเกิด, เร่งการทําลายของวัสดุ. การทําความสะอาดพื้นผิวเป็นประจําสามารถยืดอายุการใช้งาน.
4วิธีการเลือกตู้ทนอุณหภูมิสูง?
สะสมวัสดุตามอุณหภูมิกระบวนการ:
ถ้าอุณหภูมิกระบวนการ ≤ 1000°C สามารถเลือกเหล็กไร้ขัด 310S;
ถ้าอุณหภูมิ 1000 ~ 1300 °C, สายสลัดที่มีเนื้อหาจากนิกเกิล (เช่น Inconel 601) หรือสายสลัดเหล็ก-โครมিয়াম-อลูมิเนียมเป็นตัวเลือก;
สถานการณ์อุณหภูมิสูงสุด (> 1300 °C) จําเป็นต้องใช้วัสดุเซรามิก, กราฟิต หรือวัสดุประกอบ
พิจารณาจํานวนวงจรและภาระ:
สถานการณ์ภาระสูงและความถี่สูง (เช่นสายการผลิตต่อเนื่อง) จําเป็นต้องมีวัสดุที่มีความแข็งแรงในการเคลื่อนไหวสูง (เช่น Inconel 718)
มุ่งเน้นการประกอบประสิทธิภาพในราคาและค่ารักษา
กระเบื้องเซรามิกมีต้นทุนสูง แต่มีอายุยืนยาว และไม่ต้องการการบํารุงรักษาบ่อย; กระเบื้องโลหะมีต้นทุนต่ํากว่า แต่ต้องการการตรวจสอบเป็นประจําสําหรับการออกซิเดชั่นและการปรับปรุง
จากการวิเคราะห์ด้านบน มันสามารถเห็นได้ว่าความทนทานต่ออุณหภูมิสูง เป็นผลงานหลักของตู้การบําบัดความร้อนและอุณหภูมิขีดจํากัดของมันถูกกําหนดโดยการออกแบบทางวิทยาศาสตร์ของวัสดุในการใช้งานจริง, มันจําเป็นต้องเลือกอย่างครบวงจรสภาพกระบวนการ, ประหยัดและความน่าเชื่อถือ.
一ทําไมตู้รักษาความร้อนต้องทนต่ออุณหภูมิสูง?
ตู้บําบัดความร้อนเป็นอุปกรณ์หลักในการขนชิ้นงานสําหรับการทําความร้อน, การรักษาความร้อน, การทําความเย็นและกระบวนการอื่น ๆความทนทานต่ออุณหภูมิสูงของมันถูกกําหนดโดยความต้องการหลักและตําแหน่งการทํางานของกระบวนการรักษาความร้อนสาเหตุเฉพาะอย่างยิ่งคือ:
1ความต้องการสภาพแวดล้อมอุณหภูมิสูงของกระบวนการรักษาความร้อน
กระบวนการหลักของการรักษาความร้อน (เช่นการดับ, การเผา, การปกติ, การปรับปรุง, ฯลฯ) ต้องดําเนินการในสภาพแวดล้อมอุณหภูมิสูง เช่น:
อุณหภูมิการดับของวัสดุเหล็กมักจะอยู่ที่ 800 ~ 1200 °C (เช่น อุณหภูมิการดับของเหล็กคาร์บอนกลางอยู่ที่ประมาณ 840 °Cและอุณหภูมิการหมักของเหล็กความเร็วสูงสามารถถึง 1220 °C);
อุณหภูมิการรักษาสารละลายของเหล็กสลัดอลูมิเนียมประมาณ 500 ~ 600 °C
อุณหภูมิกระบวนการของการรักษาความร้อนด้วยระยะว่าง, การคาร์บูไรส์, เป็นต้น
ถังต้องสัมผัสโดยตรงกับเตาอบหรือสื่ออุณหภูมิสูง หากวัสดุไม่ทนต่ออุณหภูมิสูง มันจะออกซิเดน, ทํานุ่ม, ปรับปรุง หรือแม้กระทั่งละลายเร็วทําให้ชิ้นงานตก, การล้มเหลวของกระบวนการหรือความเสียหายของอุปกรณ์
2ความต้องการความมั่นคงสําหรับพัสดุการทํางาน
น้ําหนักของชิ้นงานในอุณหภูมิสูงจะใช้ภาระต่อเนื่องบนตู้หากความแข็งแรงของวัสดุทาบลดลงอย่างสําคัญกับการเพิ่มอุณหภูมิ (เช่นการลดความแข็งแรงของเหล็กธรรมดาที่เกิดขึ้นทันที มากกว่า 400 °C), การล่มสลายของโครงสร้างอาจเกิดขึ้น ส่งผลให้ชิ้นงานถูกทิ้งหรืออุบัติเหตุความปลอดภัย
ตัวอย่างเช่น ในเตาบําบัดความร้อนแบบต่อเนื่อง ตะกร้าต้องเคลื่อนย้ายไปกลับกับสายพานขนส่งเป็นเวลานานความต้านทานในการลอยที่อุณหภูมิสูง (ความสามารถของวัสดุที่จะปรับปรุงช้า ๆ ภายใต้ภาระคงที่) เป็นกุญแจในการรับประกันความมั่นคง.
3ความต้องการต่อต้านการออกซิเดนและความต้านทานต่อการกัดกร่อน
ในสภาพแวดล้อมอุณหภูมิสูง, ไอน้ําออกซิเจนในอากาศ, ก๊าซป้องกันในเตาอบ (เช่น CO, CO2 ในบรรยากาศการคาร์บิวเรชั่น)น้ํามัน) จะปฏิกิริยาทางเคมีกับวัสดุของตู้ผลลัพธ์คือการเปลือกของเกลือออกไซด์และการสร้างเหมืองกัด
กล่องอ๊อกไซด์ที่ถอนเปลือกอาจทําให้ผิวของชิ้นงานปนเปื้อนหรือปิดท่อในเตาอบ และการกัดท่อจะทําให้ความแข็งแรงของตู้อ่อนแอวัสดุที่ทนต่ออุณหภูมิสูง (เช่นสแตนเลสและเหล็กเหล็กผสมที่มีฐานนิกเคิล) โดยปกติจะมีความมั่นคงของฟิล์มป้องกันสารออกซิเดนต์และความทนทานต่อการกัดกร่อนที่ดีกว่า.
4ความต้องการทางเศรษฐกิจในการนําไปใช้ใหม่
การรักษาความร้อนเป็นกระบวนการชุด และทรายะต้องใส่และออกซ้ํา ๆเตาอบอุณหภูมิสูงถ้าวัสดุไม่ทนต่ออุณหภูมิสูง การเปลี่ยนเตาบ่อย ๆ จะเพิ่มต้นทุนการผลิต (เช่นเวลาหยุดทํางานและต้นทุนของใช้)
ตัวอย่างเช่น ตู้ที่ทําจากเหล็กคาร์บอนธรรมดา สามารถถูกใช้ทิ้งได้ หลังจากหลายร้อยวัฏจักรอุณหภูมิสูง ในขณะที่ตู้เหล็กสแตนเลสที่ทนอุณหภูมิสูง สามารถใช้ได้เป็นหมื่นๆ ครั้งด้วยค่าใช้จ่ายรวมที่ต่ํากว่า.
二ภูมิอุณหภูมิสูงสุดที่ตู้รักษาความร้อนสามารถทนได้คืออะไร?
อุณหภูมิสูงสุดที่ตู้สามารถทนได้ขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุและส่วนประกอบเฉพาะ. ระยะอุณหภูมิของวัสดุทั่วไปคือดังนี้:
กรณีสุดยอดในกรณีพิเศษ
ตู้สแตนเลสอากาศระดับอุณหภูมิสูง: ใช้สแตนเลสเนคเกิลที่มีระดับคริสตัลเดียว (เช่น Rene N5 ที่ NASA พัฒนา)ที่สามารถใช้ในการใช้งานระยะสั้นในอุณหภูมิที่สูงกว่า 1400 °C และใช้ในการรักษาความร้อนอุณหภูมิสูงสุดของส่วนประกอบของเครื่องบินแต่ค่าใช้จ่ายมันสูงมาก
ธารพัดจากวัสดุประกอบ เช่น กระดูกโลหะ + การเคลือบเซรามิก (เช่นการเคลือบ ZrO2)สามารถทนอุณหภูมิมากกว่า 1500 °C ผ่านการออกแบบ gradient และใช้ในสภาพการทํางานที่รุนแรง (เช่นการแปรรูปวัสดุนิวเคลียร์).
三ปัจจัยอื่น ๆ ที่มีผลต่อการความทนทานต่ออุณหภูมิสูงของตู้
อัตราการทําความร้อนและเวลาการปิด:
การทําความร้อนอย่างรวดเร็ว (เช่นการทําความร้อนมากกว่า 50 °C ต่อนาที) จะเพิ่มความเครียดทางความร้อนของวัสดุและอาจทําให้แตกการกันความร้อนระยะยาว (เช่นการใช้ต่อเนื่องนานกว่า 10 ชั่วโมง) จะเร่งการเคลื่อนไหวของวัสดุ.
บรรยากาศ:
การลดบรรยากาศ (เช่น H2), บรรยากาศการคาร์บิวาริซ (เช่น CO) หรือบรรยากาศที่มีซัลฟ์เฟอร์จะลดความต้านทานอุณหภูมิจริงของตู้Inconel 601 สามารถทน 1250 °C ในออกซิเจนบริสุทธิ์แต่อาจลดลงต่ํากว่า 1100 °C ในบรรยากาศที่มีซัลฟูร์
สภาพผิว:
ถ้ามีน้ํามันและปูนสะสมบนพื้นผิวของตู้, จุดร้อนท้องถิ่นจะเกิด, เร่งการทําลายของวัสดุ. การทําความสะอาดพื้นผิวเป็นประจําสามารถยืดอายุการใช้งาน.
4วิธีการเลือกตู้ทนอุณหภูมิสูง?
สะสมวัสดุตามอุณหภูมิกระบวนการ:
ถ้าอุณหภูมิกระบวนการ ≤ 1000°C สามารถเลือกเหล็กไร้ขัด 310S;
ถ้าอุณหภูมิ 1000 ~ 1300 °C, สายสลัดที่มีเนื้อหาจากนิกเกิล (เช่น Inconel 601) หรือสายสลัดเหล็ก-โครมিয়াম-อลูมิเนียมเป็นตัวเลือก;
สถานการณ์อุณหภูมิสูงสุด (> 1300 °C) จําเป็นต้องใช้วัสดุเซรามิก, กราฟิต หรือวัสดุประกอบ
พิจารณาจํานวนวงจรและภาระ:
สถานการณ์ภาระสูงและความถี่สูง (เช่นสายการผลิตต่อเนื่อง) จําเป็นต้องมีวัสดุที่มีความแข็งแรงในการเคลื่อนไหวสูง (เช่น Inconel 718)
มุ่งเน้นการประกอบประสิทธิภาพในราคาและค่ารักษา
กระเบื้องเซรามิกมีต้นทุนสูง แต่มีอายุยืนยาว และไม่ต้องการการบํารุงรักษาบ่อย; กระเบื้องโลหะมีต้นทุนต่ํากว่า แต่ต้องการการตรวจสอบเป็นประจําสําหรับการออกซิเดชั่นและการปรับปรุง
จากการวิเคราะห์ด้านบน มันสามารถเห็นได้ว่าความทนทานต่ออุณหภูมิสูง เป็นผลงานหลักของตู้การบําบัดความร้อนและอุณหภูมิขีดจํากัดของมันถูกกําหนดโดยการออกแบบทางวิทยาศาสตร์ของวัสดุในการใช้งานจริง, มันจําเป็นต้องเลือกอย่างครบวงจรสภาพกระบวนการ, ประหยัดและความน่าเชื่อถือ.
