質疑応答フォーラム

炉内雰囲気の露点はどのように計測しますか。また、ほとんどの熱処理用途で、この炉内雰囲気の露点が雰囲気の品質を左右する最大の要因になるのはなぜですか。

露点(または雰囲気の湿度)は、湿度計を使用して計測します。従来の手動タイプでは、収縮原理に基づき、手動でサンプルを取り出してテスト装置のチャンバーに表れる霧の温度を目視で記録する必要があります。露点のデジタル読み出しが可能で、データログに記録可能な最近の連続監視装置を使用することもできます。

露点は、雰囲気の効果が低減するかどうかを左右するため(これは、水素含有量、温度、時間など他の要因は変化ないと仮定しています)、監視し制御するために必要な、雰囲気の最も重要な特性になります。また、露点は、処理される合金の脱炭および酸化に影響する要因の 1 つにもなります。

窒素/水素の雰囲気システムを実装する際に、注意する必要のある注意事項、または実行する必要のある手順は何でしょうか。

可燃性ガスを含む雰囲気に関する NFPA 86 によって推奨される安全手順のすべては、窒素/水素のシステムでも順守します。熱処理炉での可燃性ガスの適切な導入および除去に関する手順は、NFPA 86 に詳細が示されています。また、水素供給用のタンクトレーラーおよび低温タンクに関する特定保安距離要件があります。

また、すべての混合および流量制御システムについては、安全インターロックおよびパージ要件に関する NFPA ガイドラインに従う必要があります。遵守の必要ある安全規準を特定するためにサポートが必要な場合、お問い合わせいただくか、または 800-654-4567(コード 688)までお電話ください。

幅 約 60 cm の焼結ベルト炉で、 2500 scfh の吸熱ガス雰囲気を使用している場合、窒素/水素のシステムに関する適切な流量および雰囲気組成をどのように判別したらよいでしょうか。

粉末金属の焼結およびろう付けに使用するベルト炉など、開口型のベルト炉に必要な運転流量は、炉の入口と出口の断面積に大きく依存しています。炉の長さまたは内容積には、左右されません。炉が雰囲気によって満たされた後、炉内の雰囲気の速度および炉から出る雰囲気の速度は、流量を断面積で割ることによって判別できます。

通常、蒸気および潤滑油蒸気を炉から押し出すのに十分な速度が必要であり、空気(酸素)が炉に入り込むのを防ぐために十分な速度も必要です。流量の一般的な目安として、扉の開きが約 8 cm 未満の場合、ベルト幅 3 cm ごとに約 75~85 scfh です。性能のよいリークフリーの約 60cm ベルト炉の場合、合計の流量が約 1800~2000 scfh で十分に運転できます。

重要なこととして、最適な流量があることにも注意してください。最適な流量を超えると乱流が発生し、開口部でベンチュリ効果が発生する可能性があります。これは、より多くの空気を炉内へ取り込んでしまうことによって、状況を悪化させる可能性があります。Air Products アプリケーションエンジニアは、お客様が最も効率よく運転できるように、最適な流量を測定するのを助けることができます。お問い合わせいただくか、または 800-654-4567(コード 688)までお電話ください。

通常、反応性金属をヘリウム雰囲気で冷却し、必要な冷却時間を最小限にしています。同等の冷却時間を実現できるヘリウム/アルゴン混合物はありますか。

高速な冷却速度が必要な場合、ほとんどの企業では、100 %のヘリウムを反応性金属用の雰囲気として、また冷却媒体として使用しています。しかし、数年前に、Air Products は、100 %のヘリウムから得られる冷却速度と同等、場合によってはそれを上回るヘリウムとアルゴン/窒素の混合物を開発しました。アルゴンは比較的低コストであるため、この混合物は、ガスの合計コストを大幅に削減できます。 

詳細については、Air Products のシニア主任研究員である Minfa Lin 博士によるこのテーマの技術論文を参照してください。この混合物、また Air Products が扱うその他の雰囲気や冷却技術についてさらにお調べになりたい方は、お問い合わせいただくか、または 800-654-4567(コード 688)までお電話ください。

青色、黒色、または茶色の焼結部品を使用しています。部品の色をどうしたら改良できますか。

焼結粉末金属の部品の変色は、加熱ソーンまたは冷却ゾーンで発生する酸化が原因です。さらに、高い露点または高レベルの酸素、あるいはその両方によって引き起こされる場合もあります。雰囲気における酸素と露点分析と合わせて酸化の性質と程度を入念に調べることによって、酸化の原因と場所を突き止めることができます。出口から空気が入り込むために最後の冷却ゾーンで酸化が発生している場合、冷却ゾーンへの窒素流量を増加することにより、酸素含量を下げることができます。また、窒素をカーテンとして使用すると、炉への空気の侵入を防ぐのに役立ちます。

この件について、またその他のトラブルシューティング手法について追加のサポートが必要な場合、お問い合わせいただくか、または 800-654-4567(コード 688)までお電話ください。

冷却ゾーンで使用する必要のある窒素の量はどれくらいですか。

典型的な開口型のベルト炉の場合、総流量の 20 %の窒素を入口と出口の両方で取り込むことができます。加熱ゾーンには、混合ガス(窒素プラス水素)として約 60 %を使用できます。さらに注意を払う必要のある点として、雰囲気を炉から吸い出さないようにします。雰囲気は、静かに炉から押し出される必要があります。これは、排気フードとプラント内の補給空気の適切な設計および制御によって実現できます。お客様の運用に関する特定の雰囲気率の推奨事項については、お問い合わせいただくか、または 800-654-4567(コード 688)までお電話ください。

すでに優れた部材を適度な低コストで得られている場合、窒素ベースのシステムからどのような利点を得られますか。短所はありますか。

窒素ベースの雰囲気システムを使用することには、以下のような数多くの利点があります。

  • 天然ガスとおよびその関連発生装置のメンテナスから手離れること。
  • プロセスや材料要件に合うように雰囲気組成および流量を変更できる更なるフレキシビリティー。
  • 自動窒素パージ機能による更なる安全性。
  • 熱処理ガス発生装置やアンモニア分解装置の使用に関連した一酸化炭素、アンモニアなどの毒性成分の除去。
  • 効果を正確に抑えるために必要な水素の量の最小限化(窒素の露点が低いため)。
  • カーボンフットプリントの削減および一酸化炭素と二酸化炭素の排出量の大幅な削減。

お客様が複数の炉を所有する場合に、窒素ベースの雰囲気システムは概して経済的であることを念頭においてください。炉で雰囲気を供給、監視、および制御するために、追加のガスパイプや混合パネルが必要になります。

お客様の運転に窒素ベースのシステムが適切であるかどうかを確認するには、お問い合わせいただくか、または 800-654-4567(コード 688)までお電話ください。

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