窒素ガスは、主に不活性雰囲気の生成と維持のために炉で使用されます。この不活性雰囲気は、アニール、熱処理、ろう付けなどの様々なプロセスにとって極めて重要です。この不活性雰囲気は、金属処理の加熱・冷却段階における酸化やその他の不要な化学反応の防止に役立ちます。
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不活性雰囲気の形成:不活性ガスである窒素は、炉内の酸素やその他の反応性ガスを置換するために使用されます。これは、金属の結晶構造を変化させて導電性を高める焼鈍などの工程で特に重要です。窒素の使用は、金属の品質を劣化させる酸化やその他の化学反応を防ぎ、金属の完全性を維持するのに役立ちます。
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炎の監視と安全性:窒素流量計は炉全体のガス流量を制御するために不可欠です。窒素流量計は火炎監視インターロックと連動し、可燃性ガスが炉内に流入しないようにします。この安全機構は爆発やその他の危険な事故を防止するために極めて重要です。誤作動や持続不可能な温度値の場合には、窒素をシステム内に迅速にパージして熱処理プロセスを自動的にシャットダウンし、安全性を高めます。
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大気制御:炉は、窒素、アルゴン、空気などのガスで構成される吸熱、発熱、濃縮雰囲気など、さまざまな雰囲気を作り出すことができます。これらの制御された雰囲気は、温度、電力、パイロットの状態を監視・制御するために不可欠である。多くの場合、窒素を使って条件を安定させる自動化システムによって、変動や緊急事態を検知し、迅速に対処することができる。
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パージと予熱:実際の加熱プロセスの前に、窒素を使用して炉をパージし、不安定または可燃性の環境につながる危険なガスを効果的に置換します。続いて、カーボンコンポジット対流ファンを使用して装入物を予熱し、本加熱プロセスの開始前に均一な温度分布を確保します。
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窒素消費量の削減:強制熱風循環炉では、窒素消費量の制御が難しい。窒素使用量を削減する戦略としては、炉の出入口の開口面積を最小化すること、パーティションやカーテンを使用して未使用空間を遮断すること、空気より軽く混合しにくい高温窒素層を自然に形成するように炉を設計することなどが挙げられ、これにより常時窒素補正の必要性を減らすことができる。
全体として、炉における窒素の使用は多面的であり、安全性、プロセス制御、最終製品の品質において重要な役割を果たす。不活性な特性を持つ窒素は、金属処理プロセスにおいて欠かすことのできないものであり、金属が安全に取り扱えるだけでなく、望ましい特性と完全性を維持することを保証します。
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