용광로에서 환원 분위기를 조성하려면 불완전 연소의 원리를 이해하고 비산화 가스를 사용해야 합니다.
이 프로세스에는 CO와 CO2의 비율 조정, 질소 또는 아르곤과 같은 운반 가스 사용, 때로는 해리된 암모니아 또는 N2, Ar, H2와 같은 순수 가스의 직접 가스 혼합물 사용이 포함됩니다.
주요 목표는 어닐링 중 금속 부식을 방지하고 소성 중 세라믹 제품의 특성에 영향을 미치는 것입니다.
용광로에서 환원 분위기를 조성하는 4가지 주요 단계
1. 흡열 제어 가능 분위기 이해
불완전 연소: 흡열 대기는 이론적 공기 요구량의 절반 이하인 원료 가스와 공기의 불완전 연소에 의해 형성됩니다.
이 과정은 고온에서 촉매의 작용으로 발생합니다.
외부 열 공급: 혼합물 자체의 열 방출량이 적기 때문에 지속적인 연소 반응을 유지하려면 외부 열 공급이 필요합니다.
조정 가능한 탄소 전위: 공기와 원료 가스의 혼합 비율을 변경하여 CO와 CO2, H2와 H2O, H2와 CH4의 상대적인 양을 조절할 수 있어 대기의 탄소 전위를 제어할 수 있습니다.
2. 비산화성 운반 가스 사용
질소 또는 아르곤: 금속 가공에서는 질소나 아르곤과 같은 비산화성 가스를 운반 가스로 사용하여 환원 가스를 희석하여 어닐링 중 금속 부식을 방지합니다.
연소 생성물: 환원 분위기는 일반적으로 연료의 연소 생성물을 사용하고 CO:CO2 비율을 조정하여 달성합니다.
3. 직접 가스 혼합물 및 기타 방법
해리 암모니아: 해리된 암모니아의 직접 가스 혼합물도 환원 분위기를 만들 수 있습니다.
진공 및 순수 가스: 진공을 사용하거나 N2, Ar, H2와 같은 순수 가스를 혼합하면 환원 분위기를 조성할 수 있습니다.
4. 금속 및 세라믹 제품에 미치는 영향
금속 어닐링: 환원 분위기는 금속을 부식시키지 않고 금속 응력을 완화하기 위해 어닐링 용광로에서 사용됩니다.
세라믹 소성: 세라믹 소성에서 환원 분위기는 금속 산화물에서 산소를 제거하고 점토 내 철의 존재에 영향을 주어 유약과 점토 본체의 색을 변화시킬 수 있습니다.
5. 용광로 유형 및 분위기 제어
직접 소성로: 직화로에서는 용광로 분위기를 제한적으로만 제어할 수 있어 일부 저온 열처리 공정에 적합합니다.
간접 용광로: 보다 제어된 공정을 위해 머플 또는 복사 튜브를 통해 스톡을 가열 가스로부터 분리하고 작업 챔버에 별도로 생성된 준비된 대기를 공급하는 간접 용광로가 사용됩니다.
6. 용광로의 분위기 유형
산화, 중성 및 환원: '산화', '중성', '환원'이라는 용어는 공정에 필요한 특정 반응에 따라 용광로 분위기에 적용되는 경우가 많습니다.
이러한 핵심 사항을 이해하면 금속 어닐링 또는 세라믹 소성 공정의 특정 요구 사항에 맞게 용광로에서 환원 분위기를 효과적으로 조성할 수 있습니다.
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