La creazione di un'atmosfera riducente in un forno implica la comprensione dei principi della combustione incompleta e l'utilizzo di gas non ossidanti.
Questo processo comprende la regolazione del rapporto tra CO e CO2, l'utilizzo di gas di trasporto come azoto o argon e, talvolta, l'impiego di miscele di gas diretti di ammoniaca dissociata o di gas puri come N2, Ar e H2.
L'obiettivo principale è prevenire la corrosione dei metalli durante la ricottura e influenzare le proprietà dei prodotti ceramici durante la cottura.
4 passi chiave per creare un'atmosfera riducente in un forno
1. Comprensione dell'atmosfera endotermica controllabile
Combustione incompleta: L'atmosfera endotermica si forma dalla combustione incompleta di gas grezzo e aria, che è inferiore o uguale alla metà del fabbisogno teorico di aria.
Questo processo avviene a temperature elevate e sotto l'azione di un catalizzatore.
Apporto di calore esterno: Poiché la miscela stessa emette meno calore, è necessario un apporto di calore esterno per mantenere la reazione di combustione continua.
Potenziale di carbonio regolabile: Le quantità relative di CO e CO2, H2 e H2O, H2 e CH4 possono essere regolate variando il rapporto di miscelazione tra aria e gas grezzo, consentendo di controllare il potenziale di carbonio dell'atmosfera.
2. Utilizzo di gas di trasporto non ossidanti
Azoto o argon: Nella lavorazione dei metalli, i gas non ossidanti come l'azoto o l'argon sono utilizzati come gas di trasporto per diluire i gas riducenti, evitando la corrosione del metallo durante la ricottura.
Prodotti di combustione: L'atmosfera riducente si ottiene tipicamente utilizzando i prodotti di combustione dei combustibili e regolando il rapporto CO:CO2.
3. Miscele di gas dirette e altri metodi
Ammoniaca dissociata: Anche le miscele di gas diretti di ammoniaca dissociata possono creare un'atmosfera riducente.
Vuoto e gas puri: Anche l'utilizzo del vuoto o la miscelazione di gas puri come N2, Ar e H2 possono creare un'atmosfera riducente.
4. Effetti sui prodotti in metallo e ceramica
Ricottura dei metalli: Le atmosfere riducenti sono utilizzate nei forni di ricottura per alleviare le tensioni del metallo senza corroderlo.
Cottura della ceramica: Nella cottura della ceramica, un'atmosfera riducente può cambiare il colore degli smalti e dei corpi argillosi rimuovendo l'ossigeno dagli ossidi metallici e influenzando la presenza di ferro nell'argilla.
5. Tipi di forno e controllo dell'atmosfera
Forni a fuoco diretto: Nei forni a fuoco diretto è possibile un controllo limitato dell'atmosfera del forno, che è sufficiente per alcuni processi di trattamento termico a bassa temperatura.
Forni indiretti: Per processi più controllati, si utilizzano forni a fuoco indiretto, in cui l'impasto è separato dai gas di riscaldamento da una muffola o da tubi radianti e la camera di lavoro è alimentata con un'atmosfera preparata generata separatamente.
6. Tipi di atmosfera nei forni
Ossidanti, neutre e riducenti: I termini "ossidante", "neutro" e "riducente" sono spesso applicati alle atmosfere dei forni, a seconda delle reazioni specifiche richieste dal processo.
Comprendendo questi punti chiave, è possibile creare efficacemente un'atmosfera riducente in un forno, adatta alle esigenze specifiche dei processi di ricottura dei metalli o di cottura della ceramica.
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