উচ্চ তাপমাত্রা চুল্লি: প্রকার, উপাদান এবং তাপ নকশা

A উচ্চ তাপমাত্রা চুল্লি শুধুমাত্র তার সর্বোচ্চ অপারেটিং তাপমাত্রা দ্বারা সংজ্ঞায়িত করা হয় না কিন্তু দ্বারা সম্পূর্ণ থার্মাল সিস্টেম - গরম করার উপাদান, নিরোধক প্যাকেজ, চেম্বার নির্মাণ এবং নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা - যা 1000 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে স্থায়ী তাপমাত্রায় নির্ভরযোগ্যভাবে এবং সুনির্দিষ্ট তাপমাত্রার অভিন্নতার সাথে কাজ করতে হবে . মৌলিক প্রকৌশল চ্যালেঞ্জ হল যে এই তাপমাত্রায়, প্রচলিত উপকরণগুলি দ্রুত ব্যর্থ হয়: নিকেল-ক্রোমিয়াম গরম করার উপাদানগুলি অক্সিডাইজ করে এবং ঝিমিয়ে যায়, অ্যালুমিনা-সিলিকেট ফায়ারব্রিক বৈদ্যুতিকভাবে পরিবাহী হয়ে ওঠে এবং থার্মোকলগুলি ক্রমাঙ্কন থেকে সরে যায়। একটি নির্দিষ্ট প্রক্রিয়ার জন্য একটি উচ্চ তাপমাত্রার চুল্লির নির্বাচন - তা 1600 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে সিরামিক সিন্টারিং, 1200 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে ধাতব তাপ চিকিত্সা, বা 1800 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে উপাদান পরীক্ষা - প্রয়োজনীয় তাপমাত্রার সিলিং, চেম্বারের বায়ুমণ্ডল, অনুমতিযোগ্য দূষণের মাত্রা এবং চক্রের ফ্রিকোয়েন্সিগুলির মধ্যে ইন্টারপ্লে দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়৷ গরম করার উপাদান উপাদান চুল্লি এর ক্ষমতা প্রাথমিক নির্ধারক, সঙ্গে 1200°C থেকে 1550°C রেঞ্জে আধিপত্যকারী সিলিকন কার্বাইড উপাদান, 1500°C থেকে 1800°C জুড়ে মলিবডেনাম ডিসিলিসাইড উপাদান এবং প্রতিরক্ষামূলক বায়ুমণ্ডল বা ভ্যাকুয়ামের অধীনে 1800°C এর বেশি তাপমাত্রার জন্য প্রয়োজনীয় গ্রাফাইট বা টংস্টেন উপাদান .

গরম করার উপাদান এবং তাদের অপারেটিং খাম

গরম করার উপাদান হল এমন একটি উপাদান যা বৈদ্যুতিক শক্তিকে তাপে রূপান্তর করে এবং এটিকে কাজের চাপে স্থানান্তরিত করে এবং এর উপাদান বৈশিষ্ট্যগুলি সর্বাধিক তাপমাত্রা, বায়ুমণ্ডলের সামঞ্জস্য এবং চুল্লির পরিষেবা জীবনকে সংজ্ঞায়িত করে। উপাদান উপাদানের অবশ্যই একটি উচ্চ গলনাঙ্ক, অপারেটিং তাপমাত্রায় ভাল অক্সিডেশন প্রতিরোধের, তার নিজের ওজনকে সমর্থন করার জন্য পর্যাপ্ত গরম শক্তি এবং একটি অনুমানযোগ্য বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের থাকতে হবে যা উপাদানটির পরিষেবা জীবনের উপর অগ্রহণযোগ্যভাবে বয়সী হয় না। নীচের টেবিলটি বাণিজ্যিকভাবে উল্লেখযোগ্য উচ্চ তাপমাত্রা গরম করার উপাদানগুলিকে তাদের ব্যবহারিক অপারেটিং রেঞ্জ এবং সীমাবদ্ধতার সাথে মানচিত্র করে।

সিলিকন কার্বাইড উপাদানগুলি 1200°C থেকে 1550°C রেঞ্জের জন্য উচ্চ তাপমাত্রার চুল্লি শিল্পের কাজের ঘোড়া কারণ তারা বায়ু এবং নিরপেক্ষ বায়ুমণ্ডলে খরচ, প্রাপ্যতা এবং কর্মক্ষমতার একটি অনুকূল ভারসাম্য অফার করে৷ উপাদানগুলি উচ্চ তাপমাত্রায় সিলিকন কার্বাইড শস্য পুনঃক্রিস্টালাইজ করে তৈরি করা হয়, একটি স্ব-বন্ধনযুক্ত, ছিদ্রযুক্ত সিরামিক তৈরি করে যা বৈদ্যুতিকভাবে পরিবাহী। একটি SiC উপাদানের বৈদ্যুতিক প্রতিরোধ এর সেবা জীবন বৃদ্ধি পায় —বার্ধক্য নামক একটি ঘটনা—যেহেতু শস্যের সীমানা জারিত হয় এবং কার্যকর পরিবাহী ক্রস-সেকশন কমে যায়। জীবনের শেষের মানদণ্ড হল প্রাথমিক মান থেকে প্রতিরোধের 100% বৃদ্ধি, যে সময়ে উপাদানটি উপলব্ধ ভোল্টেজে তার রেট পাওয়ার আর সরবরাহ করতে পারে না। এই বার্ধক্যজনিত প্রভাবের জন্য ক্ষতিপূরণের জন্য ফার্নেস পাওয়ার সাপ্লাইকে ট্রান্সফরমারে ভোল্টেজ ট্যাপ দিয়ে ডিজাইন করা উচিত এবং অবশিষ্ট পরিষেবা জীবন ভবিষ্যদ্বাণী করার জন্য উপাদান প্রতিরোধের পর্যায়ক্রমে পর্যবেক্ষণ করা উচিত। বায়ুতে 1550 ডিগ্রি সেলসিয়াসে পরিচালিত একটি উপাদানের 2,000 থেকে 4,000 ঘন্টার পরিষেবা জীবন থাকতে পারে, যখন 1300 ডিগ্রি সেলসিয়াসে পরিচালিত একই উপাদান 10,000 ঘন্টা বা তার বেশি স্থায়ী হতে পারে, যা তাপমাত্রা এবং অক্সিডেশন হারের মধ্যে সূচকীয় সম্পর্ককে প্রতিফলিত করে।

নিরোধক সিস্টেম: তন্তুযুক্ত, ইট, এবং মাইক্রোপোরাস

একটি উচ্চ তাপমাত্রার চুল্লির নিরোধক ব্যবস্থা দুটি পরস্পর বিরোধী উদ্দেশ্য পরিবেশন করে: চেম্বার থেকে পরিবেশে তাপের ক্ষতি কমাতে, যার জন্য সর্বাধিক নিরোধক বেধ এবং ন্যূনতম তাপ পরিবাহিতা প্রয়োজন, এবং চুল্লির তাপীয় ভরকে ন্যূনতম করা, যা হিটিং এবং শীতল করার হার এবং চক্র প্রতি খরচ শক্তি নির্ধারণ করে। নিরোধক উপাদানের অপারেটিং তাপমাত্রায় কম তাপ পরিবাহিতা থাকতে হবে, তার নিজের ওজনকে সমর্থন করার জন্য পর্যাপ্ত গরম শক্তি এবং চুল্লির বায়ুমণ্ডল এবং কাজের চাপ থেকে উদ্ভূত যেকোনো উদ্বায়ী প্রজাতির প্রতিরোধ ক্ষমতা থাকতে হবে। উচ্চ তাপমাত্রা নিরোধক উপকরণের তিনটি প্রাথমিক শ্রেণি এবং তাদের প্রয়োগের সীমা নিম্নরূপ।

সিরামিক ফাইবার কম্বল এবং বোর্ড

অ্যালুমিনো-সিলিকেট সিরামিক ফাইবার, অ্যালুমিনা এবং সিলিকার মিশ্রণ গলিয়ে এবং ফাইবারাইজ করার মাধ্যমে উত্পাদিত হয়, উচ্চ তাপমাত্রার চুল্লিগুলির জন্য প্রভাবশালী নিরোধক উপাদান। 1400°C (শ্রেণীবিভাগ তাপমাত্রা) . ফাইবার একটি বাল্ক উল, একটি সুইড কম্বল, একটি ভ্যাকুয়াম-গঠিত বোর্ড, বা একটি ভেজা-গঠিত মডিউল হিসাবে তৈরি করা হয়। একটি 128 kg/m³ ঘনত্বের সিরামিক ফাইবার কম্বলের তাপ পরিবাহিতা 1000°C এ প্রায় 0.25 থেকে 0.35 W/m·K , যা একই তাপমাত্রায় একটি নিরোধক ফায়ারব্রিকের প্রায় এক-তৃতীয়াংশ থেকে অর্ধেক। ফাইবারস ইনসুলেশনের নিম্ন তাপীয় ভর-এর নির্দিষ্ট তাপ ক্ষমতা এর ঘনত্বের দ্বারা গুণিত হয়-একটি চুল্লিকে 30 থেকে 60 মিনিটের মধ্যে পরিবেষ্টিত থেকে 1200°C পর্যন্ত উত্তপ্ত করতে দেয়, সমতুল্য ক্ষমতার একটি ইট-রেখাযুক্ত চুল্লির জন্য কয়েক ঘন্টার তুলনায়। ট্রেড-অফ হল যে সিরামিক ফাইবার ফ্লাক্স এবং ক্ষারীয় বাষ্প দ্বারা রাসায়নিক আক্রমণে ক্ষতির জন্য বেশি সংবেদনশীল, এবং ফাইবারের পৃষ্ঠটি তার শ্রেণিবিন্যাসের তাপমাত্রার উপরে দীর্ঘায়িত এক্সপোজারের পরে বিচ্ছিন্ন হয়ে পড়ে এবং ভঙ্গুর হয়ে যায়। 1400°C এর উপরে তাপমাত্রার জন্য, পলিক্রিস্টালাইন অ্যালুমিনা ফাইবার (PCW) 1600°C এর শ্রেণীবিভাগ তাপমাত্রার সাথে ব্যবহার করা হয়, উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি খরচে।

নিরোধক ফায়ারব্রিক (IFB)

নিরোধক ফায়ারব্রিকগুলি হল ছিদ্রযুক্ত, হালকা ওজনের অবাধ্য আকৃতি যা দাহ্য ছিদ্র-ফর্মার-করা করাত, পলিস্টাইরিন পুঁতি বা কার্বন-কে একটি অবাধ্য কাদামাটি বা অ্যালুমিনা বডিতে একত্রিত করে তৈরি করা হয় যা ফায়ারিংয়ের সময় পুড়ে যায়, বন্ধ ছিদ্রগুলির একটি নেটওয়ার্ক রেখে যায়। IFB-এর শ্রেণিবিন্যাস তাপমাত্রা 1260°C (গ্রেড 23) থেকে 1760°C (গ্রেড 32) পর্যন্ত হয়, অ্যালুমিনার পরিমাণ বৃদ্ধি পায় এবং তাপমাত্রার গ্রেডের সাথে ঘনত্ব বৃদ্ধি পায়। A গ্রেড 26 IFB (1430°C শ্রেণীবিভাগ, 45% অ্যালুমিনা) এর ঘনত্ব প্রায় 780 কেজি/মি³ এবং 1000°C এ 0.35 W/m·K তাপ পরিবাহিতা। ফাইবারের তুলনায় একটি ইটের আস্তরণের উচ্চ তাপীয় ভর মানে ধীরগতিতে উত্তাপ এবং শীতল হওয়া কিন্তু যান্ত্রিক অপব্যবহার, ঘর্ষণকারী বায়ুমণ্ডল বা ভারী ওয়ার্কপিসগুলির ঘন ঘন লোডিং এবং আনলোডের শিকার চুল্লিগুলির জন্য আরও বেশি স্থায়িত্ব প্রদান করে।

মাইক্রোপোরাস ইনসুলেশন

মাইক্রোপোরাস ইনসুলেশন হল সাব-মাইক্রন ফিউমড সিলিকা কণার একটি সংমিশ্রণ, একটি অপসিফায়ার (সাধারণত সিলিকন কার্বাইড বা টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইড) বিকিরণকারী তাপ স্থানান্তরকে ব্লক করতে এবং একটি শক্তিশালী ফাইবার। কম্প্যাক্টেড পাউডারের ছিদ্রের আকার বায়ুমণ্ডলীয় চাপে বায়ুর অণুগুলির গড় মুক্ত পথের চেয়ে ছোট, যা বায়বীয় পরিবাহিতাকে দমন করে এবং উপাদানটিকে কার্যকর তাপ পরিবাহিতা দেয়। 0.020 থেকে 0.030 W/m·K 800°C তাপমাত্রায় স্থির বাতাসের তাপ পরিবাহিতা থেকে কম। 1000°C থেকে 1100°C সর্বোচ্চ পরিসেবা তাপমাত্রা সহ মাইক্রোপোরাস প্যানেলগুলি গরম-মুখ সিরামিক ফাইবার বা ইটের আস্তরণের পিছনে একটি ব্যাকিং নিরোধক হিসাবে ব্যবহৃত হয় যাতে প্রদত্ত তাপ হ্রাসের জন্য মোট প্রাচীরের বেধ কম হয়। এগুলি বিশেষ করে এমন চুল্লিগুলিতে মূল্যবান যেখানে বাহ্যিক খামের মাত্রা বিদ্যমান অবকাঠামো দ্বারা সীমাবদ্ধ থাকে বা যেখানে সর্বনিম্ন সম্ভাব্য বাহ্যিক আবরণ তাপমাত্রা একটি নিরাপত্তা বা প্রক্রিয়া প্রয়োজন।

চেম্বার বায়ুমণ্ডল: বায়ু, নিষ্ক্রিয় গ্যাস, এবং ভ্যাকুয়াম অপারেশন

উচ্চ তাপমাত্রার চুল্লির ভিতরের বায়ুমণ্ডল রাসায়নিক পরিবেশ নির্ধারণ করে যেখানে গরম করার উপাদান, নিরোধক এবং কাজের চাপ কাজ করে। বায়ু অপারেশনের জন্য ডিজাইন করা একটি চুল্লিতে গরম করার উপাদান এবং নিরোধক রয়েছে যা তাপমাত্রায় প্রতিরক্ষামূলক, অনুগত অক্সাইড স্কেল তৈরি করে। উপাদান নির্বাচন এবং নিরোধক রসায়ন পরিবর্তন না করে একই চুল্লি একটি হ্রাসকারী বায়ুমণ্ডলে পরিচালনা করা যাবে না। তিনটি প্রাথমিক বায়ুমণ্ডল বিভাগ এবং তাদের প্রকৌশলগত প্রভাব হল:

• বায়ু (অক্সিডাইজিং): বেশিরভাগ পরীক্ষাগার এবং শিল্প চুল্লির জন্য ডিফল্ট বায়ুমণ্ডল। সিলিকন কার্বাইড এবং মলিবডেনাম ডিসিলিসাইড উপাদানগুলি তাদের পৃষ্ঠে একটি প্রতিরক্ষামূলক সিলিকা (SiO₂) কাচের স্তর তৈরি করে যা আরও জারণ সীমিত করে। সিরামিক ফাইবার এবং ফায়ারব্রিক নিরোধক সম্পূর্ণরূপে সামঞ্জস্যপূর্ণ। বায়ুমণ্ডলের অক্সিজেন উপাদান কাজের চাপ থেকে জৈব বাইন্ডার এবং দূষিত পদার্থের দহনকে সমর্থন করে, যা চুল্লি নিষ্কাশনের মাধ্যমে বের করা হয়।
• নিষ্ক্রিয় গ্যাস (নাইট্রোজেন, আর্গন): স্টেইনলেস স্টীল, টাইটানিয়াম এবং প্রতিক্রিয়াশীল ধাতুগুলির তাপ চিকিত্সায় সাধারণ কাজের চাপের অক্সিডেশন প্রতিরোধ করতে ব্যবহৃত হয়। নাইট্রোজেন হল আরও লাভজনক পছন্দ কিন্তু নির্দিষ্ট কিছু পদার্থের সাথে বিক্রিয়া করে: এটি টাইটানিয়াম পৃষ্ঠের উপর টাইটানিয়াম নাইট্রাইড তৈরি করে এবং এটি 1300°C এর উপরে সিলিকন-ভিত্তিক গরম করার উপাদানগুলির সাথে বিক্রিয়া করে সিলিকন নাইট্রাইড তৈরি করতে পারে, উপাদানটির প্রতিরোধ ক্ষমতা পরিবর্তন করে। সমস্ত ব্যবহারিক চুল্লি তাপমাত্রায় আর্গন সত্যই সমস্ত উপাদানের সাথে জড় এবং যখন নাইট্রোজেন রাসায়নিকভাবে কাজের চাপ বা চুল্লির অভ্যন্তরীণগুলির সাথে বেমানান হয় তখন নির্দিষ্ট করা হয়। গরম করার আগে অবশিষ্ট অক্সিজেন অপসারণের জন্য চুল্লিটি অবশ্যই পরিষ্কার করা উচিত, সাধারণত প্রয়োজন হয় 5 থেকে 10 চেম্বার ভলিউম এক্সচেঞ্জ গরম করার চক্র শুরু হওয়ার আগে নিষ্ক্রিয় গ্যাসের সাথে।
• ভ্যাকুয়াম: প্রতিক্রিয়াশীল ধাতু, সুপারঅ্যালয় এবং উন্নত সিরামিক প্রক্রিয়াকরণের জন্য সম্ভাব্য পরিচ্ছন্ন পরিবেশ প্রদান করে। প্রয়োজনীয় ভ্যাকুয়াম স্তর প্রয়োগের উপর নির্ভর করে: 10⁻² mbar একটি রুক্ষ ভ্যাকুয়াম বেশিরভাগ পদার্থের স্থূল জারণ রোধ করতে যথেষ্ট; 10⁻⁵ থেকে 10⁻⁶ mbar একটি উচ্চ ভ্যাকুয়াম এমন প্রক্রিয়াগুলির জন্য প্রয়োজন যেখানে এমনকি অক্সিজেন বা জলীয় বাষ্পের ট্রেস উপাদানের বৈশিষ্ট্যগুলিকে হ্রাস করবে। ভ্যাকুয়াম ফার্নেসের ফার্নেস হট জোনটি সাধারণত গ্রাফাইট অনুভূত নিরোধক এবং গ্রাফাইট গরম করার উপাদানগুলি থেকে তৈরি করা হয়, কারণ এই উপাদানগুলি খুব উচ্চ তাপমাত্রায় ভ্যাকুয়ামে স্থিতিশীল থাকে এবং কম বাষ্পের চাপ থাকে। ভ্যাকুয়াম পাম্পিং সিস্টেম - একটি রোটারি ভেন ব্যাকিং পাম্প, একটি রুট ব্লোয়ার এবং উচ্চ ভ্যাকুয়ামের জন্য একটি ডিফিউশন বা টার্বোমলিকুলার পাম্প নিয়ে গঠিত - প্রয়োজনীয় পাম্প-ডাউন সময় অর্জন করতে এবং গরম করার চক্রের সময় নিরোধক থেকে আউটগ্যাসিং লোড এবং কাজের চাপ সামলাতে মাপ করা আবশ্যক৷

তাপমাত্রা পরিমাপ এবং 1000 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে নিয়ন্ত্রণ

সঠিক তাপমাত্রা পরিমাপ হল প্রজননযোগ্য উচ্চ তাপমাত্রা প্রক্রিয়াকরণের ভিত্তি, এবং থার্মোকল হল প্রায় তাপমাত্রার জন্য প্রাথমিক সেন্সর বাতাসে 1700°C . উচ্চ তাপমাত্রার চুল্লিগুলিতে ব্যবহৃত থার্মোকলের প্রকারগুলি এবং তাদের প্রয়োগের সীমাগুলি হল টাইপ কে (ক্রোমেল-অ্যালুমেল, ক্রমাগত 1200 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত), টাইপ এস (প্ল্যাটিনাম বনাম প্ল্যাটিনাম-10% রোডিয়াম, 1450 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত), টাইপ বি (প্ল্যাটিনাম-6% প্ল্যাটিনাম-6% প্লাটিনাম, 3% প্লাটিনাম-6% রোডিয়াম। 1700°C একটানা), এবং টাইপ R (প্ল্যাটিনাম বনাম প্ল্যাটিনাম-13% রোডিয়াম, 1450°C পর্যন্ত একটানা)। টাইপ বি হল বাতাসে 1500°C থেকে 1700°C রেঞ্জের জন্য আদর্শ পছন্দ কারণ উভয় পায়ে রোডিয়ামের উপাদান রোডিয়াম স্থানান্তরকে কমিয়ে দেয়, যা উচ্চ তাপমাত্রায় টাইপ এস এবং টাইপ আর থার্মোকলের প্রাথমিক ড্রিফট মেকানিজম।

1700 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে, বা বায়ুমণ্ডল এবং ভ্যাকুয়াম হ্রাস করার ক্ষেত্রে যেখানে প্ল্যাটিনাম থার্মোকলগুলি দূষিত এবং ভ্রূণ হয়, অ-যোগাযোগ ইনফ্রারেড পাইরোমেট্রি প্রাথমিক পরিমাপ পদ্ধতি হিসাবে থার্মোকল প্রতিস্থাপন করে। একটি দ্বি-রঙের (অনুপাত) পাইরোমিটার দুটি ভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যে লক্ষ্য দ্বারা নির্গত তাপীয় বিকিরণ পরিমাপ করে এবং তীব্রতার অনুপাত থেকে তাপমাত্রা গণনা করে, যা নির্গততার তারতম্য এবং ধোঁয়া বা বাষ্পের কারণে অপটিক্যাল পথের ক্ষয় দ্বারা সৃষ্ট ত্রুটি দূর করে। পাইরোমিটারকে অবশ্যই একটি জানালা দিয়ে দেখতে হবে যা পরিমাপের তরঙ্গদৈর্ঘ্যে স্বচ্ছ - 1100°C পর্যন্ত তাপমাত্রার জন্য কোয়ার্টজ, 1800°C পর্যন্ত তাপমাত্রার জন্য নীলকান্তমণি, এবং বিশেষ প্রয়োগের জন্য জিঙ্ক সেলেনাইড বা ক্যালসিয়াম ফ্লোরাইড। জানালাটি অবশ্যই পরিষ্কার এবং ঘনীভূত মুক্ত রাখতে হবে, যা ইনফ্রারেড বিকিরণ শোষণ করবে এবং পরিমাপ করা তাপমাত্রা কম পড়তে পারে।

চুল্লি তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রক একটি ব্যবহার করে PID (আনুপাতিক-অখণ্ড-ডেরিভেটিভ) অ্যালগরিদম পরিমাপ করা তাপমাত্রা এবং সেটপয়েন্টের মধ্যে পার্থক্যের প্রতিক্রিয়া হিসাবে গরম করার উপাদানগুলিতে সরবরাহ করা শক্তিকে সংশোধন করতে। PID পরামিতিগুলিকে চুল্লির নির্দিষ্ট তাপীয় বৈশিষ্ট্যগুলির জন্য টিউন করতে হবে - তাপ ভর, গরম করার উপাদান প্রতিক্রিয়া সময় এবং তাপ হ্রাসের হার - সেটপয়েন্টে স্টার্টআপ বা দোলন ছাড়াই স্থিতিশীল নিয়ন্ত্রণ অর্জন করতে। একটি ভালভাবে টিউন করা চুল্লিটি কাজের অঞ্চল জুড়ে ±1°C থেকে ±5°C তাপমাত্রার অভিন্নতা বজায় রাখতে পারে, চুল্লির নকশা, উপাদান জোনিং এবং নিম্ন তাপমাত্রায় সংবহনশীল তাপ স্থানান্তরের জন্য একটি সঞ্চালন পাখার উপস্থিতির উপর নির্ভর করে। কাজের অঞ্চলের তাপমাত্রা অভিন্নতা প্রতি তাপমাত্রা সমীক্ষা (TUS) দ্বারা যাচাই করা হয় এএমএস 2750 (এয়ারস্পেস হিট ট্রিটমেন্টের জন্য) বা প্রযোজ্য প্রক্রিয়া স্পেসিফিকেশন অনুযায়ী, যেখানে একাধিক জরিপ থার্মোকলগুলি প্রক্রিয়া সেটপয়েন্টে তাপমাত্রা বন্টন ম্যাপ করার জন্য চুল্লিতে স্থাপন করা হয়।

পাওয়ার সাপ্লাই এবং কন্ট্রোল: থাইরিস্টর, ট্রান্সফরমার এবং এনার্জি এফিসিয়েন্সি

একটি উচ্চ তাপমাত্রার চুল্লির জন্য বৈদ্যুতিক পাওয়ার সাপ্লাই অবশ্যই উপাদান প্রতিরোধের বিস্তৃত পরিসর জুড়ে গরম করার উপাদানগুলিতে নিয়ন্ত্রিত শক্তি সরবরাহ করতে হবে, শুরুর সময় কম ঠান্ডা প্রতিরোধ থেকে অপারেটিং তাপমাত্রায় উচ্চ প্রতিরোধ পর্যন্ত, এবং তাদের পরিষেবা জীবনে সিলিকন কার্বাইড উপাদানগুলির বার্ধক্যের জন্য অবশ্যই দায়ী। শক্তি নিয়ন্ত্রণ একটি দ্বারা অর্জন করা হয় থাইরিস্টর (SCR) পাওয়ার কন্ট্রোলার যেটি ফেজ-অ্যাঙ্গেল ফায়ারিং বা বার্স্ট-ফায়ারিং (জিরো-ক্রস) নিয়ন্ত্রণ ব্যবহার করে উপাদানগুলিতে এসি পাওয়ার মডিউল করে। ফেজ-এঙ্গেল ফায়ারিং সূক্ষ্ম নিয়ন্ত্রণ রেজোলিউশন প্রদান করে এবং যেখানে চুল্লির তাপীয় প্রতিক্রিয়া সময় কম হয় সেখানে ব্যবহার করা হয়। বার্স্ট-ফায়ারিং এসি ওয়েভফর্মের সম্পূর্ণ চক্র চালু এবং বন্ধ করার মাধ্যমে শক্তি নিয়ন্ত্রণ করে, যা বৈদ্যুতিক শব্দ এবং হারমোনিক্স হ্রাস করে কিন্তু একটি মোটা নিয়ন্ত্রণ আউটপুট তৈরি করে। দুটি মোডের মধ্যে পছন্দ চুল্লির বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য এবং সাইটের পাওয়ার মানের প্রয়োজনীয়তার সংবেদনশীলতার উপর নির্ভর করে।

সিলিকন কার্বাইড এবং মলিবডেনাম ডিসিলিসাইড উপাদান চুল্লির জন্য, ক মাল্টি-ট্যাপ ট্রান্সফরমার শক্তি নিয়ন্ত্রক এবং উপাদানের মধ্যে interposed হয়. ট্রান্সফরমার সাপ্লাই ভোল্টেজকে কম ভোল্টেজে নামিয়ে দেয়—সাধারণত 10 থেকে 60 ভোল্ট—যা কম-প্রতিরোধের উপাদানগুলির প্রয়োজন হয়, এবং একাধিক ট্যাপ বার্ধক্যজনিত কারণে প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধির জন্য ক্ষতিপূরণ দেওয়ার জন্য উপাদানের জীবনের উপর ভোল্টেজ বাড়ানোর অনুমতি দেয়। ট্রান্সফরমারকে অবশ্যই সর্বাধিক ট্যাপ ভোল্টেজে সম্পূর্ণ লোড কারেন্টের জন্য রেট করা উচিত এবং অতিরিক্ত ভোল্টেজ ড্রপ এড়াতে এর প্রতিবন্ধকতা উপাদান লোডের সাথে মিলিত হওয়া আবশ্যক। 100 কিলোওয়াটের বেশি পাওয়ার রেটিং সহ বৃহৎ শিল্প চুল্লিগুলির জন্য, বিদ্যুতের বন্টন জোন করা হয় - চেম্বারটি স্বাধীনভাবে নিয়ন্ত্রিত হিটিং জোনে বিভক্ত, প্রতিটির নিজস্ব থার্মোকল, কন্ট্রোলার এবং পাওয়ার সাপ্লাই সহ - কাজের পরিমাণ জুড়ে প্রয়োজনীয় তাপমাত্রার অভিন্নতা অর্জন করতে।

তাপমাত্রা স্পেকট্রাম জুড়ে অ্যাপ্লিকেশন

শিল্পগুলিতে উচ্চ তাপমাত্রার চুল্লিগুলি অপরিহার্য যেখানে পছন্দসই উপাদান বৈশিষ্ট্যগুলি বিকাশের জন্য 1000°C এর উপরে নিয়ন্ত্রিত তাপমাত্রায় তাপ প্রক্রিয়াকরণ প্রয়োজন। প্রাথমিক প্রয়োগের বিভাগ এবং তাদের সাধারণ তাপমাত্রা পরিসীমা হল:

• সিরামিক সিন্টারিং (1200°C থেকে 1800°C): সিরামিক পাউডার কমপ্যাক্টের ঘনত্ব—অ্যালুমিনা, জিরকোনিয়া, সিলিকন নাইট্রাইড, সিলিকন কার্বাইড—সলিড-স্টেট ডিফিউশন বা তরল-ফেজ সিন্টারিং দ্বারা। চুল্লির বায়ুমণ্ডল (বায়ু, নাইট্রোজেন, ভ্যাকুয়াম) এবং তাপ প্রফাইল (তাপীকরণের হার, থাকার সময়, শীতল করার হার) লক্ষ্য ঘনত্ব, শস্যের আকার এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি অর্জনের জন্য গুরুত্বপূর্ণ। ইলেকট্রনিক্স, মেডিকেল ইমপ্লান্ট এবং আর্মারের জন্য উন্নত সিরামিকগুলি সুনির্দিষ্ট বায়ুমণ্ডল নিয়ন্ত্রণ সহ উচ্চ তাপমাত্রার চুল্লিগুলিতে সিন্টার করা হয়।
• ধাতব তাপ চিকিত্সা (1000°C থেকে 1350°C): টুল স্টিল, স্টেইনলেস স্টীল, নিকেল-ভিত্তিক সুপার অ্যালয় এবং টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলির শক্তকরণ, সমাধান অ্যানিলিং এবং স্ট্রেস-রিলিভিং। চুল্লি অবশ্যই একটি অভিন্ন তাপমাত্রা প্রদান করতে হবে এবং অনেকগুলি সংকর ধাতুর জন্য, একটি প্রতিরক্ষামূলক বায়ুমণ্ডল বা ভ্যাকুয়াম যা পৃষ্ঠের অক্সিডেশন এবং ডিকারবারাইজেশন প্রতিরোধ করতে পারে।
• ব্রেজিং এবং ডিফিউশন বন্ডিং (1000°C থেকে 1200°C): একটি ফিলার অ্যালয় ব্যবহার করে ধাতুগুলির যোগদান যা কৈশিক ক্রিয়া দ্বারা যৌথ ফাঁকে গলে যায় এবং প্রবাহিত হয়। ভ্যাকুয়াম বা হাইড্রোজেন বায়ুমণ্ডলে উচ্চ তাপমাত্রার ব্রেজিং অ্যারোস্পেস হিট এক্সচেঞ্জার, টারবাইন ব্লেড এবং পারমাণবিক চুল্লির উপাদানগুলির জন্য ব্যবহৃত হয় যেখানে ব্রেজ জয়েন্টকে অবশ্যই পরিষেবা তাপমাত্রায় তার শক্তি বজায় রাখতে হবে।
• উপাদান পরীক্ষা (1800°C পর্যন্ত): যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের পরিমাপ—প্রসার্য, হামাগুড়ি, নমনীয়, এবং সংকোচন শক্তি—সেই তাপমাত্রায় যা উপাদানটি পরিষেবাতে অনুভব করবে৷ টেস্টিং ফার্নেসগুলিতে অবশ্যই খুব শক্ত তাপমাত্রার অভিন্নতা থাকতে হবে এবং এক্সটেনসোমিটার এবং লোড সেল দিয়ে সজ্জিত হতে হবে যা পরীক্ষার তাপমাত্রায় সঠিকভাবে কাজ করে।
• পাউডার ধাতুবিদ্যা এবং ধাতব ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ (MIM) সিন্টারিং (1200°C থেকে 1450°C): কম্প্যাক্ট করা ধাতব পাউডারের সিন্টারিং—স্টেইনলেস স্টিল, টুল স্টিল, টাংস্টেন কার্বাইড—এর কাছাকাছি-পূর্ণ ঘনত্ব। চুল্লির বায়ুমণ্ডল (হাইড্রোজেন, নাইট্রোজেন-হাইড্রোজেন, বা ভ্যাকুয়াম) পাউডার কণার উপরিভাগের অক্সাইড কমাতে এবং sintered অংশের কার্বন সামগ্রী নিয়ন্ত্রণ করতে গুরুত্বপূর্ণ।

নিরাপত্তা ব্যবস্থা এবং অপারেশনাল বিপদ

উচ্চ তাপমাত্রার চুল্লির নিরাপদ ক্রিয়াকলাপের জন্য প্রকৌশল নিয়ন্ত্রণের প্রয়োজন হয় যা চরম তাপ, দাহ্য বা শ্বাসরোধকারী বায়ুমণ্ডলের বিপদ এবং অবাধ্য ব্যর্থতার সম্ভাবনাকে মোকাবেলা করে। প্রাথমিক নিরাপত্তা ব্যবস্থার মধ্যে রয়েছে ক অপ্রয়োজনীয় ওভার-তাপমাত্রা সুরক্ষা সার্কিট যেটি প্রক্রিয়া সেটপয়েন্টের উপরে কিন্তু চুল্লির সর্বোচ্চ ডিজাইনের তাপমাত্রার নিচে একটি স্বাধীন থার্মোকল এবং কন্ট্রোলার সেট ব্যবহার করে; যদি প্রাথমিক কন্ট্রোল থার্মোকল ব্যর্থ হয় বা কন্ট্রোলারের ত্রুটি হয়, অতিরিক্ত-তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রক গরম করার উপাদানগুলির শক্তি কেটে দেয়। এই স্বাধীন নিরাপত্তা সার্কিটটি অনুপস্থিত অপারেশনের জন্য এবং মূল্যবান কাজের চাপ প্রক্রিয়াকরণের জন্য ফার্নেসের জন্য বাধ্যতামূলক যেখানে একটি পলাতক অতিরিক্ত তাপমাত্রার ঘটনা পণ্য এবং সম্ভাব্য চুল্লি ধ্বংস করবে।

দাহ্য বায়ুমণ্ডল-হাইড্রোজেন, গঠনকারী গ্যাস, বা এন্ডোথার্মিক গ্যাস-এর সাথে চালিত চুল্লিগুলির জন্য অতিরিক্ত নিরাপত্তা ব্যবস্থা প্রয়োজন। হাইড্রোজেন প্রবর্তনের আগে চুল্লিটিকে একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস দিয়ে বাতাস থেকে পরিষ্কার করতে হবে এবং অক্সিজেন বিশ্লেষক দ্বারা শোধনটি অবশ্যই যাচাই করা উচিত যা নিশ্চিত করে যে অক্সিজেনের ঘনত্ব নিম্ন বিস্ফোরক সীমার নীচে রয়েছে। ক বার্ন অফ শিখা বা একটি অনুঘটক ইগনিটার চুল্লি নিষ্কাশন নিশ্চিত করে যে কোনও অপ্রতিক্রিয়াহীন হাইড্রোজেন ঘরের বায়ুমণ্ডলে প্রবেশ করার আগে নিরাপদে দহন করা হয়েছে। গ্যাস সাপ্লাই লাইনে অবশ্যই সাধারণত বন্ধ থাকা সোলেনয়েড ভালভ থাকতে হবে যা বিদ্যুৎ হারানোর পর বন্ধ হয়ে যায়, গ্যাস প্রবাহ অবিলম্বে বন্ধ করে দেয়। একটি হার্ড-ওয়্যার্ড ইমার্জেন্সি স্টপ সার্কিট যা সমস্ত গ্যাস প্রবাহ এবং গরম করার শক্তিকে অপারেটর অবস্থান থেকে অ্যাক্সেসযোগ্য হতে হবে। ভ্যাকুয়াম ফার্নেসের জন্য, প্রাথমিক নিরাপত্তা ঝুঁকি হল ভ্যাকুয়াম চেম্বারের বিস্ফোরণ, এবং চেম্বারটিকে অবশ্যই উপযুক্ত চাপ জাহাজ কোড-এএসএমই বয়লার এবং প্রেসার ভেসেল কোড সেকশন VIII বা সমতুল্য জাতীয় স্ট্যান্ডার্ড-এর সাথে ডিজাইন এবং তৈরি করতে হবে-একটি চাপ রিলিফ ডিভাইস সহ যা চেম্বারটিকে তার চাপের সীমার উপরে হতে বাধা দেয়।