مولد النيتروجين PSA 99.999٪ نقاء لتحقيق الغليان في المعادن

المعادن المسحوقة (PM) هو عملية تصنيع حاسمة التي تحول المسحوقات المعدنية إلى مكونات كثيفة عالية الأداء من خلال التسخين الخاضع للسيطرة.التحدي الرئيسي في التخمير هو منع أكسدة المساحيق المعدنيةعلى سبيل المثال ، الحديد والنحاس والنيكل) وضمان تكثيف موحد ، والذي يؤثر بشكل مباشر على قوة المنتج ، وسهولة التسرب ، ودقة الأبعاد.النيتروجين (N2)والهيدروجين (H2)يتم استخدامها على نطاق واسع كغلاف جوي وقائي وفعال لمواجهة هذه التحديات. ظهرت مولدات النيتروجين في الموقع وأنظمة إنتاج الهيدروجين عن طريق تكسر الأمونيا على أنها فعالة من حيث التكلفة.حلول موثوقة، وتقدم نقاء الغاز المخصصة، والإمدادات حسب الطلب، والفوائد البيئية.

مولدات النيتروجين تنتج ن2 عالية النقاء (95-99.999٪) من الهواء المحيطي عن طريق امتصاص المذبذب الضغط (PSA) أو فصل الغشاء. في تجميد PM ، يؤدي النيتروجين خمس وظائف أساسية:

• منع الأكسدة:النيتروجين يحل محل الأكسجين في أفران التخمير ، مما يخلق بيئة خاملة تمنع تكوين أكسيد المعادن (على سبيل المثال ، FeO ، CuO). هذا أمر بالغ الأهمية لتخمير المعادن والسبائك التفاعلية ،حيث أن الأكسدة يمكن أن تضعف الخصائص الميكانيكية.
• خفض مسامية:الغلاف الجوي النيتروجيني المستقر يقلل من احتجاز الغاز في جزيئات المسحوق ، مما يقلل من مسامية المكون النهائي ويحسن الكثافة (حتى 98٪ من الكثافة النظرية للأجزاء الهيكلية).
• تحكم درجة الحرارة:النيتروجين يعمل كوسيلة لنقل الحرارة، مما يضمن توزيع درجة الحرارة المتساوية في جميع أنحاء سرير التخمير. وهذا يقلل من التدرج الحراري، ومنع التشوه وضمان أبعاد الجزء المتسقة.
• كفاءة مرحلة التبريد:بعد التجفيف، يستخدم النيتروجين كغاز تبريد لخفض درجات حرارة المكونات بسرعة.الحد من نمو الحبوب والحفاظ على الهياكل الدقيقة الدقيقة (حاسمة للتطبيقات عالية المقاومة مثل أدوات السيارات).
• التكلفة والاستدامة:يزيل المولدات الاعتماد على أسطوانات النيتروجين السائبة أو توصيل النيتروجين السائل، مما يقلل من تكاليف الخدمات اللوجستية بنسبة 30-50٪ ويزيل اضطرابات سلسلة التوريد.

تنتج أنظمة كراكينغ الأمونيا (NH3) الهيدروجين عن طريق التحلل الحراري (2NH3 → 3H2 + N2) عند 700-900 °C ، باستخدام محفز النيكل. الخليط الغازي الناتج (75% H2 ، 25% N2) أو H2 (99.9%+) يستخدم كغلاف خفيف وحماية في تجميد PM.

• تخفيض الأكسيد:الهيدروجين يتفاعل مع أكسيدات المعادن (على سبيل المثال، Fe3O4 + 4H2 → 3Fe + 4H2O) ، وإزالة أكسيدات السطح من جزيئات المسحوق.هذا أمر ضروري لتخمير المساحيق المسبقة السبائك أو الأجزاء ذات محتوى الأكسجين العالي.
• تنشيط السطحيقوم الهيدروجين بتنظيف أسطح المسحوق ، مما يعزز ربط الانتشار بين الجسيمات أثناء التخمير ، مما يعزز الالتصاق بين الجسيمات والقوة الميكانيكية.
• مرونة الغلاف الجوي:من خلال ضبط معدلات تدفق الأمونيا ، يمكن للمشغلين التحكم في نسبة H2 / N2 (على سبيل المثال ، 75/25 للتجمد العام ، 90/10 للمعادن عالية التفاعل مثل التيتانيوم).هذه المرونة تدعم مختلف تطبيقات PM.
• نقطة الندى المنخفضة:تنتج أنظمة كراكينج الأمونيا الهيدروجين الجاف (نقطة الندى < -40 درجة مئوية) ، مما يمنع التآكل الناجم عن الرطوبة في الأفران ويضمن نظافة الجزء.

لتحقيق أقصى قدر من كفاءة الغليان ، يجب على المشغلين تحسين نقاء الغاز ومعدل التدفق وظروف الفرن:

• نقاء النيتروجين:بالنسبة للأجزاء الهيكلية القياسية ، يكفي 99.9٪ من N2 ؛ بالنسبة للمكونات الفضائية ، مطلوب 99.999٪ للحد من الأكسجين المتبقي (< 5 جزء في المليون).
• معدل تدفق الهيدروجين:عادة ما يكون 0.5-2 Nm3 / h لكل كجم من المسحوق ، اعتمادًا على حجم الفرن ودرجة حرارة التجمد.
• درجة حرارة تشق الأمونيا:800-850 درجة مئوية للحصول على أفضل عائد H2 (كفاءة التحويل ≥ 99٪) وطول عمر المحفز.
• ضغط الفرن:ضغط إيجابي خفيف (5-10 mbar) لمنع دخول الهواء المحيطي ، مما يضمن نقاء الغلاف الجوي.

مولدات النيتروجين في الموقع وأنظمة هيدروجين كراكينج الأمونيا هي تقنيات تحولية لتحرير المعادن في مسحوق.أنها تحسن جودة المنتج (انخفاض مسامية، أعلى قوة) ، وتحسين كفاءة العملية (استخدام طاقة أقل، الحد الأدنى من النفايات) ، وضمان موثوقية الإمدادات.