दीर्घकालिक प्रदर्शन और लागत दक्षता के लिए ग्रेफाइट क्रूसिबल फर्नेस प्रौद्योगिकी का अनुकूलन

आइसोस्टैटिक प्रेसिंग तकनीक के आगमन के साथ ग्रेफाइट क्रूसिबल उत्पादन में उल्लेखनीय प्रगति हुई है, जिससे यह विश्व स्तर पर सबसे उन्नत तकनीक बन गई है। पारंपरिक रैमिंग विधियों की तुलना में, आइसोस्टैटिक प्रेसिंग से एक समान बनावट, उच्च घनत्व, ऊर्जा दक्षता और ऑक्सीकरण के प्रति बेहतर प्रतिरोध वाले क्रूसिबल प्राप्त होते हैं। मोल्डिंग के दौरान उच्च दबाव का प्रयोग क्रूसिबल की बनावट में उल्लेखनीय सुधार लाता है, सरंध्रता को कम करता है और परिणामस्वरूप तापीय चालकता और संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाता है, जैसा कि चित्र 1 में दर्शाया गया है। एक आइसोस्टैटिक वातावरण में, क्रूसिबल के प्रत्येक भाग पर एक समान मोल्डिंग दबाव पड़ता है, जिससे संपूर्ण सामग्री की एकरूपता सुनिश्चित होती है। जैसा कि चित्र 2 में दर्शाया गया है, यह विधि पारंपरिक रैमिंग प्रक्रिया से बेहतर प्रदर्शन करती है, जिससे क्रूसिबल के प्रदर्शन में उल्लेखनीय सुधार होता है।

1. समस्या कथन

लगभग 45 दिनों की आयु वाले, रैम्ड ग्रेफाइट क्रूसिबल का उपयोग करने वाले एल्यूमीनियम मिश्र धातु इन्सुलेशन रेजिस्टेंस वायर क्रूसिबल भट्टी के संदर्भ में एक चिंता उत्पन्न होती है। केवल 20 दिनों के उपयोग के बाद, ऊष्मा चालकता में उल्लेखनीय गिरावट देखी जाती है, साथ ही क्रूसिबल की बाहरी सतह पर सूक्ष्म दरारें भी दिखाई देती हैं। उपयोग के बाद के चरणों में, ऊष्मा चालकता में भारी गिरावट स्पष्ट रूप से दिखाई देती है, जिससे क्रूसिबल लगभग अचालक हो जाता है। इसके अतिरिक्त, ऑक्सीकरण के कारण क्रूसिबल की सतह पर कई दरारें पड़ जाती हैं और उसके ऊपरी भाग का रंग फीका पड़ जाता है।

चित्र 3 में दर्शाए अनुसार, क्रूसिबल भट्टी का निरीक्षण करने पर, एक आधार का उपयोग किया जाता है जो ढेर में रखी आग रोक ईंटों से बना होता है, और प्रतिरोध तार का सबसे निचला तापक तत्व आधार से 100 मिमी ऊपर स्थित होता है। क्रूसिबल के ऊपरी हिस्से को एस्बेस्टस फाइबर कंबलों से सील किया जाता है, जो बाहरी किनारे से लगभग 50 मिमी की दूरी पर स्थित होते हैं, जिससे क्रूसिबल के ऊपरी हिस्से के भीतरी किनारे पर काफी घर्षण दिखाई देता है।

2. नए तकनीकी सुधार

सुधार 1: आइसोस्टेटिक प्रेस्ड क्ले ग्रेफाइट क्रूसिबल (निम्न-तापमान ऑक्सीकरण प्रतिरोधी ग्लेज़ के साथ) को अपनाना

इस क्रूसिबल का उपयोग एल्युमीनियम मिश्र धातु इन्सुलेशन भट्टियों में, विशेष रूप से ऑक्सीकरण प्रतिरोध के संदर्भ में, इसके अनुप्रयोग को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाता है। ग्रेफाइट क्रूसिबल आमतौर पर 400 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर ऑक्सीकरण करते हैं, जबकि एल्युमीनियम मिश्र धातु भट्टियों का इन्सुलेशन तापमान 650 और 700 डिग्री सेल्सियस के बीच होता है। कम तापमान वाले ऑक्सीकरण-प्रतिरोधी ग्लेज़ वाले क्रूसिबल 600 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर ऑक्सीकरण प्रक्रिया को प्रभावी ढंग से धीमा कर सकते हैं, जिससे लंबे समय तक उत्कृष्ट तापीय चालकता सुनिश्चित होती है। साथ ही, यह ऑक्सीकरण के कारण होने वाली शक्ति में कमी को रोकता है, जिससे क्रूसिबल का जीवनकाल बढ़ जाता है।

सुधार 2: भट्ठी का आधार क्रूसिबल के समान सामग्री के ग्रेफाइट का उपयोग करता है

जैसा कि चित्र 4 में दर्शाया गया है, क्रूसिबल के समान सामग्री से बने ग्रेफाइट बेस का उपयोग करने से, गर्म करने की प्रक्रिया के दौरान क्रूसिबल के तल का एक समान तापन सुनिश्चित होता है। यह असमान तापन के कारण होने वाले तापमान प्रवणता को कम करता है और असमान तल तापन के कारण दरारों की संभावना को कम करता है। समर्पित ग्रेफाइट बेस क्रूसिबल के लिए स्थिर आधार की भी गारंटी देता है, जो इसके तल के साथ संरेखित होता है और तनाव-जनित दरारों को न्यूनतम करता है।

सुधार 3: भट्ठी का स्थानीय संरचनात्मक संवर्द्धन (चित्र 4)

1. भट्ठी कवर के आंतरिक किनारे में सुधार किया गया है, जिससे क्रूसिबल के शीर्ष पर घिसाव को प्रभावी रूप से रोका जा सका है तथा भट्ठी की सीलिंग में उल्लेखनीय वृद्धि हुई है।
2. यह सुनिश्चित करना कि प्रतिरोध तार क्रूसिबल के तल के साथ समतल हो, जिससे तल पर पर्याप्त तापन सुनिश्चित हो सके।
3. क्रूसिबल हीटिंग पर शीर्ष फाइबर कंबल सील के प्रभाव को न्यूनतम करना, क्रूसिबल के शीर्ष पर पर्याप्त हीटिंग सुनिश्चित करना और कम तापमान ऑक्सीकरण के प्रभाव को कम करना।

सुधार 4: क्रूसिबल उपयोग प्रक्रियाओं को परिष्कृत करना

उपयोग से पहले, नमी को दूर करने के लिए क्रूसिबल को भट्टी में 200°C से कम तापमान पर 1-2 घंटे के लिए पहले से गरम करें। पहले से गरम करने के बाद, तापमान को तेज़ी से 850-900°C तक बढ़ाएँ, इस तापमान सीमा के भीतर ऑक्सीकरण को कम करने के लिए 300-600°C के बीच रहने का समय कम करें। इसके बाद, तापमान को कार्यशील तापमान तक कम करें और सामान्य संचालन के लिए एल्युमीनियम द्रव पदार्थ डालें।

क्रूसिबल पर रिफाइनिंग एजेंटों के संक्षारक प्रभावों के कारण, सही उपयोग प्रोटोकॉल का पालन करें। नियमित रूप से स्लैग हटाना आवश्यक है और यह क्रूसिबल के गर्म होने पर ही किया जाना चाहिए, क्योंकि अन्यथा स्लैग की सफाई चुनौतीपूर्ण हो जाती है। उपयोग के बाद के चरणों में क्रूसिबल की तापीय चालकता और क्रूसिबल की दीवारों पर उम्र बढ़ने के प्रभाव का सावधानीपूर्वक निरीक्षण करना महत्वपूर्ण है। अनावश्यक ऊर्जा हानि और एल्युमीनियम द्रव रिसाव से बचने के लिए समय पर प्रतिस्थापन किया जाना चाहिए।

3. सुधार परिणाम

उन्नत क्रूसिबल का जीवनकाल उल्लेखनीय है, जो लंबे समय तक तापीय चालकता बनाए रखता है और सतह पर कोई दरार नहीं देखी गई। उपयोगकर्ता प्रतिक्रिया से पता चलता है कि प्रदर्शन में सुधार हुआ है, जिससे न केवल उत्पादन लागत कम हुई है, बल्कि उत्पादन दक्षता में भी उल्लेखनीय वृद्धि हुई है।

4. निष्कर्ष

1. आइसोस्टेटिक प्रेस्ड क्ले ग्रेफाइट क्रूसिबल्स, प्रदर्शन के मामले में पारंपरिक क्रूसिबल्स से बेहतर प्रदर्शन करते हैं।
2. इष्टतम प्रदर्शन के लिए भट्ठी की संरचना क्रूसिबल के आकार और संरचना से मेल खानी चाहिए।
3. क्रूसिबल का उचित उपयोग इसके जीवनकाल को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा देता है, तथा उत्पादन लागत को प्रभावी रूप से नियंत्रित करता है।

क्रूसिबल फर्नेस प्रौद्योगिकी के सावधानीपूर्वक अनुसंधान और अनुकूलन के माध्यम से, बेहतर प्रदर्शन और जीवनकाल, उत्पादन दक्षता और लागत बचत में महत्वपूर्ण योगदान देता है।