Depende cuánto varíe y de dónde se localicen las variaciones. La variabilidad en los parámetros críticos de recocido (temperatura, punto de rocío y composiciones de la atmósfera) puede tener un impacto muy importante en la calidad del producto. Para descubrir el origen de la variabilidad, registra los parámetros críticos del proceso durante la producción, ya que las desviaciones de temperatura mayores de lo normal pueden afectar al crecimiento del grano, a la dureza y la ductilidad. Tras este paso, podrás ver la relación entre ejecuciones de baja calidad con las tendencias indicadas por los datos e identificar lo que puede estar causando el cambio en las propiedades de tus productos.
La instalación de un sistema de control de procesos para analizar y controlar estas variables puede ayudarle a reducir la variabilidad. Una pequeña inversión en tecnología de control puede proporcionar una gran mejora en el rendimiento, los costes de producción y la calidad. Nuestros especialistas y nuestra amplia experiencia en control de procesos pueden ayudarte a mejorar la fiabilidad de tus procesos y a ahorrar dinero.
Durante años los componentes de aceros al carbono habitualmente se han recocido o tratado térmicamente en atmósferas basadas en nitrógeno-hidrógeno para aliviar tensiones, alterar la microestructura y mejorar el aspecto de la superficie. El caudal y la composición de la atmósfera que se utilizará para el recocido de componentes en hornos normalmente se decide mediante el método de ensayo y error.
Aunque la composición de una atmósfera basada en nitrógeno-hidrógeno introducida en un horno no cambia con el tiempo, el verdadero potencial reductor u oxidante de la atmósfera dentro del horno cambia continuamente debido a fugas y corrientes de aire en el horno, desorción de impurezas como la humedad de la superficie de los componentes o descomposición del lubricante presente en la superficie de las piezas.
Todas las calidades de acero inoxidable son aleaciones a base de hierro con porcentajes significativos de cromo. Normalmente, los aceros inoxidables contienen menos del 30% de cromo y más del 50% de hierro. Las características del acero inoxidable provienen de la formación de una película superficial de óxido de cromo (Cr₂O₃) invisible, adherente, protectora y autorreparable. Aunque los aceros inoxidables son resistentes a la oxidación a temperatura ambiente, son propensos a la decoloración por oxidación a temperaturas elevadas, debido a la presencia de cromo y otros elementos de aleación, como el titanio y el molibdeno.
Los factores que contribuyen al aumento de la oxidación incluyen altos puntos de rocío, altos niveles de oxígeno y óxidos de plomo, boro y nitruros en la superficie. Para conseguir aceros inoxidables brillantes, dependiendo de su composición, utiliza una atmósfera altamente reductora con un punto de rocío inferior a –40°C y un mínimo del 25% de hidrógeno.
El color verde que aparece en las piezas de acero inoxidable es óxido de cromo (Cr₂O₃). Se forma cuando hay demasiado oxígeno o humedad en la atmósfera del horno, lo que normalmente se debe a una fuga de agua, a una baja estanqueidad de la atmósfera o a caudales de gas atmosféricos excesivamente bajos. Un color verde oscuro-marrón indica niveles significativos de oxígeno libre en el interior del horno originados por una gran fuga de aire.
Además de la tradicional prueba de acero y cobre, algunas empresas pasan una pieza de acero inoxidable a través del horno para comprobar si hay niveles altos de humedad y oxígeno. Un modo mejor y más preciso de medir los niveles de humedad y oxígeno consiste en instalar un analizador de oxígeno y un medidor de punto de rocío. Es un sistema económico y muy preciso. Si se está formando una película de óxido verde en las piezas de acero inoxidable, sabemos que el horno o la atmósfera no están optimizados.
La deszincificación se define normalmente como la lixiviación del zinc de aleaciones de cobre en una solución acuosa. En el procesamiento térmico de latón (y otras aleaciones que contienen zinc), la deszincificación es la eliminación de zinc del sustrato metálico durante los procesos térmicos, como la soldadura fuerte y el recocido, normalmente debido a la muy baja presión de vapor de zinc en las aleaciones. La deszincificación puede dar como resultado una excesiva formación de polvo en el horno, la aleación del zinc con otros metales y, en casos extremos, pérdida de propiedades de la aleación.
Aunque no siempre es posible evitar la deszincificación, si podemos reducirla durante el procesamiento térmico. El control de la temperatura, el tiempo y el potencial reductor de la atmósfera del horno pueden ayudar a minimizar la descincificación y mejorar el procesamiento térmico. Sin embargo, entender qué variables se deben cambiar para conseguirlo puede ser un reto. Los especialistas de Carburos Metálicos cuentan con una amplia experiencia en procesamiento térmico y pueden ayudarte a determinar las variables a regular para reducir costes y mejorar la productividad al minimizar la deszincificación.
El recocido de los aceros debe ser brillante y requiere condiciones que reduzcan los óxidos del acero. Tradicionalmente, el diagrama de Ellingham se ha utilizado para predecir las condiciones que corresponden a la oxidación de metales puros o la reducción de sus óxidos. Este método se puede utilizar para predecir las condiciones a las que deben reducirse los óxidos de hierro y los óxidos de los elementos de aleación añadidos a los aceros, como el óxido de cromo, cuando se trabajan aceros inoxidables. Este enfoque tradicional no es preciso porque solo utiliza datos termodinámicos para metales puros y sus óxidos; ignora el hecho de que el hierro y los elementos de aleación forman una solución compacta. Además, solo se puede determinar la relación de presión parcial de equilibrio aproximada del hidrógeno y el vapor de agua para la oxidación de un metal específico a una temperatura determinada.
Como alternativa, podemos utilizar diagramas más precisos y convenientes para aceros y otras aleaciones, creados con la ayuda de bases de datos y programas de ordenador modernos, como FactSage™ (software termoquímico y paquete de base de datos desarrollado conjuntamente entre Thermfact / CRCT y GTT-Technologies) o Thermo-Calc. Utilizando las curvas de oxidación-reducción, presentadas como puntos de rocío de atmósferas de hidrógeno puro o nitrógeno-hidrógeno frente a la temperatura, puedes seleccionar rápidamente la atmósfera para el recocido de aceros sin que se formen óxidos. El diagrama de la Figura 1 se calculó utilizando FactSage. Este diagrama muestra que las curvas de oxidación-reducción para los sistemas Fe-18% Cr y Fe-18% Cr-8%Ni que representan aceros inoxidables son más altas que las curvas de Cr/Cr₂O₃ correspondientes. Para aleaciones (p. Ej. Aceros), puedes realizar cálculos más precisos utilizando datos termodinámicos de sustancias puras (es decir, metales puros y óxidos) y bases de datos de soluciones. Dichos diagramas se pueden producir específicamente para los aceros y la variedad de composiciones atmosféricas deseados.
Estos métodos pueden ayudarte a solucionar problemas y optimizar tus operaciones de recocido al equilibrar el uso de hidrógeno con la calidad del producto.
Figura 1:
Los gases industriales (como el nitrógeno, el hidrógeno y el argón) para atmósferas de hornos se caracterizan por tener una pureza muy alta (> 99,995%). Los niveles típicos de impurezas son de mucho menos de 10 partes por millón en volumen (ppmv) de oxígeno y menos de 3 ppmv de humedad (punto de rocío <- 65°c).="" es="" una="" pureza="" adecuada="" para="" muchos="" procesos="" que="" implican="" una="" amplia="" gama="" de="" materiales.="" sin="" embargo,="" algunos="" materiales,="" debido="" a="" su="" alta="" reactividad,="" pueden="" requerir="" una="" purificación="" adicional="" para="" alcanzar="" niveles="" aún="" más="" bajos="" de="" impurezas,="" especialmente="" en="" el="" caso="" de="" gases="" licuados="" o="" los="" suministrados="" con="" plataformas.="" algunas="" instalaciones="" incorporan="" purificadores="" en="" línea="" como="" medida="" adicional="" contra="" las="" impurezas="" arrastradas="" por="" el="" sistema="" de="" tuberías.="" la="" purificación="" en="" línea="" normalmente="" implica="" la="" eliminación="" de="" oxígeno="" y="" humedad.="" a="" veces,="" en="" el="" suministro="" de="" argón,="" es="" necesario="" eliminar="" las="" trazas="" de="" impurezas="" de="" nitrógeno.="" la="" elección="" del="" purificador="" depende="" del="" gas="" y="" del="" tipo="" y="" cantidad="" de="" impurezas="" a="">
Los caudalímetros deben estar dimensionados de formadecuada para cada aplicación concreta, en función del tipo de gas, la presión y el funcionamiento. En primer lugar, asegúrate de usar un caudalímetro calibrado para la gravedad específica del gas que quieres medir. Comprueba la etiqueta o el tubo de vidrio del caudalímetro o llama al fabricante para asegurarte. En segundo lugar, el caudalímetro solo debe usarse a la presión para la que se calibró. Por ejemplo, un caudalímetro de área variable calibrado para 5,5 bares y con una lectura de 28,3 m³/h solo mostrará 21,5 m³/h si se utiliza a 2,8 bares. ¡Eso supone un error del 24%! En tercer lugar, para obtener la máxima precisión y dejar espacio para realizar ajustes, dimensiona el caudalímetro de modo que su caudal normal se sitúe entre el 30% y el 70% de la escala total. Estos tres pasos te ayudarán a conseguir un buen control sobre los caudales de gas y, en última instancia, sobre tus procesos.
Tradicionalmente, las botellas de gases comprimidos han sido la forma de suministro habitual para usuarios que consumen volúmenes pequeños o medios Sin embargo, esos pequeños usuarios deben enfrentarse a los riesgos de seguridad asociados al traslado de botellas y a la exposición a altas presiones. La consolidación de un sistema de pequeños depósitos criogénicos centralizados elimina la necesidad de manejar botellas y reduce el riesgo de confusión del producto. Otras ventajas de este sistema es una menor exposición a envases a alta presión y menor congestión del tráfico, al requerir entregas menos frecuentes. Carburos Metálicos ha desarrollado la opción de suministro en pequeños depósitos criogénicos como alternativa rentable y fiable al suministro de nitrógeno, argón, oxígeno y dióxido de carbono a alta presión. Además de sistemas de almacenamiento eficientes y flexibles, existen innovadoras soluciones de instalaciones disponibles para ayudarte a llevar a cabo una transición fluida de botellas a depósitos criogénicos.
En la soldadura fuerte de hornos, la tendencia a la evaporación y propagación de la carga de cobre fundido se debe generalmente a uno de cuatro factores:
Dado que el potencial reductor de una atmósfera de horno a base de hidrógeno se define por la proporción de pH₂O, la primera respuesta que viene a la mente de la mayoría es "sí". Y muchas veces tienen razón. Las lecturas más bajas del punto de rocío (pH₂O más bajo) conducen a condiciones más reductoras y, en muchos casos, a un mejor rendimiento de la atmósfera del horno. Sin embargo, hay situaciones en las que no es así. Un ejemplo de ello son las atmósferas de horno de cinta basadas en hidrógeno en las que el punto de rocío puede alcanzar valores más secos que –45°C, o incluso –50°C en determinadas condiciones. El potencial reductor de esta atmósfera es más que suficiente para las piezas típicas procesadas, pero puede crear condiciones de reducción innecesariamente fuertes que disminuirán la vida útil de la cinta. Otro ejemplo podría ser una atmósfera de soldadura fuerte que sea demasiado reductora y propensa a un caudal excesivo. El nuevo sistema de humidificación atmosférica de Carburos Metálicos permite adiciones de humedad precisas y constantes a las atmósferas de hornos para obtener la cantidad justa de humedad que mejore el rendimiento y la vida útil de la cinta, además del ritmo de soldadura, manteniendo las condiciones de reducción adecuadas para las operaciones de sinterización o soldadura fuerte.
La deszincificación se define normalmente como la lixiviación del zinc de aleaciones de cobre en una solución acuosa. En el procesamiento térmico de latón (y otras aleaciones que contienen zinc), la deszincificación es la eliminación de zinc del sustrato metálico durante los procesos térmicos, como la soldadura fuerte y el recocido, normalmente debido a la muy baja presión de vapor de zinc en las aleaciones. La deszincificación puede dar como resultado una excesiva formación de polvo en el horno, la aleación del zinc con otros metales y, en casos extremos, pérdida de propiedades de la aleación.
Aunque no siempre es posible evitar la deszincificación, si podemos reducirla durante el procesamiento térmico. El control de la temperatura, el tiempo y el potencial reductor de la atmósfera del horno pueden ayudar a minimizar la descincificación y mejorar el procesamiento térmico. Sin embargo, entender qué variables se deben cambiar para conseguirlo puede ser un reto. Los especialistas de Carburos Metálicos cuentan con una amplia experiencia en procesamiento térmico y pueden ayudarte a determinar las variables a regular para reducir costes y mejorar la productividad al minimizar la deszincificación.
Todas las calidades de acero inoxidable son aleaciones a base de hierro con porcentajes significativos de cromo. Normalmente, los aceros inoxidables contienen menos del 30% de cromo y más del 50% de hierro. Su característica de "inoxidable" proviene de la formación de una película superficial de óxido de cromo (Cr₂O₂) invisible, adherente, protectora y autorreparable. Aunque los aceros inoxidables son resistentes a la oxidación a temperatura ambiente, son propensos a la decoloración por oxidación a temperaturas elevadas, debido a la presencia de cromo y otros elementos de aleación, como el titanio y el molibdeno.
Los factores que contribuyen al aumento de la oxidación incluyen altos puntos de rocío, altos niveles de oxígeno y óxidos de plomo, boro y nitruros en la superficie. Los aceros inoxidables brillantes, deben ser procesados en una atmósfera altamente reductora, con un punto de rocío inferior a –40°C y un mínimo del 25% de hidrógeno.
Para atmósferas de sinterización y soldadura fuerte en un horno de cinta continua con extremos abiertos, debes seguir la norma EN 746 de equipos industriales de procesamiento térmico, como los hornos. Normalmente, las atmósferas que contienen más del 5% de hidrógeno, con monóxido de carbono y metano (en total, con un contenido de metano inferior al 1%) en nitrógeno se consideran inflamables. De hecho, cualquier atmósfera mixta, incluso si contiene menos del 5% de componentes combustibles, se considera "indeterminada" y debe tratarse como si fuera inflamable, especialmente a temperaturas del horno más altas, aunque por debajo del punto de autoignición.
La norma EN 746-3 recomienda que se cumplan las siguientes condiciones antes de introducir cualquier atmósfera inflamable o indeterminada en el horno:
Eso depende de tu proceso. Las atmósferas basadas en nitrógeno para el procesamiento de metales llevan años demostrado las ventajas que ofrecen, y, debido a la enorme variedad de requisitos de los hornos (en función de los materiales y las necesidades de las superficies), el uso de mezclas de gases es ahora un estándar en el sector. Diferentes productos toleran distintas concentraciones de componentes oxidantes en la atmósfera del horno, a causa de los componentes reactivos o reductores adicionales en la mezcla. Por este motivo, el uso de nitrógeno generado in situ, con cantidades residuales de oxígeno, suele ser aceptable. Conociendo los niveles de tolerancia al oxígeno de tus procesos podemos ayudarte a reducir costes.
Una simple prueba de cobre-acero puede diferenciar la oxidación por aire (O₂) o agua (H₂O). La prueba consiste en hacer recorrer el horno continuo una tira de cobre limpia y brillante junto con otra de acero al carbono limpio y observar la oxidación en cada elemento. Debes asegurarte de mantener la temperatura del horno por debajo de 1080˚C, el punto de fusión del cobre. La tira de acero se decolorará u oxidará si la atmósfera tiene una fuga de aire o agua; sin embargo, la tira de cobre solo se oxida si hay una fuga de aire. Puedes realizar esta prueba tanto con atmósferas generadas o basadas en nitrógeno como con las de amoniaco endotérmico o disociado. Y se puede llevar a cabo sin oxígeno ni analizadores del punto de rocío.
Sí, las fugas en cualquier tubería de gas de alta pureza presurizado pueden causar oxidación intermitente. Hay varias posibles razones. Una de ellas es la retrodifusión: el movimiento de las impurezas en el aire que hay alrededor de una tubería de gas de alta presión y bajas impurezas. Esto se debe a los gradientes de concentración, no a los gradientes de presión, y se ve agravado por los cambios en el caudal, la presión o en la temperatura de la tubería.
Los especialistas de Carburos Metálicos pueden ayudarte a encontrar la causa del problema. Al ser intermitente la oxidación, tendrás que observar continuamente las fugas de la tubería de nitrógeno con un analizador de trazas de oxígeno. En el caso de líneas de gas combustible, también se puede utilizar un succionador de gas combustible. Una vez detectadas las impurezas, se puede identificar la fuente de la fuga utilizando diversas técnicas, incluyendo pruebas de burbujas de jabón, pruebas de presión estática o espectrometría de masas con helio. A menudo se producen fugas en grietas de soldadura, en juntas mecánicas, en ajustes de válvulas o en conexiones sueltas.
En el caso de piezas carburizadas en atmósferas, especialmente en el caso de cargas grandes, pueden aparecer variaciones en la dureza de la superficie. Se trata de un defecto frecuente, causado por la circulación insuficiente de la atmósfera dentro de la cámara del horno y a través de la carga. En Carburos Metálicos, nuestras herramientas para la simulación del caudal atmosférico nos permiten simular y comprender estas dificultades técnicas. Nuestros especialistas pueden trabajar contigo para optimizar la configuración de la carga, mejorando así los resultados de la cementación.
Las atmósferas para la carburización y para otros procesos de control del carbono requieren una fuente de CO que facilite la difusión del carbono hacia la superficie del metal. Una forma de conseguirlo consiste en la generación de una atmósfera endotérmica, en la que el aire y el gas natural reaccionan en un generador externo para formar un gas compuesto de 20% de CO, 40% de H₂ y 40% de N₂, con pequeñas cantidades de CO₂ y humedad.
Otra forma de producir CO es introducir una mezcla del 40% de nitrógeno y el 60% de metanol en el horno, así se producirá endotérmicamente un gas de la misma composición. El calor del horno disocia el metanol (CH₃OH) en CO y H₂, que luego se mezcla con el nitrógeno. Así puedes calcular la cantidad de metanol necesaria. Para 10 m³/h de atmósfera, por ejemplo, el 40% (o 4 m³/h) será nitrógeno, según las proporciones anteriores. El 60% restante (o 6 m³/h) estará constituido por metanol disociado. Puesto que un litro de metanol se disocia en aproximadamente 1,67 m³ de gas, se necesitarán 3,6 l/h de metanol para disociar en los 6 m³/h requeridos de atmósfera
Los hornos refractarios se ven afectados por las atmósferas de varias maneras. Aunque son estables a temperatura ambiente, una serie de óxidos se reducen en presencia de hidrógeno o carbono libre a temperaturas elevadas, acortando así su vida útil. El proceso del cliente y los resultados que desea conseguir determinarán la composición de la atmósfera. Sin embargo, la cristalografía del material cerámico impacta de forma importante en la resistencia de estos materiales a la atmósfera. Al comprender los efectos de los gases atmosféricos en los refractarios y seleccionar los refractarios más estables tanto a las temperaturas de funcionamiento como en presencia de gases específicos, podemos mejorar el rendimiento de tu horno. Los ingenieros de Carburos Metálicos pueden trabajar contigo para optimizar tus procesos.
Esta es una pregunta que surge con frecuencia. Al solucionar problemas de oxidación en una atmósfera continua, es importante medir tanto el nivel de oxígeno como el punto de rocío. Este es el motivo.
El punto de rocío mide el contenido de humedad de un gas, es la temperatura a la que el vapor de agua en un gas de muestra empieza a condensarse. La concentración de oxígeno es simplemente eso: una medida de la presión parcial del oxígeno.
Cuando se extrae una muestra de gas de la zona caliente de un horno para su análisis, los gases reactivos (como H₂, CO o CₓHᵧ) ya se han combinado con el O₂ presente para producir humedad y otros componentes gaseosos. Como resultado, dependiendo de la temperatura del horno y de cómo se obtenga la muestra, el analizador mostrará a menudo un nivel bajo de oxígeno. En la mayoría de aplicaciones, se requiere un bajo nivel de oxígeno y un bajo punto de rocío para controlar el proceso y evitar la oxidación.
Cuando se comprueba un horno continuo, la oxidación en la sección de precalentamiento tiene un aspecto mate o escarchado. Normalmente es causada por la filtración de aire en la entrada del horno. La oxidación de la zona caliente puede producir escamas o ampollas en las piezas. Esto suele deberse a niveles elevados de humedad o de oxígeno a causa de un inadecuado equilibrio atmosférico o por fugas de agua o de aire en la zona de enfriamiento. La oxidación causada en la zona de enfriamiento normalmente provoca una decoloración suave, a veces brillante: las causas posibles son un mal diseño de la cortina, una excesiva velocidad de la cinta, fugas de agua o un caudal insuficiente de la atmósfera.
En hornos discontinuos, debes empezar por identificar el oxidante que causa el problema. La cantidad de nitrógeno en circulación y la medición de los niveles de oxígeno y humedad pueden indicar cuál es el oxidante implicado. Tras eso, una revisión de los puntos donde se dan fugas con mayor frecuencia (conexiones, uniones, juntas soldadas o selladas...) suele llevar a la localización de la fuente de la fuga.
Los programas de calidad de tus clientes que requieren información sobre cómo procesas las piezas que produces para ellos son cada vez más comunes. Comprender qué variables controlas y qué efectos tiene ese control en las piezas es importante. Aspectos como la temperatura, el tiempo, los caudales y composición de la atmósfera, así como los consumos son buenos puntos desde los que empezar a realizar un seguimiento.
Un sistema de supervisión facilita la tarea de forma cotidiana y mejora la precisión de los datos registrados. El sistema de control de atmósfera y el de inteligencia de procesos de Carburos Metálicos automatizan la supervisión y recopilación de datos y ofrecen ventajas adicionales, como la supervisión remota de tus procesos, alarmas que alertan de problemas y generación de informes personalizados para tus clientes. Nuestros ingenieros te ayudan a determinar qué variables debes supervisar para poder personalizar un sistema que se adapte tanto a tus especificaciones como a las de tus clientes.
Ventajas como la reducción de los rechazos, la eliminación de la necesidad de recopilar los datos manualmente, una resolución de problemas más rápida y una mayor calidad del producto mejorarán tus resultados y tu relación con el cliente.
En una palabra: sí. Puedes reducir costes y residuos pasando de usar una atmósfera generada, como amoníaco endotérmico o disociado, a una atmósfera de nitrógeno o hidrógeno sintético.
Y se consigue así:
El uso de un sistema de atmósfera basada en nitrógeno ofrece numerosas ventajas, entre ellas:
Diluir DA con nitrógeno puede ser una alternativa rentable al uso de DA al 100%. Dado que muchos materiales que se procesan no requieren el 75% de hidrógeno contenido en DA, puedes reducir el coste de la atmósfera utilizando nitrógeno, menos costoso, para diluir tu DA. El uso de nitrógeno también proporciona un sistema económico para la purga, además de suponer un menor coste durante el tiempo de reposo del horno. Además, el uso de hidrógeno transportado por nitrógeno para sustituir el DA puede ser rentable y eliminar por completo el amoníaco, un gas tóxico y más caro.
Los ingenieros de aplicaciones de Carburos Metálicos pueden ayudarte a comparar los costes de la atmósfera y recomendarte formas de reducir el consumo para optimizar aún más el coste total.
El oxígeno del aire puede infiltrarse en el horno desde los extremos de entrada y de salida, provocando problemas como la oxidación, la descarburación, una sinterización insuficiente o mala calidad de la soldadura fuerte. Estos son algunos métodos para reducir la infiltración de oxígeno:
Todas las calidades de acero inoxidable son aleaciones a base de hierro con porcentajes significativos de cromo. Normalmente, los aceros inoxidables contienen menos del 30% de cromo y más del 50% de hierro. Su característica de "inoxidable" proviene de la formación de una película superficial de óxido de cromo (Cr₂O₂) invisible, adherente, protectora y autorreparable. Aunque los aceros inoxidables son resistentes a la oxidación a temperatura ambiente, son propensos a la decoloración por oxidación a temperaturas elevadas, debido a la presencia de cromo y otros elementos de aleación, como el titanio y el molibdeno.
Los factores que contribuyen al aumento de la oxidación incluyen altos puntos de rocío, altos niveles de oxígeno y óxidos de plomo, boro y nitruros en la superficie. Los aceros inoxidables brillantes, deben ser procesados en una atmósfera altamente reductora, con un punto de rocío inferior a –40°C y un mínimo del 25% de hidrógeno.
Esta es una pregunta que surge con frecuencia. Al solucionar problemas de oxidación en una atmósfera continua, es importante medir tanto el nivel de oxígeno como el punto de rocío. Este es el motivo.
El punto de rocío mide el contenido de humedad de un gas, es la temperatura a la que el vapor de agua en un gas de muestra empieza a condensarse. La concentración de oxígeno es simplemente eso: una medida de la presión parcial del oxígeno.
Cuando se extrae una muestra de gas de la zona caliente de un horno para su análisis, los gases reactivos (como H₂, CO o CₓHᵧ) ya se han combinado con el O₂ presente para producir humedad y otros componentes gaseosos. Como resultado, dependiendo de la temperatura del horno y de cómo se obtenga la muestra, el analizador mostrará a menudo un nivel bajo de oxígeno. En la mayoría de aplicaciones, se requiere un bajo nivel de oxígeno y un bajo punto de rocío para controlar el proceso y evitar la oxidación.
Los caudalímetros deben estar dimensionados de formadecuada para cada aplicación concreta, en función del tipo de gas, la presión y el funcionamiento. En primer lugar, asegúrate de usar un caudalímetro calibrado para la gravedad específica del gas que quieres medir. Comprueba la etiqueta o el tubo de vidrio del caudalímetro o llama al fabricante para asegurarte. En segundo lugar, el caudalímetro solo debe usarse a la presión para la que se calibró. Por ejemplo, un caudalímetro de área variable calibrado para 5,5 bares y con una lectura de 28,3 m³/h solo mostrará 21,5 m³/h si se utiliza a 2,8 bares. ¡Eso supone un error del 24%! En tercer lugar, para obtener la máxima precisión y dejar espacio para realizar ajustes, dimensiona el caudalímetro de modo que su caudal normal se sitúe entre el 30% y el 70% de la escala total. Estos tres pasos te ayudarán a conseguir un buen control sobre los caudales de gas y, en última instancia, sobre tus procesos.
Tradicionalmente, las botellas de gases comprimidos han sido la forma de suministro habitual para usuarios que consumen volúmenes pequeños o medios Sin embargo, esos pequeños usuarios deben enfrentarse a los riesgos de seguridad asociados al traslado de botellas y a la exposición a altas presiones. La consolidación de un sistema de pequeños depósitos criogénicos centralizados elimina la necesidad de manejar botellas y reduce el riesgo de confusión del producto. Otras ventajas de este sistema es una menor exposición a envases a alta presión y menor congestión del tráfico, al requerir entregas menos frecuentes. Carburos Metálicos ha desarrollado la opción de suministro en pequeños depósitos criogénicos como alternativa rentable y fiable al suministro de nitrógeno, argón, oxígeno y dióxido de carbono a alta presión. Además de sistemas de almacenamiento eficientes y flexibles, existen innovadoras soluciones de instalaciones disponibles para ayudarte a llevar a cabo una transición fluida de botellas a depósitos criogénicos.
Los caudalímetros deben estar dimensionados de formadecuada para cada aplicación concreta, en función del tipo de gas, la presión y el funcionamiento. En primer lugar, asegúrate de usar un caudalímetro calibrado para la gravedad específica del gas que quieres medir. Comprueba la etiqueta o el tubo de vidrio del caudalímetro o llama al fabricante para asegurarte. En segundo lugar, el caudalímetro solo debe usarse a la presión para la que se calibró. Por ejemplo, un caudalímetro de área variable calibrado para 5,5 bares y con una lectura de 28,3 m³/h solo mostrará 21,5 m³/h si se utiliza a 2,8 bares. ¡Eso supone un error del 24%! En tercer lugar, para obtener la máxima precisión y dejar espacio para realizar ajustes, dimensiona el caudalímetro de modo que su caudal normal se sitúe entre el 30% y el 70% de la escala total. Estos tres pasos te ayudarán a conseguir un buen control sobre los caudales de gas y, en última instancia, sobre tus procesos.
Los gases industriales (como el nitrógeno, el hidrógeno y el argón) para atmósferas de hornos se caracterizan por tener una pureza muy alta (> 99,995%). Los niveles típicos de impurezas son de mucho menos de 10 partes por millón en volumen (ppmv) de oxígeno y menos de 3 ppmv de humedad (punto de rocío <- 65°c).="" es="" una="" pureza="" adecuada="" para="" muchos="" procesos="" que="" implican="" una="" amplia="" gama="" de="" materiales.="" sin="" embargo,="" algunos="" materiales,="" debido="" a="" su="" alta="" reactividad,="" pueden="" requerir="" una="" purificación="" adicional="" para="" alcanzar="" niveles="" aún="" más="" bajos="" de="" impurezas,="" especialmente="" en="" el="" caso="" de="" gases="" licuados="" o="" los="" suministrados="" con="" plataformas.="" algunas="" instalaciones="" incorporan="" purificadores="" en="" línea="" como="" medida="" adicional="" contra="" las="" impurezas="" arrastradas="" por="" el="" sistema="" de="" tuberías.="" la="" purificación="" en="" línea="" normalmente="" implica="" la="" eliminación="" de="" oxígeno="" y="" humedad.="" a="" veces,="" en="" el="" suministro="" de="" argón,="" es="" necesario="" eliminar="" las="" trazas="" de="" impurezas="" de="" nitrógeno.="" la="" elección="" del="" purificador="" depende="" del="" gas="" y="" del="" tipo="" y="" cantidad="" de="" impurezas="" a="">
Muchos elementos de un panel de mezclas o control de caudal requieren un mantenimiento periódico para funcionar correctamente, especialmente aquellos relacionados con la seguridad de las operaciones. Debes revisar el funcionamiento de los solenoides para comprobar que el caudal de gas combustible se apague automáticamente y que la purga de gas inerte se encienda según lo previsto. Los elemento deben probarse con la frecuencia de mantenimiento recomendada, normalmente cada seis meses. Además, debes reparar los solenoides tanto como sea necesario. También es importante comprobar el valor de referencia del temporizador de purga para confirmar que pueda cumplir su función adecuadamente. Debes verificar y documentar los valores de referencia de la alarma de caudal bajo durante los procesos y purgas de gas inerte. Estos son solo algunos de los aspectos a revisar periódicamente.
Una simple prueba de cobre-acero puede diferenciar la oxidación por aire (O₂) o agua (H₂O). La prueba consiste en hacer recorrer el horno continuo una tira de cobre limpia y brillante junto con otra de acero al carbono limpio y observar la oxidación en cada elemento. Debes asegurarte de mantener la temperatura del horno por debajo de 1080˚C, el punto de fusión del cobre. La tira de acero se decolorará u oxidará si la atmósfera tiene una fuga de aire o agua; sin embargo, la tira de cobre solo se oxida si hay una fuga de aire. Puedes realizar esta prueba tanto con atmósferas generadas o basadas en nitrógeno como con las de amoniaco endotérmico o disociado. Y se puede llevar a cabo sin oxígeno ni analizadores del punto de rocío.
Cuando se comprueba un horno continuo, la oxidación en la sección de precalentamiento tiene un aspecto mate o escarchado. Normalmente es causada por la filtración de aire en la entrada del horno. La oxidación de la zona caliente puede producir escamas o ampollas en las piezas. Esto suele deberse a niveles elevados de humedad o de oxígeno a causa de un inadecuado equilibrio atmosférico o por fugas de agua o de aire en la zona de enfriamiento. La oxidación causada en la zona de enfriamiento normalmente provoca una decoloración suave, a veces brillante: las causas posibles son un mal diseño de la cortina, una excesiva velocidad de la cinta, fugas de agua o un caudal insuficiente de la atmósfera.
En hornos discontinuos, debes empezar por identificar el oxidante que causa el problema. La cantidad de nitrógeno en circulación y la medición de los niveles de oxígeno y humedad pueden indicar cuál es el oxidante implicado. Tras eso, una revisión de los puntos donde se dan fugas con mayor frecuencia (conexiones, uniones, juntas soldadas o selladas...) suele llevar a la localización de la fuente de la fuga.
En una palabra: sí. Puedes reducir costes y residuos pasando de usar una atmósfera generada, como amoníaco endotérmico o disociado, a una atmósfera de nitrógeno o hidrógeno sintético.
Y se consigue así:
El uso de un sistema de atmósfera basada en nitrógeno ofrece numerosas ventajas, entre ellas:
El oxígeno del aire puede infiltrarse en el horno desde los extremos de entrada y de salida, provocando problemas como la oxidación, la descarburación, una sinterización insuficiente o mala calidad de la soldadura fuerte. Estos son algunos métodos para reducir la infiltración de oxígeno:
Esta es una pregunta que surge con frecuencia. Al solucionar problemas de oxidación en una atmósfera continua, es importante medir tanto el nivel de oxígeno como el punto de rocío. Este es el motivo.
El punto de rocío mide el contenido de humedad de un gas, es la temperatura a la que el vapor de agua en un gas de muestra empieza a condensarse. La concentración de oxígeno es simplemente eso: una medida de la presión parcial del oxígeno.
Cuando se extrae una muestra de gas de la zona caliente de un horno para su análisis, los gases reactivos (como H₂, CO o CₓHᵧ) ya se han combinado con el O₂ presente para producir humedad y otros componentes gaseosos. Como resultado, dependiendo de la temperatura del horno y de cómo se obtenga la muestra, el analizador mostrará a menudo un nivel bajo de oxígeno. En la mayoría de aplicaciones, se requiere un bajo nivel de oxígeno y un bajo punto de rocío para controlar el proceso y evitar la oxidación.
Sí, las fugas en cualquier tubería de gas de alta pureza presurizado pueden causar oxidación intermitente. Hay varias posibles razones. Una de ellas es la retrodifusión: el movimiento de las impurezas en el aire que hay alrededor de una tubería de gas de alta presión y bajas impurezas. Esto se debe a los gradientes de concentración, no a los gradientes de presión, y se ve agravado por los cambios en el caudal, la presión o en la temperatura de la tubería.
Los especialistas de Carburos Metálicos pueden ayudarte a encontrar la causa del problema. Al ser intermitente la oxidación, tendrás que observar continuamente las fugas de la tubería de nitrógeno con un analizador de trazas de oxígeno. En el caso de líneas de gas combustible, también se puede utilizar un succionador de gas combustible. Una vez detectadas las impurezas, se puede identificar la fuente de la fuga utilizando diversas técnicas, incluyendo pruebas de burbujas de jabón, pruebas de presión estática o espectrometría de masas con helio. A menudo se producen fugas en grietas de soldadura, en juntas mecánicas, en ajustes de válvulas o en conexiones sueltas.
Todas las calidades de acero inoxidable son aleaciones a base de hierro con porcentajes significativos de cromo. Normalmente, los aceros inoxidables contienen menos del 30% de cromo y más del 50% de hierro. Su característica de "inoxidable" proviene de la formación de una película superficial de óxido de cromo (Cr₂O₂) invisible, adherente, protectora y autorreparable. Aunque los aceros inoxidables son resistentes a la oxidación a temperatura ambiente, son propensos a la decoloración por oxidación a temperaturas elevadas, debido a la presencia de cromo y otros elementos de aleación, como el titanio y el molibdeno.
Los factores que contribuyen al aumento de la oxidación incluyen altos puntos de rocío, altos niveles de oxígeno y óxidos de plomo, boro y nitruros en la superficie. Los aceros inoxidables brillantes, deben ser procesados en una atmósfera altamente reductora, con un punto de rocío inferior a –40°C y un mínimo del 25% de hidrógeno.
Diluir DA con nitrógeno puede ser una alternativa rentable al uso de DA al 100%. Dado que muchos materiales que se procesan no requieren el 75% de hidrógeno contenido en DA, puedes reducir el coste de la atmósfera utilizando nitrógeno, menos costoso, para diluir tu DA. El uso de nitrógeno también proporciona un sistema económico para la purga, además de suponer un menor coste durante el tiempo de reposo del horno. Además, el uso de hidrógeno transportado por nitrógeno para sustituir el DA puede ser rentable y eliminar por completo el amoníaco, un gas tóxico y más caro.
Los ingenieros de aplicaciones de Carburos Metálicos pueden ayudarte a comparar los costes de la atmósfera y recomendarte formas de reducir el consumo para optimizar aún más el coste total.
En estado líquido, el nitrógeno está a -195ºC. Esto lo convierte en uno de los refrigerantes más eficaces. Dependiendo de tus procesos, el nitrógeno líquido puede ofrecerte control de temperatura, reducción del tiempo de ciclo y mejora de la calidad del producto. El nitrógeno es, además, un producto ecológico, ya que no deja residuos y procede del aire que respiramos. Se utiliza en muchos procesos industriales y se puede adaptar a los de tratamiento térmico, mecanizado, proyección térmica y muchas otras aplicaciones que se enfrentan a grandes retos relacionados con el exceso de calor.
Eso depende de tu proceso. Las atmósferas basadas en nitrógeno para el procesamiento de metales llevan años demostrado las ventajas que ofrecen, y, debido a la enorme variedad de requisitos de los hornos (en función de los materiales y las necesidades de las superficies), el uso de mezclas de gases es ahora un estándar en el sector. Diferentes productos toleran distintas concentraciones de componentes oxidantes en la atmósfera del horno, a causa de los componentes reactivos o reductores adicionales en la mezcla. Por este motivo, el uso de nitrógeno generado in situ, con cantidades residuales de oxígeno, suele ser aceptable. Conociendo los niveles de tolerancia al oxígeno de tus procesos podemos ayudarte a reducir costes.
Muchos elementos de un panel de mezclas o control de caudal requieren un mantenimiento periódico para funcionar correctamente, especialmente aquellos relacionados con la seguridad de las operaciones. Debes revisar el funcionamiento de los solenoides para comprobar que el caudal de gas combustible se apague automáticamente y que la purga de gas inerte se encienda según lo previsto. Los elemento deben probarse con la frecuencia de mantenimiento recomendada, normalmente cada seis meses. Además, debes reparar los solenoides tanto como sea necesario. También es importante comprobar el valor de referencia del temporizador de purga para confirmar que pueda cumplir su función adecuadamente. Debes verificar y documentar los valores de referencia de la alarma de caudal bajo durante los procesos y purgas de gas inerte. Estos son solo algunos de los aspectos a revisar periódicamente.
Los caudalímetros deben estar dimensionados de formadecuada para cada aplicación concreta, en función del tipo de gas, la presión y el funcionamiento. En primer lugar, asegúrate de usar un caudalímetro calibrado para la gravedad específica del gas que quieres medir. Comprueba la etiqueta o el tubo de vidrio del caudalímetro o llama al fabricante para asegurarte. En segundo lugar, el caudalímetro solo debe usarse a la presión para la que se calibró. Por ejemplo, un caudalímetro de área variable calibrado para 5,5 bares y con una lectura de 28,3 m³/h solo mostrará 21,5 m³/h si se utiliza a 2,8 bares. ¡Eso supone un error del 24%! En tercer lugar, para obtener la máxima precisión y dejar espacio para realizar ajustes, dimensiona el caudalímetro de modo que su caudal normal se sitúe entre el 30% y el 70% de la escala total. Estos tres pasos te ayudarán a conseguir un buen control sobre los caudales de gas y, en última instancia, sobre tus procesos.
Tradicionalmente, las botellas de gases comprimidos han sido la forma de suministro habitual para usuarios que consumen volúmenes pequeños o medios Sin embargo, esos pequeños usuarios deben enfrentarse a los riesgos de seguridad asociados al traslado de botellas y a la exposición a altas presiones. La consolidación de un sistema de pequeños depósitos criogénicos centralizados elimina la necesidad de manejar botellas y reduce el riesgo de confusión del producto. Otras ventajas de este sistema es una menor exposición a envases a alta presión y menor congestión del tráfico, al requerir entregas menos frecuentes. Carburos Metálicos ha desarrollado la opción de suministro en pequeños depósitos criogénicos como alternativa rentable y fiable al suministro de nitrógeno, argón, oxígeno y dióxido de carbono a alta presión. Además de sistemas de almacenamiento eficientes y flexibles, existen innovadoras soluciones de instalaciones disponibles para ayudarte a llevar a cabo una transición fluida de botellas a depósitos criogénicos.
Los gases industriales (como el nitrógeno, el hidrógeno y el argón) para atmósferas de hornos se caracterizan por tener una pureza muy alta (> 99,995%). Los niveles típicos de impurezas son de mucho menos de 10 partes por millón en volumen (ppmv) de oxígeno y menos de 3 ppmv de humedad (punto de rocío <- 65°c).="" es="" una="" pureza="" adecuada="" para="" muchos="" procesos="" que="" implican="" una="" amplia="" gama="" de="" materiales.="" sin="" embargo,="" algunos="" materiales,="" debido="" a="" su="" alta="" reactividad,="" pueden="" requerir="" una="" purificación="" adicional="" para="" alcanzar="" niveles="" aún="" más="" bajos="" de="" impurezas,="" especialmente="" en="" el="" caso="" de="" gases="" licuados="" o="" los="" suministrados="" con="" plataformas.="" algunas="" instalaciones="" incorporan="" purificadores="" en="" línea="" como="" medida="" adicional="" contra="" las="" impurezas="" arrastradas="" por="" el="" sistema="" de="" tuberías.="" la="" purificación="" en="" línea="" normalmente="" implica="" la="" eliminación="" de="" oxígeno="" y="" humedad.="" a="" veces,="" en="" el="" suministro="" de="" argón,="" es="" necesario="" eliminar="" las="" trazas="" de="" impurezas="" de="" nitrógeno.="" la="" elección="" del="" purificador="" depende="" del="" gas="" y="" del="" tipo="" y="" cantidad="" de="" impurezas="" a="">
La viabilidad de la generación de gas in situ implica muchos factores: el caudal de nitrógeno y la pureza del gas son los más importantes. Los caudales con una velocidad de referencia constante o suficiente pueden ser idóneos para la generación in situ. Los patrones de caudal irregulares pueden ser aceptables si los volúmenes, la presión y la pureza son suficientes para permitir el almacenamiento de gas, cubriendo así los picos máximos de caudal. Por otra parte, cuanto menor sea el requisito de pureza, mayor será la facilidad de uso, aunque para mayores volúmenes es recomendable una alta pureza. Otros factores a tener en cuenta son el coste energético local y la presión necesaria. No hay reglas firmes que definan cuándo pasar de la entrega de gases a su producción in situ. Hay diferentes opciones in situ disponibles para satisfacer tus necesidades de nitrógeno, entre ellas están la adsorción por oscilación de presión, membranas o agentes criogénicos. Cuenta con la amplia experiencia de Carburos Metálicos en tecnologías in situ para ayudarte a decidir cuál es la forma óptima de suministro.
Diluir DA con nitrógeno puede ser una alternativa rentable al uso de DA al 100%. Dado que muchos materiales que se procesan no requieren el 75% de hidrógeno contenido en DA, puedes reducir el coste de la atmósfera utilizando nitrógeno, menos costoso, para diluir tu DA. El uso de nitrógeno también proporciona un sistema económico para la purga, además de suponer un menor coste durante el tiempo de reposo del horno. Además, el uso de hidrógeno transportado por nitrógeno para sustituir el DA puede ser rentable y eliminar por completo el amoníaco, un gas tóxico y más caro.
Los ingenieros de aplicaciones de Carburos Metálicos pueden ayudarte a comparar los costes de la atmósfera y recomendarte formas de reducir el consumo para optimizar aún más el coste total.
En estado líquido, el nitrógeno está a -195ºC. Esto lo convierte en uno de los refrigerantes más eficaces. Dependiendo de tus procesos, el nitrógeno líquido puede ofrecerte control de temperatura, reducción del tiempo de ciclo y mejora de la calidad del producto. El nitrógeno es, además, un producto ecológico, ya que no deja residuos y procede del aire que respiramos. Se utiliza en muchos procesos industriales y se puede adaptar a los de tratamiento térmico, mecanizado, proyección térmica y muchas otras aplicaciones que se enfrentan a grandes retos relacionados con el exceso de calor.
Eso depende de tu proceso. Las atmósferas basadas en nitrógeno para el procesamiento de metales llevan años demostrado las ventajas que ofrecen, y, debido a la enorme variedad de requisitos de los hornos (en función de los materiales y las necesidades de las superficies), el uso de mezclas de gases es ahora un estándar en el sector. Diferentes productos toleran distintas concentraciones de componentes oxidantes en la atmósfera del horno, a causa de los componentes reactivos o reductores adicionales en la mezcla. Por este motivo, el uso de nitrógeno generado in situ, con cantidades residuales de oxígeno, suele ser aceptable. Conociendo los niveles de tolerancia al oxígeno de tus procesos podemos ayudarte a reducir costes.
Los caudalímetros deben estar dimensionados de formadecuada para cada aplicación concreta, en función del tipo de gas, la presión y el funcionamiento. En primer lugar, asegúrate de usar un caudalímetro calibrado para la gravedad específica del gas que quieres medir. Comprueba la etiqueta o el tubo de vidrio del caudalímetro o llama al fabricante para asegurarte. En segundo lugar, el caudalímetro solo debe usarse a la presión para la que se calibró. Por ejemplo, un caudalímetro de área variable calibrado para 5,5 bares y con una lectura de 28,3 m³/h solo mostrará 21,5 m³/h si se utiliza a 2,8 bares. ¡Eso supone un error del 24%! En tercer lugar, para obtener la máxima precisión y dejar espacio para realizar ajustes, dimensiona el caudalímetro de modo que su caudal normal se sitúe entre el 30% y el 70% de la escala total. Estos tres pasos te ayudarán a conseguir un buen control sobre los caudales de gas y, en última instancia, sobre tus procesos.
Tradicionalmente, las botellas de gases comprimidos han sido la forma de suministro habitual para usuarios que consumen volúmenes pequeños o medios Sin embargo, esos pequeños usuarios deben enfrentarse a los riesgos de seguridad asociados al traslado de botellas y a la exposición a altas presiones. La consolidación de un sistema de pequeños depósitos criogénicos centralizados elimina la necesidad de manejar botellas y reduce el riesgo de confusión del producto. Otras ventajas de este sistema es una menor exposición a envases a alta presión y menor congestión del tráfico, al requerir entregas menos frecuentes. Carburos Metálicos ha desarrollado la opción de suministro en pequeños depósitos criogénicos como alternativa rentable y fiable al suministro de nitrógeno, argón, oxígeno y dióxido de carbono a alta presión. Además de sistemas de almacenamiento eficientes y flexibles, existen innovadoras soluciones de instalaciones disponibles para ayudarte a llevar a cabo una transición fluida de botellas a depósitos criogénicos.
Hay varias maneras de abordar el reto del enfriamiento rápido de gases a alta presión en hornos de vacío, y diversos factores a tener en cuenta para elegir la solución más rentable de suministro de gases a alta presión.
En primer lugar, debes conocer el volumen de gas que necesitas. A continuación, hay que dimensionar el depósito correctamente, lo que requiere un equilibrio entre la presión máxima de funcionamiento del depósito y su volumen interno. El incremento repentino de la presión es uno de los factores clave que influye en el tipo de sistema de suministro de gas que se adaptará mejor en tus operaciones. Otro factor a tener en cuenta es el volumen estimado de gas que usarás mensualmente, que dependerá del número de veces que los hornos necesiten ser recargados.
A continuación, tenemos en cuenta las opciones de suministro de gas criogénico. Los sistemas criogénicos que utilizan depósitos para líquidos a alta presión generalmente producen menor cantidad de gas ventilado pero requieren una mayor inversión y tienen una presión limitada debido al punto crítico del criógeno (por ejemplo, el del nitrógeno líquido es 473 psig, aproximadamente 32 bares). Los depósitos para nitrógeno líquido a alta presión para generalmente están estandarizados a 28 bares. Los sistemas de conmutación de alta presión utilizan un suministro de líquido con presión estándar (16 bar), que son depósitos menos costosos, pero pueden tener grandes pérdidas por purga a medida que los recipientes de la cuba se descargan. Los sistemas de bombeo de líquidos a alta presión también utilizan depósitos de presión estándar, con una bomba criogénica para llenar bloques de botellas a alta presión o tubos de hidrilo. Estos sistemas tienen un rango de presión mucho mayor (hasta 300 bares) y, si se especifican correctamente, tienen pérdidas de ventilación relativamente bajas, sin embargo a menudo su coste de capital total es más alto. Otros factores adicionales a considerar como parte de una evaluación completa incluyen los costes de mantenimiento para cada tipo de sistema, junto con el precio unitario del gas.
Los ingenieros de aplicaciones de Carburos Metálicos pueden trabajar contigo para estudiar tus parámetros. Podemos ayudarte a evaluar los beneficios y los aspectos a tener en cuenta en cada forma de suministro, con el fin de ofrecerte un sistema optimizado en tus operaciones.
Cada vez recibimos más consultas sobre el dimensionamiento de los depósitos para hornos de vacío. La necesidad de conseguir un enfriamiento más rápido mediante presiones más altas ha hecho que la selección del dimensionamiento adecuado del depósito (tamaño y presión) sea aún más importante.
En primer lugar, debe definirse la presión de funcionamiento del depósito que será adecuada para conseguir la presión necesaria y el tiempo necesario de funcionamiento. El tamaño de depósito, su índice de presión, el volumen de gas almacenado resultante y el coste de depósito están relacionados. El sistema de suministro de gas debe proporcionar la presión adecuada para rellenar el depósito. Existen puntos de corte del nivel de presión natural de los sistemas criogénicos, como 14 barg de un líquido criogénico estándar de 16,5 barg depósito.
Asegúrate de que la sobretensión del depósito aprobada por ASME está clasificada para la presión que estás utilizando y que está adecuadamente protegida contra sobrepresurización. Además, si estás utilizando un sistema criogénico, debes asegurarte de que incorpore una alarma de baja temperatura para evitar la fragilización de los depósitos de acero al carbono.
Un depósito de sobrecarga debe ser capaz de almacenar el volumen adecuado de gas a un nivel de presión por encima de la presión de relleno del horno. Por ejemplo, utilizando las leyes ideales de los gases simples, si se requieren 3 m³ para conseguir una presión de enfriamiento de 5 barg (aprox. 72 psig), se necesitarían 18 m³ de gas para un relleno de vacío total. Esto quiere decir que se requiere una presión mínima de 6 bares para proporcionar un caudal adecuado para el relleno en el tiempo deseado. En un depósito con una presión máxima de trabajo de 15 barg (MAWP) se recomendarían unas dimensiones basadas en proporción al sobredimensionamiento deseado. Un depósito más pequeño podría utilizarse con una presión de funcionamiento mucho mayor.
Sí, las fugas en cualquier tubería de gas de alta pureza presurizado pueden causar oxidación intermitente. Hay varias posibles razones. Una de ellas es la retrodifusión: el movimiento de las impurezas en el aire que hay alrededor de una tubería de gas de alta presión y bajas impurezas. Esto se debe a los gradientes de concentración, no a los gradientes de presión, y se ve agravado por los cambios en el caudal, la presión o en la temperatura de la tubería.
Los especialistas de Carburos Metálicos pueden ayudarte a encontrar la causa del problema. Al ser intermitente la oxidación, tendrás que observar continuamente las fugas de la tubería de nitrógeno con un analizador de trazas de oxígeno. En el caso de líneas de gas combustible, también se puede utilizar un succionador de gas combustible. Una vez detectadas las impurezas, se puede identificar la fuente de la fuga utilizando diversas técnicas, incluyendo pruebas de burbujas de jabón, pruebas de presión estática o espectrometría de masas con helio. A menudo se producen fugas en grietas de soldadura, en juntas mecánicas, en ajustes de válvulas o en conexiones sueltas.
Los altos puntos de rocío en atmósferas de sinterización endotérmicas generadas son una causa común de descarburación. Este problema se puede superar mediante el uso de una atmósfera endotérmica controlada diluida con nitrógeno o, mejor aún, una atmósfera controlada de nitrógeno-hidrógeno.
Durante varios años se han utilizado atmósferas basadas en nitrógeno para sinterizar componentes de aceros al carbono. Estas atmósferas se producen y suministran utilizando un generador endotérmico o mezclando nitrógeno puro con hidrógeno. Se ha demostrado que el uso de atmósferas de nitrógeno-hidrógeno produce piezas con calidad y propiedades uniformes. Sin embargo, todavía hay una serie de fabricantes de piezas de metal en polvo que, creyendo que el hidrógeno supone un alto coste, siguen utilizando atmósferas generadas endotérmicamente para sinterizar componentes de aceros al carbono. Para ayudar a estos fabricantes de piezas a mejorar la calidad y la uniformidad de sus productos sin aumentar sustancialmente el coste total de la atmósfera que utilizan, Carburos Metálicos dispone de un amplio programa experimental, lanzado con el objetivo de estudiar la sinterización de componentes de aceros al carbono en hornos de producción con atmósferas endotérmicas y endotérmicas diluidas con nitrógeno en condiciones de funcionamiento similares.
Es una pregunta que surge con frecuencia al buscar soluciones a los problemas de oxidación en una atmósfera de horno continuo. El aumento del precio del níquel y, por tanto, del acero inoxidable, ha hecho que la vida útil de la cinta sea más importante que nunca. Si bien muchas variables, como la aleación de la cinta, el procedimiento inicial de rodaje, el calibre del cable y su monitorización, afectan a la vida útil de una cinta de acero inoxidable, se pueden lograr importantes mejoras ajustando la atmósfera de sinterización.
La tecnología de procesamiento con atmósferas de Carburos Metálicos ha demostrado que su uso puede prolongar la vida útil de las cintas de acero inoxidable utilizadas en la sinterización de piezas producidas con metal en polvo. En general, la atmósfera proporciona a la cinta de acero inoxidable una capa protectora frente al óxido, sin dejar de ser neutra en carbono para las piezas. La capa protectora reduce la absorción de carbono y nitrógeno y ayuda a mantener las propiedades mecánicas de la cinta. En el sector, el uso de esta tecnología ha permitido prolongar la vida útil de las cintas de malla de acero inoxidable entre el 25% y más del 50%, respecto a la vida útil típica con el uso de atmósferas de sinterización de N₂-H₂. Mayor duración de la cinta supone: menor mantenimiento, menor tiempo de inactividad del horno y menos cintas que sustituir.
Muchas variables de procesamiento como el tamaño de las partículas, la composición y la pureza, la distribución de las medidas o el contenido de carbono afectan a las propiedades finales de los componentes sinterizados. El tipo y la cantidad de lubricantes, las densidades de compactación y los parámetros del horno (temperatura, tiempo, velocidad de enfriamiento y carga de la cinta) también influyen en los resultados finales. La mayoría de estas variables se definen durante el proceso de diseño de los componentes.
A menudo se pasa por alto la atmósfera de sinterización como variable. Las propiedades de la atmósfera pueden variar con el tiempo. Controlar las variables de un sistema de atmósfera puede mejorar la consistencia de las propiedades de las piezas sinterizadas. Las principales variables en un sistema de atmósfera son la composición de la atmósfera, la pureza, los caudales y la distribución, la presión dentro del horno, la velocidad de salida, la estabilidad (influencias externas) y las aberturas de las puertas.
Desde hace muchos años, las atmósferas basadas en nitrógeno han demostrado ser adecuadas para una amplia gama de procesos de tratamiento térmico. Se han adoptado como estándar del sector debido a su capacidad para producir la composición atmosférica adecuada que garantiza la producción de piezas de alta calidad sin problemas de descarburación asociados con atmósferas generadas endotérmicamente.
Las piezas sinterizadas deben salir del horno con un acabado brillante. Si no es así, hay algún problema en el proceso. Es posible que esté entrando oxígeno o aire por la entrada principal del horno. Por otra parte, si el potencial de oxidación en la zona de precalentamiento es demasiado alto, la superficie de la parte metálica de polvo puede oxidarse. Una parte de esta superficie oxidada reduce al incorporarse a la atmósfera altamente reductora de la zona caliente, perdiendo así su acabado brillante y quedando apagada y mate. Además de un acabado apagado, se puede observar una menor dureza superficial debido a la descarburación superficial causada por la oxidación.
Ante esta situación, puedes añadir una cortina de llama en la parte delantera del horno. La cortina debe fijarse a la puerta para proporcionar una cobertura total de la entrada principal y la llama debe dirigirse hacia abajo. También puedes controlar el punto de rocío en la zona de precalentamiento para que sea suficientemente oxidante como para facilitar la lubricación, sin oxidar el metal.
Para resolver un problema de hollín, primero debes identificar el tipo de hollín. Hay tres tipos principales: hollín adherente hollín suelto (granular) o el hollín brillante (aceitoso). Todos están asociados con hidrocarburos procedentes de lubricantes o gases enriquecidos de hidrocarburos. El hollín adherente parece una mancha y es difícil de eliminar. Generalmente se produce por la pirólisis de lubricante en la zona de precalentamiento. El hollín granulado suelto aparece como una nieve negra en la parte superior de las piezas y se produce a partir de vapores de lubricantes en la zona caliente. El hollín brillante aparece como un recubrimiento negro uniforme en las superficies expuestas. El craqueo catalítico del gas natural en las piezas produce este tipo de hollín.
Una vez que se conoce el tipo de hollín, el problema se puede resolver mediante la evaluación de factores como el caudal de la atmósfera, su equilibrio, el punto de rocío del precalentamiento, la velocidad de la cinta, la carga de la cinta, el perfil de temperatura, la cantidad de piezas, el porcentaje de lubricante y el estado del horno.
Para atmósferas de sinterización y soldadura fuerte en un horno de cinta continua con extremos abiertos, debes seguir la norma NFPA 86 para hornos. Normalmente, las atmósferas que contienen más del 4% de hidrógeno en nitrógeno se consideran inflamables. De hecho, cualquier atmósfera mixta, incluso si contiene menos del 4% de hidrógeno, se considera "indeterminada" y debe tratarse como si fuera inflamable.
La NFPA 86 recomienda que se cumplan las siguientes condiciones antes de introducir cualquier atmósfera inflamable o indeterminada en el horno:
Eso depende de tu proceso. Las atmósferas basadas en nitrógeno para el procesamiento de metales llevan años demostrado las ventajas que ofrecen, y, debido a la enorme variedad de requisitos de los hornos (en función de los materiales y las necesidades de las superficies), el uso de mezclas de gases es ahora un estándar en el sector. Diferentes productos toleran distintas concentraciones de componentes oxidantes en la atmósfera del horno, a causa de los componentes reactivos o reductores adicionales en la mezcla. Por este motivo, el uso de nitrógeno generado in situ, con cantidades residuales de oxígeno, suele ser aceptable. Conociendo los niveles de tolerancia al oxígeno de tus procesos podemos ayudarte a reducir costes.
Una simple prueba de cobre-acero puede diferenciar la oxidación por aire (O₂) o agua (H₂O). La prueba consiste en hacer recorrer el horno continuo una tira de cobre limpia y brillante junto con otra de acero al carbono limpio y observar la oxidación en cada elemento. Debes asegurarte de mantener la temperatura del horno por debajo de 1080˚C, el punto de fusión del cobre. La tira de acero se decolorará u oxidará si la atmósfera tiene una fuga de aire o agua; sin embargo, la tira de cobre solo se oxida si hay una fuga de aire. Puedes realizar esta prueba tanto con atmósferas generadas o basadas en nitrógeno como con las de amoniaco endotérmico o disociado. Y se puede llevar a cabo sin oxígeno ni analizadores del punto de rocío.
Esta es una pregunta que surge con frecuencia. Al solucionar problemas de oxidación en una atmósfera continua, es importante medir tanto el nivel de oxígeno como el punto de rocío. Este es el motivo.
El punto de rocío mide el contenido de humedad de un gas, es la temperatura a la que el vapor de agua en un gas de muestra empieza a condensarse. La concentración de oxígeno es simplemente eso: una medida de la presión parcial del oxígeno.
Cuando se extrae una muestra de gas de la zona caliente de un horno para su análisis, los gases reactivos (como H₂, CO o CₓHᵧ) ya se han combinado con el O₂ presente para producir humedad y otros componentes gaseosos. Como resultado, dependiendo de la temperatura del horno y de cómo se obtenga la muestra, el analizador mostrará a menudo un nivel bajo de oxígeno. En la mayoría de aplicaciones, se requiere un bajo nivel de oxígeno y un bajo punto de rocío para controlar el proceso y evitar la oxidación.
Sí, las fugas en cualquier tubería de gas de alta pureza presurizado pueden causar oxidación intermitente. Hay varias posibles razones. Una de ellas es la retrodifusión: el movimiento de las impurezas en el aire que hay alrededor de una tubería de gas de alta presión y bajas impurezas. Esto se debe a los gradientes de concentración, no a los gradientes de presión, y se ve agravado por los cambios en el caudal, la presión o en la temperatura de la tubería.
Los especialistas de Carburos Metálicos pueden ayudarte a encontrar la causa del problema. Al ser intermitente la oxidación, tendrás que observar continuamente las fugas de la tubería de nitrógeno con un analizador de trazas de oxígeno. En el caso de líneas de gas combustible, también se puede utilizar un succionador de gas combustible. Una vez detectadas las impurezas, se puede identificar la fuente de la fuga utilizando diversas técnicas, incluyendo pruebas de burbujas de jabón, pruebas de presión estática o espectrometría de masas con helio. A menudo se producen fugas en grietas de soldadura, en juntas mecánicas, en ajustes de válvulas o en conexiones sueltas.
Las fluctuaciones en la pureza del gas, la presión y el caudal pueden ser la causa de obtener recubrimientos inconsistentes. Al solucionar incidencias de aplicaciones de rociado de plasma y HVOF, es importante buscar elementos como válvulas, reguladores y líneas de acero inoxidable del tamaño adecuado desde la fuente de gas hasta la pistola de inyección, además de utilizar el suministro de gas adecuado. Normalmente el gas licuado proporciona mayor pureza y consistencia de caudal en estas aplicaciones. Los puntos más susceptibles de causar complicaciones son juntas de goma inferiores y diafragmas, juntas tóricas engrasadas, caudalímetros de material acrílico y las desconexiones rápidas. Además, las fugas de conexiones y encajes poco ajustados pueden arrastrar aire ambiental, lo que puede introducir impurezas en el gas, además de suponer un peligro para la seguridad.
Carburos Metálicos puede ayudarte a solucionar los aspectos relacionados con pureza, presión y caudal mediante una auditoría de diagnóstico que incluye un análisis de gases y una revisión del diseño de las tuberías.
Los sistemas tradicionales de HVOF (oxicombustible de alta velocidad) utilizan ciertos combustibles para la combustión, normalmente queroseno, metano (gas natural), propano, propileno e hidrógeno. Aunque cada combustible tiene sus ventajas, el hidrógeno ofrece algunas ventajas únicas. Debido a su mayor conductividad térmica, el hidrógeno consigue la mejor transferencia de calor de la llama a las partículas de polvo, a pesar de tener una temperatura de llama global inferior a la de los hidrocarburos. El exceso de hidrógeno en la llama también crea una atmósfera reductora, que reduce la formación de óxido. Como los reactivos estequiométricos de hidrógeno y oxígeno arden por completo, los residuos no quemados no se depositan en el recubrimiento. Al ser el gas más ligero con la velocidad de propiedades acústicas más alta, potencialmente el hidrógeno tiene la velocidad de partícula más alta, lo que permite una mayor adhesión de las partículas. Además, no es necesario usar almohadillas térmicas en invierno para garantizar un caudal de combustible suficiente en la zona de trabajo, al contrario de lo que pasa con otros combustibles.
En estado líquido, el nitrógeno está a -195ºC. Esto lo convierte en uno de los refrigerantes más eficaces. Dependiendo de tus procesos, el nitrógeno líquido puede ofrecerte control de temperatura, reducción del tiempo de ciclo y mejora de la calidad del producto. El nitrógeno es, además, un producto ecológico, ya que no deja residuos y procede del aire que respiramos. Se utiliza en muchos procesos industriales y se puede adaptar a los de tratamiento térmico, mecanizado, proyección térmica y muchas otras aplicaciones que se enfrentan a grandes retos relacionados con el exceso de calor.
Solo algunos combustibles son adecuados para la combustión en los sistemas tradicionales de HVOF (oxicombustión de alta velocidad). Se trata de hidrógeno, queroseno, metano (gas natural), propano y propileno. Aunque cada uno de ellos tiene algunas ventajas específicas, el hidrógeno ofrece algunos beneficios únicos:
Además, se puede suministrar hidrógeno a presión suficiente en botellas y en depósitos de gas licuado que no requieren almohadillas térmicas durante los meses de invierno para asegurar un flujo de combustible suficiente a tu cabina de HVOF.
