1. מהי "נקודת טל"? מה שולט בנקודת הטל בחישול גלגול קר?
נקודת הטל מתייחסת לטמפרטורה שבה אדי מים באטמוספרה מתחילים להתעבות למים נוזליים. בחישול בגלגול קר, נקודת הטל מייצגת למעשה את תכולת המים (לחץ חלקי אדי מים) של אטמוספירת התנור.
הליבה של בקרת נקודת הטל היא הניהול המדויק של קיבולת החמצון-הפחתת של אטמוספירת התנור-ככל שנקודת הטל נמוכה יותר (ככל שתכולת המים נמוכה יותר), כך עוצמת הפחתת האטמוספירה חזקה יותר; ככל שנקודת הטל גבוהה יותר, כוח החמצון חזק יותר. עבור אווירה מגינה (H₂+N₂), נקודת הטל נדרשת בדרך כלל להיות מבוקרת בין -40 מעלות ל -60 מעלות כדי להבטיח שהאטמוספירה נמצאת באזור המפחית היציב של הברזל.
2.מדוע נקודת הטל משפיעה ישירות האם משטח הרצועה מתחמצן?
על פי תגובת שיווי המשקל של ברזל, חמצן ואדי מים:
Fe + H₂O ⇌ FeO + H₂
קבוע שיווי המשקל עבור תגובה זו הוא K=P(H₂O)/P(H₂).
כאשר P(H₂O)/P(H₂) גבוה מערך שיווי המשקל, התגובה ממשיכה ימינה, והברזל מתחמצן ליצירת תחמוצת ברזל (FeO).
כאשר P(H₂O)/P(H₂) נמוך מערך שיווי המשקל, התגובה ממשיכה שמאלה, ותחמוצת הברזל מצטמצמת לברזל מתכתי.
מכיוון ש-P(H₂O) נקבע ישירות על ידי נקודת הטל, נקודת הטל קובעת אם האטמוספרה "מחמצנת" או "מפחיתה". אם נקודת הטל עולה ללא שליטה, אפילו עם החדרת מימן טהור, פלדת הרצועה עדיין עלולה להתחמצן, וכתוצאה מכך פגמים ב"צבע חמצון" או "כחלחל".
3. אילו פגמי איכות ספציפיים יכולים לגרום בקרת נקודת טל לא נכונה בסלילים קרים-?
צבע חמצון פני השטח: כאשר נקודת הטל גבוהה מדי, נוצר סרט תחמוצת דק במיוחד על פני הרצועה, הנראה צהוב, כחול או אפור, ומשפיע על המראה ועל הידבקות הציפוי שלאחר מכן.
חמצון סלקטיבי: עבור פלדות המכילות יסודות סגסוגת כגון סיליקון, מנגן ואלומיניום, נקודות טל גבוהות מדי גורמות לאלמנטים מתגסוגים אלו להצטבר ולהתחמצן על פני השטח, ליצור "הצמדה" תחמוצת ולהידרדר חמור בביצועי הציפוי.
דקרבוריזציה: כאשר נקודת הטל גבוהה מדי והטמפרטורה גבוהה גם היא, אדי המים באטמוספרה מגיבים עם פחמן בפלדה: C + H₂O → CO + H₂, מה שמוביל לפירוק פני השטח, הפחתת קשיות פני השטח וביצועי עייפות.
קרבוריזציה: קרבוריזציה הפוכה עשויה להתרחש כאשר נקודת הטל נמוכה ביותר והאטמוספירה המכילה פחמן- אינה תקינה, אך בייצור בפועל, הסיכון לשחרור נפוץ יותר.
4. מהם ההבדלים בדרישות בקרת נקודת הטל עבור דרגות פלדה שונות?
פלדת פחמן רגילה (למשל, דרגת CQ, DQ): נקודת טל של -30 מעלות עד -40 מעלות מספיקה כדי לעמוד בדרישות השטח הבסיסיות, מכיוון שהיא מכילה מעט אלמנטים מתגזרים ונוטה פחות לחמצון סלקטיבי.
פלדה בעלת חוזק- גבוה (המכילה Si, Mn): דורשת נקודת טל קטנה או שווה ל--45 מעלות, או אפילו נקודות טל נמוכות במיוחד מתחת ל-60 מעלות, כדי למנוע מסיליקון ומנגן להצטבר ולהתחמצן על פני השטח; אחרת, "ביטול ציפוי" או "הדבקה לקויה של ציפוי" יתרחשו במהלך הגלוון.
לוחות חיצוניים לרכב (פלדת IF, פלדה מתקשה-): יש לייצב בקפדנות את נקודת הטל ב--50 מעלות עד -60 מעלות, בשילוב עם אטמוספירה עתירת מימן (מעל או שווה ל-5% H₂), כדי להבטיח משטח איכותי עם "ללא צבע תחמוצת" + ללא חמצון סלקטיבי.
פלדת סיליקון: רגישה במיוחד לנקודת הטל, דורשת בדרך כלל נקודת טל קטנה מ-50 מעלות או שווה ל-50 מעלות כדי למנוע משכבת התחמוצת המשפיעה על התכונות המגנטיות.
5. כיצד נוכל להשיג בקרה וניטור מדויקים של נקודת הטל בייצור?
איטום גוף הכבשן: מעטפת הכבשן, פתחי גלגלי הכבשן, ממשקי הצמד התרמיים, ריתוכים וכו', חייבים להיות אטומים בהחלט כדי למנוע חדירת אוויר לח חיצוני; יש לבצע בדיקות אטימות רגילות (שיטת החזקת לחץ או איתור דליפת הליום).
מדי נקודת טל מקוונים: מדי נקודת טל מראה או מדי נקודת טל קיבוליים צריכים להיות מותקנים במקומות מרכזיים כמו קטע החימום, קטע הקירור וחרטום הכבשן של תנור החישול כדי לנטר את ערכי נקודת הטל בזמן אמת ולהתחבר למערכת הבקרה האוטומטית.
מיזוג אוויר:
כאשר נקודת הטל עולה, יש להגביר את קצב זרימת הגז המגן באופן אוטומטי, או שהמערכת צריכה לעבור למקור גז עם תכולת לחות נמוכה יותר (כגון פירוק אמוניה נוזלית למימן או חנקן מטוהר).
יש להתקין "קופסה יבשה" או "אטם גז יבש" באזור התנור כדי למנוע זרימה של אוויר לח בחזרה לתוך התנור מתוך חרטום התנור.
כיול ותחזוקה רגילים: יש לכייל מדי נקודת טל באופן קבוע, ויש להחליף מדי פעם חומרי ייבוש ומסננים כדי להבטיח את הדיוק והאמינות של נתוני הבדיקה.