উচ্চ-তাপমাত্রার পরিবেশে রোলার চেইনের জন্য উপাদান নির্বাচন

উচ্চ-তাপমাত্রার পরিবেশে রোলার চেইনের জন্য উপাদান নির্বাচন

ধাতব তাপ চিকিত্সা, খাদ্য বেকিং এবং পেট্রোকেমিক্যালের মতো শিল্প পরিবেশে,রোলার চেইনমূল ট্রান্সমিশন উপাদান হিসেবে, প্রায়শই ১৫০°C এর বেশি তাপমাত্রায় অবিরাম কাজ করে। চরম তাপমাত্রার কারণে প্রচলিত চেইন নরম, জারিত, ক্ষয়প্রাপ্ত এবং লুব্রিকেট করতে ব্যর্থ হতে পারে। শিল্প তথ্য দেখায় যে উচ্চ-তাপমাত্রার পরিস্থিতিতে ভুলভাবে নির্বাচিত রোলার চেইনগুলির আয়ুষ্কাল ৫০% এরও বেশি কমিয়ে আনা যেতে পারে, এমনকি সরঞ্জাম ডাউনটাইমও হতে পারে। এই নিবন্ধটি উচ্চ-তাপমাত্রার পরিবেশে রোলার চেইনের কর্মক্ষমতা প্রয়োজনীয়তার উপর আলোকপাত করে, শিল্প পেশাদারদের তাদের ট্রান্সমিশন সিস্টেমে স্থিতিশীল আপগ্রেড অর্জনে সহায়তা করার জন্য বিভিন্ন মূল উপকরণের বৈশিষ্ট্য এবং নির্বাচন যুক্তি পদ্ধতিগতভাবে বিশ্লেষণ করে।

I. রোলার চেইনের প্রতি উচ্চ-তাপমাত্রার পরিবেশের মূল চ্যালেঞ্জগুলি

উচ্চ-তাপমাত্রা পরিবেশের কারণে রোলার চেইনের ক্ষতি বহুমাত্রিক। মূল চ্যালেঞ্জ দুটি দিকের মধ্যে রয়েছে: উপাদানের কর্মক্ষমতা অবনতি এবং কাঠামোগত স্থিতিশীলতা হ্রাস। এই প্রযুক্তিগত বাধাগুলিও যা উপাদান নির্বাচনকে অতিক্রম করতে হবে:

- উপাদানের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের অবক্ষয়: সাধারণ কার্বন ইস্পাত 300℃ এর উপরে উল্লেখযোগ্যভাবে নরম হয়ে যায়, প্রসার্য শক্তি 30%-50% হ্রাস পায়, যার ফলে চেইন প্লেট ভাঙা, পিন বিকৃতি এবং অন্যান্য ব্যর্থতা দেখা দেয়। অন্যদিকে, কম-মিশ্র ইস্পাত উচ্চ তাপমাত্রায় আন্তঃকণিকাকার জারণের কারণে আরও ত্বরান্বিত ক্ষয় অনুভব করে, যার ফলে চেইনের প্রসারণ অনুমোদিত সীমা অতিক্রম করে।

- বর্ধিত জারণ এবং ক্ষয়: উচ্চ-তাপমাত্রার পরিবেশে অক্সিজেন, জলীয় বাষ্প এবং শিল্প মাধ্যম (যেমন অ্যাসিডিক গ্যাস এবং গ্রীস) শৃঙ্খল পৃষ্ঠের ক্ষয়কে ত্বরান্বিত করে। ফলস্বরূপ অক্সাইড স্কেল কব্জা জ্যামিং সৃষ্টি করতে পারে, অন্যদিকে ক্ষয় পণ্য তৈলাক্তকরণ হ্রাস করে।

- লুব্রিকেশন সিস্টেমের ব্যর্থতা: প্রচলিত খনিজ লুব্রিকেটিং তেল ১২০ ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে বাষ্পীভূত হয়ে কার্বনাইজ হয়ে যায়, যার ফলে তার লুব্রিকেটিং প্রভাব হারায়। এর ফলে রোলার এবং পিনের মধ্যে ঘর্ষণ সহগ বৃদ্ধি পায়, যার ফলে পরিধানের হার ৪-৬ গুণ বৃদ্ধি পায়।

- তাপীয় সম্প্রসারণ ম্যাচিং চ্যালেঞ্জ: যদি চেইন উপাদানগুলির (চেইন প্লেট, পিন, রোলার) তাপীয় সম্প্রসারণের সহগগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে ভিন্ন হয়, তাহলে তাপমাত্রা চক্রের সময় ফাঁকগুলি প্রশস্ত হতে পারে বা চেইনটি আটকে যেতে পারে, যা ট্রান্সমিশন নির্ভুলতাকে প্রভাবিত করে।

II. উচ্চ-তাপমাত্রার রোলার চেইনের মূল উপাদানের ধরণ এবং কর্মক্ষমতা বিশ্লেষণ

উচ্চ-তাপমাত্রার অপারেটিং অবস্থার বিশেষ বৈশিষ্ট্যের কারণে, মূলধারার রোলার চেইন উপকরণগুলি তিনটি প্রধান সিস্টেম তৈরি করেছে: স্টেইনলেস স্টিল, তাপ-প্রতিরোধী ইস্পাত এবং নিকেল-ভিত্তিক সংকর ধাতু। উচ্চ-তাপমাত্রা প্রতিরোধ, শক্তি এবং জারা প্রতিরোধের ক্ষেত্রে প্রতিটি উপাদানের নিজস্ব শক্তি রয়েছে, নির্দিষ্ট অপারেটিং অবস্থার উপর ভিত্তি করে সুনির্দিষ্ট মিল প্রয়োজন।

১. স্টেইনলেস স্টিল সিরিজ: মাঝারি এবং উচ্চ-তাপমাত্রার অপারেটিং অবস্থার জন্য সাশ্রয়ী পছন্দ

স্টেইনলেস স্টিল, তার চমৎকার জারণ প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং জারা প্রতিরোধ ক্ষমতার কারণে, 400℃ এর নিচে মাঝারি এবং উচ্চ-তাপমাত্রার পরিবেশের জন্য পছন্দের উপাদান হয়ে উঠেছে। এর মধ্যে, 304, 316, এবং 310S গ্রেড রোলার চেইন তৈরিতে সর্বাধিক ব্যবহৃত হয়। কর্মক্ষমতার পার্থক্য মূলত ক্রোমিয়াম এবং নিকেলের অনুপাতের কারণে।

এটা মনে রাখা উচিত যে স্টেইনলেস স্টিলের চেইন "অভ্রান্ত" নয়। 304 স্টেইনলেস স্টিল 450℃ এর উপরে সংবেদনশীলতা প্রদর্শন করে, যার ফলে আন্তঃকণিকাকার ক্ষয় হয়। যদিও 310S তাপ-প্রতিরোধী, এর দাম 304 এর তুলনায় প্রায় 2.5 গুণ, যার জন্য জীবনকালের প্রয়োজনীয়তার একটি বিস্তৃত বিবেচনা প্রয়োজন।

2. তাপ-প্রতিরোধী ইস্পাত সিরিজ: চরম তাপমাত্রায় শক্তির নেতারা

যখন অপারেটিং তাপমাত্রা ৮০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসের বেশি হয়, তখন সাধারণ স্টেইনলেস স্টিলের শক্তি উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়। এই সময়ে, উচ্চ ক্রোমিয়াম এবং নিকেল সামগ্রী সহ তাপ-প্রতিরোধী ইস্পাত মূল পছন্দ হয়ে ওঠে। এই উপকরণগুলি, খাদ উপাদান অনুপাতের সাথে সামঞ্জস্যের মাধ্যমে, উচ্চ তাপমাত্রায় একটি স্থিতিশীল অক্সাইড ফিল্ম তৈরি করে এবং ভাল ক্রিপ শক্তি বজায় রাখে:

- 2520 তাপ-প্রতিরোধী ইস্পাত (Cr25Ni20Si2): একটি সাধারণভাবে ব্যবহৃত উচ্চ-তাপমাত্রার উপাদান হিসাবে, এর দীর্ঘমেয়াদী পরিষেবা তাপমাত্রা 950℃ এ পৌঁছাতে পারে, যা কার্বারাইজিং বায়ুমণ্ডলে চমৎকার কর্মক্ষমতা প্রদর্শন করে। পৃষ্ঠের ক্রোমিয়াম বিস্তার চিকিত্সার পরে, জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা আরও 40% বৃদ্ধি করা যেতে পারে। এটি সাধারণত বহুমুখী ফার্নেস চেইন কনভেয়র এবং গিয়ার প্রি-অক্সিডেশন ফার্নেস কনভেয়র সিস্টেমে ব্যবহৃত হয়। এর প্রসার্য শক্তি ≥520MPa এবং প্রসারণ ≥40% কার্যকরভাবে উচ্চ তাপমাত্রায় কাঠামোগত বিকৃতি প্রতিরোধ করে।

- Cr20Ni14Si2 তাপ-প্রতিরোধী ইস্পাত: 2520 এর চেয়ে সামান্য কম নিকেলের পরিমাণ সহ, এটি একটি আরও সাশ্রয়ী বিকল্প প্রদান করে। এর ক্রমাগত অপারেটিং তাপমাত্রা 850℃ পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে, যা এটিকে কাচ তৈরি এবং অবাধ্য উপাদান পরিবহনের মতো খরচ-সংবেদনশীল উচ্চ-তাপমাত্রা প্রয়োগের জন্য উপযুক্ত করে তোলে। এর মূল বৈশিষ্ট্য হল এর তাপীয় প্রসারণের স্থিতিশীল সহগ, যার ফলে স্প্রোকেট উপকরণগুলির সাথে আরও ভাল সামঞ্জস্যতা এবং ট্রান্সমিশন শক হ্রাস পায়।

৩. নিকেল-ভিত্তিক খাদ সিরিজ: কঠোর অপারেটিং অবস্থার জন্য চূড়ান্ত সমাধান

১০০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসের বেশি তাপমাত্রার চরম পরিস্থিতিতে অথবা অত্যন্ত ক্ষয়কারী মাধ্যমের উপস্থিতিতে (যেমন মহাকাশ উপাদান এবং পারমাণবিক শিল্প সরঞ্জামের তাপ চিকিত্সা), নিকেল-ভিত্তিক সংকর ধাতুগুলি তাদের উচ্চ-তাপমাত্রার কর্মক্ষমতার কারণে অপরিবর্তনীয় উপকরণ। ইনকোনেল ৭১৮ দ্বারা উদাহরণিত নিকেল-ভিত্তিক সংকর ধাতুগুলিতে ৫০%-৫৫% নিকেল থাকে এবং নিওবিয়াম এবং মলিবডেনামের মতো উপাদান দিয়ে শক্তিশালী করা হয়, যা ১২০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসেও চমৎকার যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য বজায় রাখে।

নিকেল-ভিত্তিক অ্যালয় রোলার চেইনের মূল সুবিধাগুলি হল: ① ক্রিপ শক্তি 310S স্টেইনলেস স্টিলের চেয়ে তিনগুণ বেশি; 1000℃ তাপমাত্রায় 1000 ঘন্টা একটানা ব্যবহারের পরে, স্থায়ী বিকৃতি ≤0.5% হয়; ② অত্যন্ত শক্তিশালী জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা, সালফিউরিক অ্যাসিড এবং নাইট্রিক অ্যাসিডের মতো শক্তিশালী ক্ষয়কারী মিডিয়া সহ্য করতে সক্ষম; ③ চমৎকার উচ্চ-তাপমাত্রার ক্লান্তি কর্মক্ষমতা, ঘন ঘন তাপমাত্রা সাইক্লিং অবস্থার জন্য উপযুক্ত। তবে, তাদের দাম 310S স্টেইনলেস স্টিলের চেয়ে 5-8 গুণ বেশি এবং এগুলি সাধারণত উচ্চ-মানের নির্ভুল ট্রান্সমিশন সিস্টেমে ব্যবহৃত হয়।

৪. সহায়ক উপকরণ এবং পৃষ্ঠ চিকিত্সা প্রযুক্তি

সাবস্ট্রেটের পছন্দ ছাড়াও, উচ্চ-তাপমাত্রার কর্মক্ষমতা উন্নত করার জন্য পৃষ্ঠ চিকিত্সা প্রযুক্তি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। বর্তমানে, মূলধারার প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে রয়েছে: ① ক্রোমিয়াম অনুপ্রবেশ: চেইন পৃষ্ঠে একটি Cr2O3 অক্সাইড ফিল্ম তৈরি করা, ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা 40% উন্নত করা, উচ্চ-তাপমাত্রার রাসায়নিক পরিবেশের জন্য উপযুক্ত; ② নিকেল-ভিত্তিক অ্যালয় স্প্রে আবরণ: পিন এবং রোলারের মতো সহজে জীর্ণ অংশগুলির জন্য, আবরণের কঠোরতা HRC60 বা তার বেশি হতে পারে, পরিষেবা জীবন 2-3 গুণ বৃদ্ধি করে; ③ সিরামিক আবরণ: 1200℃ এর উপরে পরিস্থিতিতে ব্যবহৃত হয়, কার্যকরভাবে উচ্চ-তাপমাত্রার জারণকে বিচ্ছিন্ন করে, ধাতুবিদ্যা শিল্পের জন্য উপযুক্ত।

III. উচ্চ-তাপমাত্রার রোলার চেইনের জন্য উপাদান নির্বাচনের যুক্তি এবং ব্যবহারিক পরামর্শ

উপাদান নির্বাচন কেবল "তাপমাত্রা প্রতিরোধ ক্ষমতা যত বেশি, তত ভালো" অনুসরণ করার বিষয়ে নয়, বরং "তাপমাত্রা-ভার-মাঝারি-ব্যয়" এর একটি ফোর-ইন-ওয়ান মূল্যায়ন ব্যবস্থা প্রতিষ্ঠা করা প্রয়োজন। বিভিন্ন পরিস্থিতিতে নির্বাচনের জন্য নিম্নলিখিত ব্যবহারিক পরামর্শগুলি দেওয়া হল:

১. কোর অপারেটিং প্যারামিটারগুলি স্পষ্ট করুন

নির্বাচনের আগে, তিনটি মূল পরামিতি সঠিকভাবে সংগ্রহ করতে হবে: ① তাপমাত্রা পরিসীমা (ক্রমাগত অপারেটিং তাপমাত্রা, সর্বোচ্চ তাপমাত্রা এবং চক্রের ফ্রিকোয়েন্সি); ② লোড অবস্থা (রেট করা শক্তি, প্রভাব লোড সহগ); ③ পরিবেশগত মাধ্যম (জলীয় বাষ্প, অ্যাসিডিক গ্যাস, গ্রীস ইত্যাদির উপস্থিতি)। উদাহরণস্বরূপ, খাদ্য বেকিং শিল্পে, 200-300℃ উচ্চ তাপমাত্রা সহ্য করার পাশাপাশি, চেইনগুলিকে FDA স্বাস্থ্যবিধি মানও পূরণ করতে হবে। অতএব, 304 বা 316 স্টেইনলেস স্টিল পছন্দের পছন্দ এবং সীসাযুক্ত আবরণ এড়ানো উচিত।

2. তাপমাত্রা পরিসীমা অনুসারে নির্বাচন

- মাঝারি তাপমাত্রার পরিসর (১৫০-৪০০℃): ৩০৪ স্টেইনলেস স্টিল পছন্দের পছন্দ; যদি সামান্য ক্ষয় হয়, তাহলে ৩১৬ স্টেইনলেস স্টিলে আপগ্রেড করুন। খাদ্য-গ্রেড উচ্চ-তাপমাত্রার গ্রীস (খাদ্য শিল্পের জন্য উপযুক্ত) বা গ্রাফাইট-ভিত্তিক গ্রীস (শিল্প ব্যবহারের জন্য উপযুক্ত) ব্যবহার করলে চেইনের আয়ুষ্কাল সাধারণ চেইনের চেয়ে তিনগুণ বেশি বাড়ানো যেতে পারে।

- উচ্চ তাপমাত্রা পরিসীমা (400-800℃): 310S স্টেইনলেস স্টিল বা Cr20Ni14Si2 তাপ-প্রতিরোধী ইস্পাত হল মূল পছন্দ। চেইনটি ক্রোমিয়াম-প্লেটিং এবং উচ্চ-তাপমাত্রা গ্রাফাইট গ্রীস (তাপমাত্রা প্রতিরোধের ≥1000℃) ব্যবহার করার পরামর্শ দেওয়া হয়, প্রতি 5000 চক্রে তৈলাক্তকরণ পুনরায় পূরণ করা হয়।

- চরম উচ্চ তাপমাত্রার পরিসীমা (৮০০℃ এর উপরে): খরচের বাজেটের উপর ভিত্তি করে ২৫২০ তাপ-প্রতিরোধী ইস্পাত (মাঝারি থেকে উচ্চ প্রান্ত) অথবা ইনকোনেল ৭১৮ নিকেল-ভিত্তিক খাদ (উচ্চ প্রান্ত) বেছে নিন। এই ক্ষেত্রে, তৈলাক্তকরণ ব্যর্থতা এড়াতে একটি তৈলাক্তকরণ-মুক্ত নকশা বা কঠিন লুব্রিকেন্ট (যেমন মলিবডেনাম ডাইসালফাইড আবরণ) প্রয়োজন।

৩. উপকরণ এবং কাঠামোর মিলের উপর জোর দিন

উচ্চ তাপমাত্রায় সমস্ত চেইন উপাদানের তাপীয় প্রসারণের ধারাবাহিকতা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। উদাহরণস্বরূপ, 310S স্টেইনলেস স্টিলের চেইন প্লেট ব্যবহার করার সময়, তাপমাত্রার পরিবর্তনের কারণে অস্বাভাবিক ক্লিয়ারেন্স এড়াতে পিনগুলি একই উপাদান দিয়ে তৈরি করা উচিত অথবা 2520 তাপ-প্রতিরোধী ইস্পাতের মতো তাপীয় প্রসারণের সহগ থাকা উচিত। একই সাথে, উচ্চ তাপমাত্রায় বিকৃতির প্রতিরোধ উন্নত করার জন্য কঠিন রোলার এবং ঘন চেইন প্লেট কাঠামো নির্বাচন করা উচিত।

৪. কর্মক্ষমতা এবং খরচের ভারসাম্য রক্ষার জন্য খরচ-কার্যকারিতা সূত্র

চরম অপারেটিং পরিস্থিতিতে, অন্ধভাবে উচ্চমানের উপকরণ বেছে নেওয়ার কোনও প্রয়োজন নেই। উদাহরণস্বরূপ, ধাতুবিদ্যা শিল্পে প্রচলিত তাপ চিকিত্সা চুল্লিগুলিতে (তাপমাত্রা 500℃, কোনও শক্তিশালী ক্ষয় নেই), 310S স্টেইনলেস স্টিল চেইন ব্যবহারের খরচ 2520 তাপ-প্রতিরোধী ইস্পাতের প্রায় 60%, তবে আয়ুষ্কাল মাত্র 20% হ্রাস পায়, যার ফলে সামগ্রিক ব্যয়-কার্যকারিতা বেশি হয়। ব্যয়-কার্যকারিতা গণনা করা যেতে পারে উপাদানের ব্যয়কে আয়ুষ্কাল সহগ দিয়ে গুণ করে, প্রতি ইউনিট সময়ের জন্য সর্বনিম্ন ব্যয়ের বিকল্পটিকে অগ্রাধিকার দিয়ে।

IV. নির্বাচন সম্পর্কে সাধারণ ভুল ধারণা এবং প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নের উত্তর

১. ভুল ধারণা: যতক্ষণ উপাদানটি তাপ-প্রতিরোধী থাকবে, ততক্ষণ চেইনটি সর্বদা উপযুক্ত থাকবে?

ভুল। উপাদানটি কেবল ভিত্তি। চেইনের কাঠামোগত নকশা (যেমন ফাঁকের আকার এবং লুব্রিকেশন চ্যানেল), তাপ চিকিত্সা প্রক্রিয়া (যেমন উচ্চ-তাপমাত্রার শক্তি উন্নত করার জন্য দ্রবণ চিকিত্সা), এবং ইনস্টলেশনের নির্ভুলতা - এই সমস্তই উচ্চ-তাপমাত্রার কর্মক্ষমতাকে প্রভাবিত করে। উদাহরণস্বরূপ, 310S স্টেইনলেস স্টিলের চেইনের উচ্চ-তাপমাত্রার শক্তি 30% কমে যাবে যদি এটি 1030-1180℃ তাপমাত্রায় দ্রবণ চিকিত্সা না করে থাকে।

২. প্রশ্ন: উচ্চ-তাপমাত্রার পরিবেশে উপকরণ সামঞ্জস্য করে চেইন জ্যামিং কীভাবে সমাধান করা যায়?

চোয়ালের দাগ বেশিরভাগ ক্ষেত্রেই অক্সাইড স্কেল পিলিং বা অসম তাপীয় প্রসারণের কারণে হয়। সমাধান: ① যদি এটি একটি জারণ সমস্যা হয়, তাহলে 304 স্টেইনলেস স্টিলকে 310S তে আপগ্রেড করুন অথবা ক্রোমিয়াম প্লেটিং ট্রিটমেন্ট করুন; ② যদি এটি একটি তাপীয় প্রসারণের সমস্যা হয়, তাহলে সমস্ত চেইন উপাদানের উপকরণগুলিকে একত্রিত করুন, অথবা তাপীয় প্রসারণের কম সহগ সহ নিকেল-ভিত্তিক অ্যালয় পিনগুলি বেছে নিন।

৩. প্রশ্ন: খাদ্য শিল্পে উচ্চ-তাপমাত্রার শৃঙ্খলগুলি কীভাবে উচ্চ-তাপমাত্রা প্রতিরোধ এবং স্বাস্থ্যবিধি প্রয়োজনীয়তার ভারসাম্য বজায় রাখতে পারে?

ভারী ধাতুযুক্ত আবরণ এড়িয়ে ৩০৪ বা ৩১৬L স্টেইনলেস স্টিলকে অগ্রাধিকার দিন; সহজে পরিষ্কারের জন্য খাঁজ-মুক্ত নকশা ব্যবহার করুন; FDA-প্রত্যয়িত খাদ্য-গ্রেড উচ্চ-তাপমাত্রা লুব্রিকেটিং তেল বা স্ব-লুব্রিকেটিং কাঠামো (যেমন PTFE লুব্রিকেন্টযুক্ত চেইন) ব্যবহার করুন।

V. সারাংশ: উপাদান নির্বাচন থেকে সিস্টেম নির্ভরযোগ্যতা পর্যন্ত

উচ্চ-তাপমাত্রার পরিবেশের জন্য রোলার চেইন উপকরণ নির্বাচনের ক্ষেত্রে মূলত চরম অপারেটিং অবস্থা এবং শিল্প খরচের মধ্যে সর্বোত্তম সমাধান খুঁজে বের করা জড়িত। 304 স্টেইনলেস স্টিলের অর্থনৈতিক ব্যবহারিকতা থেকে শুরু করে 310S স্টেইনলেস স্টিলের কর্মক্ষমতা ভারসাম্য এবং তারপরে নিকেল-ভিত্তিক সংকর ধাতুর চূড়ান্ত অগ্রগতি পর্যন্ত, প্রতিটি উপাদান নির্দিষ্ট অপারেটিং অবস্থার প্রয়োজনীয়তার সাথে সঙ্গতিপূর্ণ। ভবিষ্যতে, উপকরণ প্রযুক্তির বিকাশের সাথে সাথে, উচ্চ-তাপমাত্রার শক্তি এবং কম খরচের সমন্বয়ে নতুন সংকর ধাতুর উপকরণ প্রবণতা হয়ে উঠবে। তবে, বর্তমান পর্যায়ে, স্থিতিশীল এবং নির্ভরযোগ্য ট্রান্সমিশন সিস্টেম অর্জনের জন্য সঠিকভাবে অপারেটিং পরামিতি সংগ্রহ করা এবং একটি বৈজ্ঞানিক মূল্যায়ন ব্যবস্থা প্রতিষ্ঠা করা মূল পূর্বশর্ত।