اعلی درجہ حرارت والے ماحول میں رولر چینز کے لیے مواد کا انتخاب

اعلی درجہ حرارت والے ماحول میں رولر چینز کے لیے مواد کا انتخاب

صنعتی ترتیبات میں جیسے میٹالرجیکل ہیٹ ٹریٹمنٹ، فوڈ بیکنگ، اور پیٹرو کیمیکل،رولر زنجیریںبنیادی ٹرانسمیشن اجزاء کے طور پر، اکثر 150 ° C سے زیادہ ماحول میں مسلسل کام کرتے ہیں۔ انتہائی درجہ حرارت روایتی زنجیروں کو نرم کرنے، آکسائڈائز کرنے، خراب کرنے اور چکنا کرنے میں ناکام ہونے کا سبب بن سکتا ہے۔ صنعتی اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ غلط طریقے سے منتخب کردہ رولر زنجیروں کی عمر زیادہ درجہ حرارت کے حالات میں 50% سے زیادہ کم ہو سکتی ہے، یہاں تک کہ سامان کا وقت بھی کم ہو جاتا ہے۔ یہ مضمون اعلی درجہ حرارت والے ماحول میں رولر چینز کی کارکردگی کی ضروریات پر توجہ مرکوز کرتا ہے، مختلف بنیادی مواد کی خصوصیات اور انتخاب کی منطق کا منظم طریقے سے تجزیہ کرتا ہے تاکہ صنعتی پیشہ ور افراد کو اپنے ٹرانسمیشن سسٹم میں مستحکم اپ گریڈ حاصل کرنے میں مدد ملے۔

I. رولر چینز کو اعلی درجہ حرارت والے ماحول کے بنیادی چیلنجز

اعلی درجہ حرارت کے ماحول کی وجہ سے رولر چینز کو پہنچنے والا نقصان کثیر جہتی ہے۔ بنیادی چیلنجز دو پہلوؤں میں ہیں: مادی کارکردگی میں کمی اور ساختی استحکام میں کمی۔ یہ وہ تکنیکی رکاوٹیں بھی ہیں جن پر مواد کے انتخاب پر قابو پانا ضروری ہے:

- مٹیریل مکینیکل پراپرٹیز کا انحطاط: عام کاربن اسٹیل 300℃ سے اوپر نمایاں طور پر نرم ہو جاتا ہے، تناؤ کی طاقت میں 30%-50% کی کمی واقع ہوتی ہے، جس سے چین پلیٹ ٹوٹنا، پن کی خرابی اور دیگر خرابیاں ہوتی ہیں۔ دوسری طرف، کم الائے سٹیل، اعلی درجہ حرارت پر انٹر گرانولر آکسیکرن کی وجہ سے مزید تیز لباس کا تجربہ کرتا ہے، جس کی وجہ سے زنجیر کی لمبائی جائز حد سے تجاوز کر جاتی ہے۔

- بڑھتی ہوئی آکسیڈیشن اور سنکنرن: اعلی درجہ حرارت والے ماحول میں آکسیجن، پانی کے بخارات، اور صنعتی ذرائع ابلاغ (جیسے تیزابی گیسیں اور چکنائی) زنجیر کی سطح کے سنکنرن کو تیز کرتے ہیں۔ نتیجے میں آکسائڈ پیمانہ قبضے کے جمنگ کا سبب بن سکتا ہے، جبکہ سنکنرن مصنوعات چکنا کو کم کرتی ہیں۔

- چکنا کرنے کے نظام کی ناکامی: روایتی معدنی چکنا کرنے والا تیل 120℃ سے اوپر بخارات بن کر کاربونائز ہو جاتا ہے، جس سے اس کا چکنا اثر کھو جاتا ہے۔ اس سے رولرس اور پنوں کے درمیان رگڑ کے گتانک میں اضافہ ہوتا ہے، پہننے کی شرح میں 4-6 گنا اضافہ ہوتا ہے۔

- تھرمل ایکسپینشن میچنگ چیلنج: اگر زنجیر کے اجزاء (چین پلیٹس، پن، رولرز) کے تھرمل توسیع کے گتانک نمایاں طور پر مختلف ہوں، تو خلا بڑھ سکتا ہے یا درجہ حرارت سائیکلنگ کے دوران زنجیر بڑھ سکتی ہے، جس سے ٹرانسمیشن کی درستگی متاثر ہوتی ہے۔

II بنیادی مواد کی اقسام اور اعلی درجہ حرارت والی رولر چینز کی کارکردگی کا تجزیہ

اعلی درجہ حرارت کے آپریٹنگ حالات کی خصوصی خصوصیات کی وجہ سے، مرکزی دھارے کے رولر چین کے مواد نے تین بڑے نظام بنائے ہیں: سٹینلیس سٹیل، گرمی سے بچنے والا سٹیل، اور نکل پر مبنی مرکب۔ اعلی درجہ حرارت کی مزاحمت، طاقت، اور سنکنرن مزاحمت کے لحاظ سے ہر مواد کی اپنی طاقت ہوتی ہے، مخصوص آپریٹنگ حالات کی بنیاد پر عین مطابق مماثلت کی ضرورت ہوتی ہے۔

1. سٹینلیس سٹیل سیریز: درمیانے اور اعلی درجہ حرارت کے آپریٹنگ حالات کے لیے لاگت سے مؤثر انتخاب

سٹینلیس سٹیل، اپنی بہترین آکسیڈیشن مزاحمت اور سنکنرن مزاحمت کے ساتھ، 400℃ سے کم درمیانے اور اعلی درجہ حرارت والے ماحول کے لیے ترجیحی مواد بن گیا ہے۔ ان میں سے، 304، 316، اور 310S گریڈ رولر چین مینوفیکچرنگ میں سب سے زیادہ استعمال ہوتے ہیں۔ کارکردگی میں فرق بنیادی طور پر کرومیم اور نکل مواد کے تناسب سے پیدا ہوتا ہے۔

واضح رہے کہ سٹینلیس سٹیل کی زنجیریں "معصوم" نہیں ہیں۔ 304 سٹینلیس سٹیل 450 ℃ سے اوپر کی حساسیت کو ظاہر کرتا ہے، جس کی وجہ سے بین السطور سنکنرن ہوتا ہے۔ جبکہ 310S گرمی سے بچنے والا ہے، اس کی قیمت 304 کے مقابلے میں تقریباً 2.5 گنا ہے، جس میں عمر کے تقاضوں پر ایک جامع غور کرنے کی ضرورت ہے۔

2. ہیٹ ریزسٹنٹ اسٹیل سیریز: انتہائی درجہ حرارت پر طاقت کے رہنما

جب آپریٹنگ درجہ حرارت 800 ℃ سے زیادہ ہو جائے تو، عام سٹینلیس سٹیل کی طاقت نمایاں طور پر کم ہو جاتی ہے۔ اس مقام پر، زیادہ کرومیم اور نکل کے مواد کے ساتھ گرمی سے بچنے والا سٹیل بنیادی انتخاب بن جاتا ہے۔ یہ مواد، مرکب عنصر کے تناسب میں ایڈجسٹمنٹ کے ذریعے، اعلی درجہ حرارت پر ایک مستحکم آکسائڈ فلم بناتے ہیں جبکہ اچھی کریپ طاقت کو برقرار رکھتے ہیں:

- 2520 حرارت سے بچنے والا اسٹیل (Cr25Ni20Si2): عام طور پر استعمال ہونے والے اعلی درجہ حرارت کے مواد کے طور پر، اس کا طویل مدتی سروس درجہ حرارت 950℃ تک پہنچ سکتا ہے، جو کاربرائزنگ ماحول میں بہترین کارکردگی کا مظاہرہ کرتا ہے۔ سطح کرومیم پھیلاؤ کے علاج کے بعد، سنکنرن مزاحمت کو مزید 40 فیصد تک بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ یہ عام طور پر کثیر مقصدی فرنس چین کنویئرز اور گیئر پری آکسیڈیشن فرنس کنویئر سسٹم میں استعمال ہوتا ہے۔ اس کی تناؤ کی طاقت ≥520MPa اور لمبائی ≥40% مؤثر طریقے سے اعلی درجہ حرارت پر ساختی خرابی کے خلاف مزاحمت کرتی ہے۔

- Cr20Ni14Si2 گرمی سے بچنے والا اسٹیل: 2520 سے قدرے کم نکل کے مواد کے ساتھ، یہ زیادہ سرمایہ کاری مؤثر آپشن پیش کرتا ہے۔ اس کا مسلسل آپریٹنگ درجہ حرارت 850 ℃ تک پہنچ سکتا ہے، جو اسے لاگت کے لحاظ سے حساس اعلی درجہ حرارت کی ایپلی کیشنز جیسے شیشے کی تیاری اور ریفریکٹری میٹریل ٹرانسپورٹیشن کے لیے موزوں بناتا ہے۔ اس کی اہم خصوصیت اس کا تھرمل توسیع کا مستحکم گتانک ہے، جس کے نتیجے میں سپروکیٹ مواد کے ساتھ بہتر مطابقت اور ٹرانسمیشن شاک کو کم کیا جاتا ہے۔

3. نکل پر مبنی مرکب سیریز: سخت آپریٹنگ حالات کا حتمی حل

انتہائی حالات میں جو 1000 ℃ سے زیادہ ہے یا انتہائی سنکنرن میڈیا کی موجودگی میں (جیسے ایرو اسپیس اجزاء اور جوہری صنعت کے آلات کی گرمی کا علاج)، نکل پر مبنی مرکب دھاتیں ان کی اعلی درجہ حرارت کی کارکردگی کی وجہ سے ناقابل تبدیلی مواد ہیں۔ نکل پر مبنی مرکبات، جس کی مثال انکونل 718 کے ذریعہ دی گئی ہے، 50%-55% نکل پر مشتمل ہے اور اسے نائوبیم اور مولیبڈینم جیسے عناصر سے تقویت ملتی ہے، یہاں تک کہ 1200℃ پر بھی بہترین مکینیکل خصوصیات کو برقرار رکھتے ہیں۔

نکل پر مبنی الائے رولر چینز کے بنیادی فوائد یہ ہیں: ① کریپ کی طاقت 310S سٹینلیس سٹیل سے تین گنا زیادہ ہے۔ 1000 ℃ پر 1000 گھنٹے مسلسل آپریشن کے بعد، مستقل اخترتی ≤0.5٪ ہے؛ ② انتہائی مضبوط سنکنرن مزاحمت، مضبوط سنکنرن میڈیا جیسے سلفورک ایسڈ اور نائٹرک ایسڈ کا مقابلہ کرنے کے قابل؛ ③ بہترین اعلی درجہ حرارت کی تھکاوٹ کی کارکردگی، بار بار درجہ حرارت سائیکلنگ کے حالات کے لیے موزوں ہے۔ تاہم، ان کی قیمت 310S سٹینلیس سٹیل کے مقابلے میں 5-8 گنا ہے، اور وہ عام طور پر اعلیٰ درجے کے درست ٹرانسمیشن سسٹم میں استعمال ہوتے ہیں۔

4. معاون مواد اور سطح کے علاج کی ٹیکنالوجی

سبسٹریٹ کے انتخاب کے علاوہ، سطح کے علاج کی ٹیکنالوجی اعلی درجہ حرارت کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے اہم ہے۔ فی الحال، مرکزی دھارے کے عمل میں شامل ہیں: ① کرومیم کی دراندازی: زنجیر کی سطح پر ایک Cr2O3 آکسائیڈ فلم بنانا، سنکنرن مزاحمت کو 40٪ تک بہتر بنانا، اعلی درجہ حرارت والے کیمیائی ماحول کے لیے موزوں؛ ② نکل پر مبنی الائے اسپرے کوٹنگ: آسانی سے پہننے والے حصوں جیسے پنوں اور رولرز کے لیے، کوٹنگ کی سختی HRC60 یا اس سے زیادہ تک پہنچ سکتی ہے، سروس کی زندگی میں 2-3 گنا اضافہ ہوتا ہے۔ ③ سرامک کوٹنگ: 1200 ℃ سے اوپر کے حالات میں استعمال کیا جاتا ہے، مؤثر طریقے سے اعلی درجہ حرارت آکسیکرن کو الگ تھلگ کرتا ہے، جو میٹالرجیکل انڈسٹری کے لیے موزوں ہے۔

III اعلی درجہ حرارت رولر چینز کے لیے مواد کے انتخاب کی منطق اور عملی تجاویز

مواد کا انتخاب محض "درجہ حرارت کی مزاحمت جتنی زیادہ ہو، اتنا ہی بہتر" کی پیروی کرنے کے بارے میں نہیں ہے، بلکہ اس کے لیے "درجہ حرارت-لوڈ-درمیانی لاگت" کا چار میں سے ایک تشخیصی نظام قائم کرنے کی ضرورت ہے۔ مختلف منظرناموں میں انتخاب کے لیے مندرجہ ذیل عملی تجاویز ہیں:

1. بنیادی آپریٹنگ پیرامیٹرز کو واضح کریں۔

انتخاب سے پہلے، تین اہم پیرامیٹرز کو درست طریقے سے جمع کرنے کی ضرورت ہے: ① درجہ حرارت کی حد (مسلسل آپریٹنگ درجہ حرارت، چوٹی کا درجہ حرارت، اور سائیکل فریکوئنسی)؛ ② لوڈ کی حالتیں (درجہ بندی کی طاقت، اثر بوجھ کے گتانک)؛ ③ ماحولیاتی میڈیم (پانی کے بخارات، تیزابی گیسوں، چکنائی وغیرہ کی موجودگی)۔ مثال کے طور پر، فوڈ بیکنگ انڈسٹری میں، 200-300℃ کے اعلی درجہ حرارت کو برداشت کرنے کے علاوہ، زنجیروں کو FDA کے حفظان صحت کے معیارات پر بھی پورا اترنا چاہیے۔ لہذا، 304 یا 316 سٹینلیس سٹیل ترجیحی انتخاب ہے، اور لیڈ پر مشتمل کوٹنگز سے گریز کیا جانا چاہیے۔

2. درجہ حرارت کی حد کے لحاظ سے انتخاب

- درمیانی درجہ حرارت کی حد (150-400℃): 304 سٹینلیس سٹیل ترجیحی انتخاب ہے۔ اگر ہلکی سی سنکنرن ہوتی ہے تو، 316 سٹینلیس سٹیل پر اپ گریڈ کریں۔ فوڈ گریڈ ہائی ٹمپریچر چکنائی (کھانے کی صنعت کے لیے موزوں) یا گریفائٹ پر مبنی چکنائی (صنعتی استعمال کے لیے موزوں) استعمال کرنے سے زنجیر کی عمر عام زنجیروں سے تین گنا زیادہ ہو سکتی ہے۔

- اعلی درجہ حرارت کی حد (400-800℃): 310S سٹینلیس سٹیل یا Cr20Ni14Si2 گرمی سے بچنے والا سٹیل بنیادی انتخاب ہے۔ زنجیر کو کرومیم چڑھانے اور ہر 5000 چکروں میں چکنائی کو بھرنے کے لیے اعلی درجہ حرارت والی گریفائٹ چکنائی (درجہ حرارت کی مزاحمت ≥1000℃) استعمال کرنے کی سفارش کی جاتی ہے۔

- انتہائی اعلی درجہ حرارت کی حد (800 ℃ سے اوپر): لاگت کے بجٹ کی بنیاد پر 2520 گرمی سے بچنے والا اسٹیل (درمیانی سے اونچے سرے) یا انکونل 718 نکل پر مبنی الائے (اعلی سرے) کا انتخاب کریں۔ اس صورت میں، چکنا کرنے کی ناکامی سے بچنے کے لیے چکنا کرنے سے پاک ڈیزائن یا ٹھوس چکنا کرنے والا (جیسے مولبڈینم ڈسلفائیڈ کوٹنگ) کی ضرورت ہوتی ہے۔

3. مواد اور ساخت کے ملاپ پر زور دیں۔

زنجیر کے تمام اجزاء کی تھرمل توسیع کی مستقل مزاجی اعلی درجہ حرارت پر اہم ہے۔ مثال کے طور پر، 310S سٹینلیس سٹیل چین پلیٹوں کا استعمال کرتے وقت، پنوں کو ایک ہی مواد سے بنایا جانا چاہئے یا درجہ حرارت کی تبدیلیوں کی وجہ سے غیر معمولی کلیئرنس سے بچنے کے لئے 2520 حرارت سے بچنے والے سٹیل کی طرح تھرمل توسیع کا گتانک ہونا چاہئے۔ اس کے ساتھ ساتھ، ٹھوس رولرس اور موٹی چین پلیٹ کے ڈھانچے کو اعلی درجہ حرارت پر اخترتی کے خلاف مزاحمت کو بہتر بنانے کے لیے منتخب کیا جانا چاہیے۔

4. کارکردگی اور لاگت میں توازن کے لیے لاگت کی تاثیر کا فارمولا

غیر انتہائی آپریٹنگ حالات میں، آنکھ بند کر کے اعلیٰ درجے کے مواد کو منتخب کرنے کی ضرورت نہیں ہے۔ مثال کے طور پر، میٹالرجیکل انڈسٹری میں روایتی ہیٹ ٹریٹمنٹ بھٹیوں میں (درجہ حرارت 500 ℃، کوئی مضبوط سنکنرن نہیں)، 310S سٹینلیس سٹیل کی زنجیریں استعمال کرنے کی لاگت 2520 گرمی سے بچنے والے سٹیل کے تقریباً 60 فیصد ہے، لیکن عمر صرف 20 فیصد کم ہو جاتی ہے، جس کے نتیجے میں مجموعی لاگت زیادہ ہوتی ہے۔ لاگت کی تاثیر کا اندازہ مادی لاگت کو عمر کے گتانک سے ضرب دے کر لگایا جا سکتا ہے، فی یونٹ وقت میں سب سے کم لاگت والے آپشن کو ترجیح دے کر۔

چہارم عام انتخاب کی غلط فہمیاں اور اکثر پوچھے گئے سوالات کے جوابات

1. غلط فہمی: جب تک مواد گرمی مزاحم ہے، سلسلہ ہمیشہ موزوں رہے گا؟

غلط۔ مواد صرف بنیاد ہے۔ زنجیر کا ساختی ڈیزائن (جیسے گیپ سائز اور چکنا کرنے والے چینلز)، گرمی کے علاج کا عمل (جیسے اعلی درجہ حرارت کی طاقت کو بہتر بنانے کے لیے حل کا علاج)، اور تنصیب کی درستگی سبھی اعلی درجہ حرارت کی کارکردگی کو متاثر کرتی ہیں۔ مثال کے طور پر، ایک 310S سٹینلیس سٹیل کی زنجیر میں اعلی درجہ حرارت کی طاقت 30% کم ہو جائے گی اگر اس نے 1030-1180℃ پر حل علاج نہیں کروایا ہے۔

2. سوال: مواد کو ایڈجسٹ کرکے اعلی درجہ حرارت کے ماحول میں چین جیمنگ کو کیسے حل کیا جائے؟

جبڑے زیادہ تر آکسائیڈ اسکیل چھیلنے یا غیر مساوی تھرمل توسیع کی وجہ سے ہوتے ہیں۔ حل: ① اگر یہ آکسیڈیشن کا مسئلہ ہے تو، 304 سٹینلیس سٹیل کو 310S میں اپ گریڈ کریں یا کرومیم پلیٹنگ ٹریٹمنٹ انجام دیں۔ ② اگر یہ تھرمل توسیع کا مسئلہ ہے تو، تمام چین کے اجزاء کے مواد کو یکجا کریں، یا تھرمل توسیع کے کم گتانک کے ساتھ نکل پر مبنی الائے پن کا انتخاب کریں۔

3. سوال: کھانے کی صنعت میں اعلی درجہ حرارت کی زنجیریں اعلی درجہ حرارت کی مزاحمت اور حفظان صحت کی ضروریات کو کیسے متوازن کر سکتی ہیں؟

304 یا 316L سٹینلیس سٹیل کو ترجیح دیں، بھاری دھاتوں پر مشتمل کوٹنگز سے گریز کریں۔ آسان صفائی کے لیے نالی سے پاک ڈیزائن کا استعمال کریں۔ FDA سے تصدیق شدہ فوڈ گریڈ ہائی ٹمپریچر چکنا کرنے والا تیل یا خود چکنا کرنے والا ڈھانچہ (جیسے PTFE چکنا کرنے والی زنجیریں) استعمال کریں۔

V. خلاصہ: مواد کے انتخاب سے لے کر سسٹم کی وشوسنییتا تک

اعلی درجہ حرارت والے ماحول کے لیے رولر چین مواد کے انتخاب میں بنیادی طور پر انتہائی آپریٹنگ حالات اور صنعتی اخراجات کے درمیان بہترین حل تلاش کرنا شامل ہے۔ 304 سٹینلیس سٹیل کی اقتصادی عملییت سے لے کر، 310S سٹینلیس سٹیل کی کارکردگی کے توازن تک، اور پھر نکل پر مبنی مرکبات کی حتمی پیش رفت تک، ہر مواد مخصوص آپریٹنگ حالت کی ضروریات کے مطابق ہے۔ مستقبل میں، مواد کی ٹیکنالوجی کی ترقی کے ساتھ، نئے مرکب مواد جو اعلی درجہ حرارت کی طاقت اور کم قیمت کو یکجا کرتے ہیں رجحان بن جائے گا. تاہم، موجودہ مرحلے پر، آپریٹنگ پیرامیٹرز کو درست طریقے سے جمع کرنا اور ایک سائنسی تشخیص کا نظام قائم کرنا، مستحکم اور قابل اعتماد ترسیلی نظام کے حصول کے لیے بنیادی شرائط ہیں۔