مقاله  "مواد غیرفلزی پیشرفته در صنعت" در نشريه صنعت خودرو، شماره ۱۵۷، دی ماه ۱۳۹۰ منتشر شده است.

مقاله  "مقایسه خواص مهم ترین لایه های پوششی" در نشريه صنعت خودرو، شماره ۱۵۶، آذرماه ۱۳۹۰ منتشر شده است.

مقاله "عمليات بهينه‌سازي سطح" در نشريه صنعت خودرو، شماره ۱۵۲، مرداد ماه ۱۳۹۰ منتشر شده است.

مقايسه روش‌هاي مختلف كربن دهي گازي

در مقايسه سه سيستم مولد گاز، چكه‌اي و پروپان غني كننده موارد زير را مي‌توان يادآور شد:

1. از لحاظ اصول توليد گاز كربن دهي

الف. سيستم پروپان غني ساز. مايع آلي از نوع C-H-O  كم كربن مستقيما به كوره چكانده مي‌شود و پس از تجزيه حرارتي به گاز حامل تبديل مي‌شود. گاز C₃H₈ (پروپان) براي غني سازي آن افزوده مي‌گردد.

ب. سيستم مولد گاز (ژنراتور). هوا با منبع گاز كربن دهي (C₃H₈ , C₄H₁₀  و ...) مخلوط شده و با استفاده از كاتاليست نيكل در يك مبدل كه تا  °C1050 گرم شده گاز كربن دهي (N₂, H₂, CO)  توليد مي‌شود.

ج. سيستم چكه‌اي. مايع آلي از نوع C-H-O با نقطه جوش پايين مستقيما به كوره كربن دهي چكانده مي‌شود و توسط تجزيه حرارتي گاز كربن‌دهي (H₂, CO)  ايجاد مي‌شود.

2. از لحاظ ژنراتور گاز

تنها در سيستم مولد گاز مبدل نياز است.

3. مقايسه گاز كربن دهي

الف. سيستم پروپان غني ساز                    % 80 – 60 % : H₂  و % 40 – 20 : CO

ب. سيستم مولد گاز                                           % 20 : N₂  % 40  : H₂  و % 20 : CO

ج. سيستم چكه‌اي                                              % 80 – 60  : H₂  و % 40 – 20 : CO

4. كنترل غلظت گاز كربن دهي

الف. در روش پروپان غني ساز كنترل توسط گاز حامل كه با C₃H₈  و يا .... غني شده انجام مي‌شود.

ب. در سيستم مولد گاز، گاز تبديل شده با گاز خام غني مي‌شود.

ج. در سيستم چكه‌اي كنترل توسط مايع آلي با دو سطح مختلف انجام مي‌شود.

5. اندازه‌گيري و كنترل گاز كربن‌دهي

الف. در سيستم پروپان، كنترل توسط CO₂ و اندازه‌گيري توسط آناليزكننده مادون قرمز انجام مي‌شود.

ب. در سيستم مولد گاز كنترل از طريق اندازه‌گيري نقطه شبنم يا CO₂ با استفاده از آناليز كننده مادون قرمز صورت مي‌گيرد.

6. نوع كوره كربن دهي در هر سه روش ممكن است متفاوت باشد و روش اندازه‌گيري دما و نحوه انتقال مواد ممكن است دستي يا خودكار باشد.

7. از لحاظ نحوه توليد

الف. در سيستم پروپان، توليد انبوه مداوم نيز امكان‌پذير و توليد نوبتي نيز آسان است.

ب. در سيستم گاز، عمليات مداوم بدليل وجود ژنراتور الزامي است.

8. يادگيري روش و كنترل محيط كوره در روش‌هاي چكه‌اي و پروپان آسان است اما يادگيري تكنيك‌ها در روش مولد گاز مشكل است و كنترل محيط كوره به مهارت نياز دارد.

9. هزينه تجهيزات در روش مولد گاز بالاست در حاليكه در دو روش ديگر كم است و هزينه راه‌اندازه 80 – 60 درصد هزينه در روش مولد گاز است.

10. كيفيت

الف. در سيستم پروپان،  براي لايه‌هاي كربن دهي شده با ضخامت بيش از 1/0 ميليمتر پايدار است.

ب. براي لايه‌هاي كربن دهي شده تا ضخامت 3/0 ميليمتر ناپايدار است.

ج. سيستم چكه‌اي در اين مورد شبيه سيستم پروپان است.

11. سرعت كربن دهي

از آنجا كه درصد CO در كوره‌هاي چكه‌اي (حدود 33 درصد در مورد گاز متانول CH₃OH) بيشتر از كوره‌هاي ژنراتوري است (حدود 24 درصد در مورد پروپان C₃H₈) بنابراين سرعت كربن دهي در كوره‌هاي چكه‌اي بيشتر است و قدرت نفوذ كربن نيز بويژه در سوراخ‌ها و چاك‌هاي باريك زياد است.

روش جديد كربن دهي با استفاده از غني سازي توسط گاز پروپان

روش كربن دهي گازي به عنوان يك روش سخت گرداني سطحي عموما به دو دسته تقسيم مي‌شود:

الف. روش كربن دهي چكه‌اي كه گاز تجزيه شده كه از طريق چكاندن مستقيم مايع آلي به كوره فراهم مي‌آيد به عنوان منبع كربن دهي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

ب . روش مولد گاز (ژنراتوري) كه در آن گاز هيدروكربن از طريق مخلوط شدن هوا با گاز حامل تبديل مي شود و با گازهاي خام (Raw gas) غني مي‌شود.

از هر دو روش با توجه به مشخصات ويژه هر يك به تناسب استفاده مي‌شود. برخي پيشرفت‌هاي امروزي در اين زمينه سبب شده كه سيستم كنترل محيط كوره به گونه‌اي توسعه يابد كه مخلوطي از مشخصه فعال سازي سريع محيط كوره در كوره چكه‌اي و مشخصه سرعت پاسخ محيط توسط گاز غني شده در كوره‌هاي مولدي باشد. در اين روش علاوه بر استفاده از مايع آلي، از گاز توليد شده خارج از اين عامل نيز به عنوان گاز حامل استفاده مي‌شود و كنترل محيط كوره توسط كنترل كننده مادون قرمز CO₂  (براي آناليز CO₂) و كنترل سطح CO₂ توسط غني سازي گاز هيدروكربن (C₃H₃ , CH₄) صورت مي‌گيرد.

مشخصه‌هاي اين روش كنترل به طور خلاصه عبارتست از:

1.      مبدل (مولد گاز) نياز نيست.

2.   پاسخ سريع است با توجه به غني سازي با گاز خام. بنابراين ثابت نگه داشتن مقدار CO₂ سريعا حاصل مي‌شود و زمان عمليات كاهش مي‌يابد.

3.      عمليات پايدار و آسان از طريق كنترل مادون قرمز CO₂ محيط كوره ميسر است.

4.      هزينه راه اندازي در مقايسه با كوره‌هاي معمولي چكه‌اي 20 درصد كاهش مي‌يابد.

5.      امكان انجام عمليات كربن – نيتروژه دهي نيز وجود دارد.

6.      ساختار و سطح محصول نهايي بسيار خوب است.

7.      انجام عمليات متناوب (نوبتي) آسان است.

كتاب

 ارزیابی تکنولوژی در شرکت های کوچک و متوسط

ترجمه و تدوين: فاطمه رناسي، سيد رضا حجازي، مسعود بينش

ناشر: سازمان مديريت صنعتي

چاپ: اول

سال: 1389

 تكنولوژي و ارزيابي آن همواره براي مديران بنگاه‌ها يك چالش اساسي بوده است. توجه به اين امر به ويژه در كشورهايي كه بيشتر از آن كه ايجاد كننده تكنولوژي باشند، مصرف كننده آن هستند، ضرورت بيشتري مي‌نمايد. كتاب ارزيابي تكنولوژي در شركت‌هاي كوچك و متوسط ضمن پرداختن به ضرورت‌هاي ارزيابي تكنولوژي و ابعاد متنوع آن، روشي را نيز بر اساس متدولوژي يونيدو براي ارزيابي تكنولوژي به شيوه‌هاي كاملاً كاربردي ارائه نموده است.

كتاب در شش فصل ابتدا به مديريت تكنولوژي و ضرورت آن پرداخته و سپس ضمن ارزيابي نيازهاي تكنولوژي در شركتهاي كوچك ومتوسط، مفاهيم به كار رفته و چگونگي ارزيابي در متدولوژي CAPTECH را مرور كرده، فرم‌ها و پرسشنامه‌هاي آن را ارائه مي‌نمايد. كتاب در فصول آخر، به ملاك امتياز دهي پارامترهاي تكنولوژي و پارامترهاي مديريتي و تحليل داده‌ها و نحوه تهيه گزارش ارزيابي تكنولوژي‌ها مي‌پردازد. با توجه به اينكه نقش شركتهاي كوچك و متوسط در اقتصاد جهاني و توسعه كشورها به ويژه دركشورهاي در حال توسعه نظير كشور ما روز به روز بيشتر و حساس تر شده است، اين كتاب مي‌تواند اين بخش از نياز جامعه مديريت كشور را پاسخ دهد.

مقايسه روش كربن دهي مولد و چكه‌اي

مشخصه‌هاي كوره چكه‌اي بسيار زياد است زيرا نياز به مبدل  (Converter)  به عنوان مولد گاز كربن دهي ندارد. در مقايسه كوره چكه‌اي و كوره مولدي موارد زير قابل تامل است:

1.   در كوره چكه‌اي به مبدل نياز نيست و به وسيله‌اي جهت چكاندن مايع آلي به كوره كربن دهي با يك سرعت ثابت احتياج است.

2.   از لحاظ اصول توليد گاز كربن دهي، در كوره‌هاي معمولي مولدي، هوا با منبع گاز كربن دهي نظير پروپان و بوتان مخلوط مي‌شود و گاز كربن دهي (N₂, H₂, CO)  با استفاده از كاتاليست نيكل در يك مبدل گرم شده تا °C1050 توليد مي‌شود. در حالي كه در كوره چكه‌اي مايع آلي از نوع C-H-O با نقطه جوش كم مستقيما به كوره كربن دهي چكانده مي‌شود و گاز كربن دهي (H₂, CO) توسط تجزيه حرارتي توليد مي‌شود.

3.   از لحاظ گاز كربن دهي، تركيب گاز در كوره‌هاي معمولي عبارتست از حدود %20 گاز CO، %40 گاز H₂ و  40 درصد گاز  N₂، در حالي كه در كوره‌هاي چكه‌اي N₂ وجود ندارد زيرا از هوا استفاده نمي‌شود. تركيب شيميايي عبارتست از 40 – 20 درصد گاز CO  و 80 – 60 درصد گاز H₂ .

4.   از لحاظ كنترل غلظت گاز كردن دهي يعني كنترل پتانسيل كربن، در كوره‌هاي معمولي نسبت مخلوط گاز كربن دهي به هوا كنترل مي‌شود و يا گاز غني كننده به گاز توليد شده اضافه مي‌شود كه عمدتا از اين روش براي كنترل پتانسيل كربن استفاده مي‌شود. در كوره‌هاي چكه‌اي، غلظت كربن در گاز بعد از تجزيه حرارتي با توجه به مقدار O و C  موجود در مايع آلي متفاوت است. هنگامي كه C> O باشد گاز كربن دهي ايجاد و كنترل مي‌شود.

5.   از لحاظ اندازه‌گيري و كنترل گاز كربن دهي ، در كوره‌هاي معمولي عمدتا از طريق اندازه‌گيري نقطه شبنم (Dew poit) گاز كربن دهي انجام مي‌شود اما امروزه اندازه‌گيري CO₂ توسط طيف سنجي مادن قرمز صورت مي‌گيرد. كنترل نيز يا دستي و يا خودكار است. در هر حال، كنترل اغلب توسط افزايش يا كاهش گاز غني كننده انجام مي‌شود. در كوره‌هاي چكه‌اي، روش مخلوط كردن مايع آلي به شيوه‌اي است كه گاز كربن دهي با سطح غلظت مشخص كربن توليد مي‌شود و روش مناسب غني سازي در هيدوركربن كوره نظير گاز پروپان براساس نتايج اندازه‌گيري خودركار CO₂ محيط كوره است در حالي كه چكاندن ثابت مالي آلي با غلظت كم كربن به كوره قابل دست يابي است.  اندازه‌گيري توسط نقطه شبنم يا CO₂ يا روش‌هاي ديگر انجام مي‌شود و كنترل خودكار يا دستي (توسط كنترل سرعت جريان) انجام مي‌شود.

6.   از جهت نوع كوره كربن دهي، كوره‌هاي معمولي عموما براي كوره‌هاي نوع بسته نظير كوره‌هاي نوبتي افقي، كوره‌هاي زميني و كوره‌هاي مداوم استفاده مي‌شود. كوره‌هاي چكه‌اي بدليل مشخصات چكه‌اي بودن بطور معمول براي كوره‌هاي زميني و كوره‌هاي نوبتي افقي استفاده مي‌شود اما امروزه اين روش در كوره‌هاي مداوم نيز بكار گرفته شده است.

7.   در روش كنترل دما و سيستم انتقال بين دو نوع كوره تفاوت عمده‌اي وجود ندارد و مي‌تواند به صورت دستي و خودكار انجام شود.

8.   كوره‌هاي معمولي براي توليد انبوده مداوم مناسب هستند. از آنجا كه مولد بايد بطور دائمي كار كند، توليد مداوم ضروري است. در كوره‌هاي چكه‌اي نيز گرچه توليد مداوم – انبوه يا متوسط – امكان پذير است اما توليد نوبتي (غيرمداوم) متوسط يا كوچك ترجيح دارد زيرا عمليات ممكن است براحتي در شيفت شب متوقف شود چرا كه سيستم به مبدل نياز ندارد.

9.   يادگيري تكنيك‌هاي كوره چكه‌اي آسان است و محيط آن بدليل عدم استفاده از هوا براحتي قابل پايداري مي‌شود اما در كوره‌هاي معمولي يادگيري روش‌ها مشكل است و بويژه كنترل محيط كوره نياز به تجزيه و مهارت خاص دارد.

10. هزينه تجهيزات و هزينه راه‌اندازي (running Cost) در كوره‌هاي معمولي بالاست اما هزينه تجهيزات در كوره‌هاي چكه‌اي كم و هزينه را‌ه‌اندازي 80 – 60  درصد هزينه كوره‌هاي معمولي است.

11. از لحاظ كيفيت اصولا بين دو نوع كوره تفاوتي وجود ندارد، اما كوره‌هاي چكه‌اي براي لايه‌هاي كربن دهي شده بيش از 1/0 ميلي متر پايدار است اما كوره‌هاي معمولي براي لايه‌هاي كمتر از 3/0 ميلي متر ناپدار است.