I. প্রকল্পের পটভূমি এবং সরঞ্জামের স্পেসিফিকেশন

এই কেস স্টাডিতে একটি উল্লম্ব অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় দ্রুত কোয়েঞ্চিং ফার্নেস জড়িত, যার কার্যকর কাজের ক্ষেত্র হল 1200×1200×1100 মিমি (ব্যাস × উচ্চতা)। এটি একটি চক্র-পরিচালিত রেজিস্ট্যান্স হিটিং ফার্নেস যা প্রাথমিকভাবে অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় কাস্টিং এবং প্লেটগুলির সলিউশন ট্রিটমেন্ট এবং দ্রুত কোয়েঞ্চিংয়ের জন্য ব্যবহৃত হয়। সরঞ্জামটির রেট করা পাওয়ার 135 কিলোওয়াট, রেট করা ভোল্টেজ 380V তিন-ফেজ 50Hz, এবং রেট করা তাপমাত্রা 650°C, যেখানে অপারেটিং তাপমাত্রা সামঞ্জস্যযোগ্য।

এই সরঞ্জামের কাঠামোগত অবস্থান প্রচলিত বক্স-টাইপ কোয়েঞ্চিং ফার্নেস থেকে ভিন্ন: ওয়ার্কপিসগুলি ফার্নেসের ভিতরে স্থগিত থাকে এবং কোয়েঞ্চিং ট্যাঙ্কটি ফার্নেস বডির ঠিক নীচে অবস্থিত। ফার্নেস দরজা খোলার পরে, ওয়ার্কপিস সরাসরি জলে পড়ে যেতে পারে – এই উল্লম্ব বিন্যাস দ্রুত স্থানান্তরের জন্য ভৌত ভিত্তি।

II. তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ এবং জোনিং ডিজাইন

তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা একটি দ্বি-স্তরীয় স্থাপত্য ব্যবহার করে। উপরের স্তরটি একটি 10-ইঞ্চি টাচ স্ক্রিন যা তাপ চিকিত্সা প্রক্রিয়া বক্ররেখাগুলির কেন্দ্রীভূত সেটিং, নিয়ন্ত্রণ, পর্যবেক্ষণ, রেকর্ডিং এবং স্টোরেজের জন্য দায়ী। নীচের স্তরটি Eurotherm 3504 শিল্প PID তাপমাত্রা কন্ট্রোলার ব্যবহার করে, যার নিয়ন্ত্রণ নির্ভুলতা ±1°C এবং হোল্ডিং পর্যায়ে ফার্নেসের তাপমাত্রার অভিন্নতা ±3°C এর মধ্যে থাকে।

হিটিং জোনগুলি 2টি জোনে স্টার কনফিগারেশনে সংযুক্ত করা হয়েছে। প্রতিটি জোনে একটি ওভার-টেম্পারেচার অ্যালার্ম ডিভাইস, প্রোগ্রাম সমাপ্তির ইঙ্গিত, শ্রবণযোগ্য এবং দৃশ্যমান ওভার-টেম্পারেচার অ্যালার্ম এবং স্বয়ংক্রিয় কারেন্ট কাট-অফ রয়েছে। তাপমাত্রা কন্ট্রোলারে একটি অনলাইন সেল্ফ-টিউনিং ফাংশন রয়েছে যা ফার্নেসের প্রকৃত তাপীয় বৈশিষ্ট্যগুলির উপর ভিত্তি করে সর্বোত্তম PID প্যারামিটারগুলি গণনা করে, হিটিং রেট এবং ওভারশুটকে ভারসাম্যপূর্ণ করে।

III. ফার্নেস লাইনিং এবং হিটিং এলিমেন্ট কনফিগারেশন

ফার্নেস লাইনিং স্ট্যান্ডার্ড রিফ্র্যাক্টরি ফাইবার কটন ব্যবহার করে, যেখানে দেয়াল এবং ছাদ উভয়ই সম্পূর্ণ ফাইবার কাঠামো হিসাবে নির্মিত, যার মোট নিরোধক পুরুত্ব 240 মিমি এর কম নয়। ফাইবার ভাঁজ করা ব্লকগুলি ইনস্টলেশনের আগে সেকেন্ডারি প্রি-কম্প্রেশন করা হয়, যা 230 কেজি/মি³ এর কম নয় এমন সংকুচিত ঘনত্বে পৌঁছায় এবং স্টেইনলেস স্টিলের গোলাকার বার দিয়ে ফার্নেস ছাদের খোলের সাথে সুরক্ষিত করা হয়। এই কাঠামোটি কম তাপ পরিবাহিতা, কম তাপ ক্ষমতা, ভাল তাপীয় স্থিতিশীলতা এবং তাপীয় শক প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদান করে। ফিক্সিং উপাদানগুলি 1Cr18Ni9Ti স্টেইনলেস স্টিল শীট থেকে স্ট্যাম্প করা হয়।

হিটিং এলিমেন্টগুলি 0Cr25Al5 অ্যালয় রেজিস্ট্যান্স স্ট্রিপ, যা প্রক্রিয়াকরণের ক্ষতি এড়াতে ডেডিকেটেড ছাঁচ দিয়ে চাপানো হয়। রেজিস্ট্যান্স স্ট্রিপগুলি বিশেষ সিরামিক স্ক্রু দিয়ে স্থির করা হয়, যা সুবিধাজনক এবং দ্রুত রক্ষণাবেক্ষণ এবং প্রতিস্থাপনের অনুমতি দেয়। ইনস্টলেশনের সময়, ফাইবার দেয়াল এবং রেজিস্ট্যান্স স্ট্রিপের মধ্যে সিরামিক ওয়াশার স্থাপন করা হয় যাতে ফাইবার পৃষ্ঠ এবং স্ট্রিপের মধ্যে সরাসরি যোগাযোগ প্রতিরোধ করা যায়, যার ফলে স্ট্রিপ থেকে তাপ অপচয় বৃদ্ধি পায়। সিরামিক স্ক্রু এবং ওয়াশার উভয়ই উচ্চ-অ্যালুমিনা উপাদান দিয়ে তৈরি এবং পর্যাপ্ত শক্তি এবং পরিষেবা জীবন নিশ্চিত করার জন্য উচ্চ তাপমাত্রায় সিন্টার করা হয়। রেজিস্ট্যান্স স্ট্রিপগুলি ফার্নেস চেম্বারের চারপাশে স্থগিত থাকে, যা তাপ অপচয় এবং বায়ুপ্রবাহ সঞ্চালনকে সহজতর করে। হিটিং এলিমেন্টগুলি একটি স্টার সংযোগ ব্যবহার করে, যেখানে সারফেস লোড 1.6 W/cm² এর নিচে নিয়ন্ত্রিত হয় – এটি রেজিস্ট্যান্স স্ট্রিপগুলির জন্য প্রচলিত ডিজাইন সীমার নিচে একটি মান, যা ঘন ঘন গরম এবং ঠান্ডা চক্রের অধীনে এলিমেন্টের পরিষেবা জীবন বাড়ানোর উদ্দেশ্যে।

IV. গরম বাতাস সঞ্চালন এবং বায়ু নির্দেশিকা ব্যবস্থা

একটি উচ্চ-তাপমাত্রা-প্রতিরোধী সঞ্চালন ফ্যান, যার রেটিং 7.5 কিলোওয়াট, ফার্নেসের ছাদে ইনস্টল করা হয়েছে। ফ্যানের উপাদানটি দীর্ঘ সময় ধরে উচ্চ তাপমাত্রায় বিকৃতি ছাড়াই সহ্য করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, যেখানে বায়ু-শীতল বিয়ারিংগুলি উচ্চ-তাপমাত্রার ছাদের পরিবেশের সাথে মানিয়ে নিতে পারে। এয়ার গাইড হুড ফ্যান দ্বারা উৎপন্ন কেন্দ্রাতিগ বলের অনুদৈর্ঘ্য উপাদানকে সর্বাধিক করে তোলে, গরম বাতাসকে নীচের দিকে ঠেলে দেয়। বাতাস তখন ওয়ার্কপিসকে পাশ কাটিয়ে নীচ থেকে ফ্যানের ইনটেকে ফিরে আসে, একটি বন্ধ সঞ্চালন লুপ তৈরি করে। এই বায়ুপ্রবাহ পথ ফার্নেস চেম্বারের মধ্যে তাপমাত্রার ক্ষেত্রের অভিন্নতা নিশ্চিত করে এবং সাসপেনশন লোডিং পদ্ধতির জন্য একটি সহায়ক নকশা – ওয়ার্কপিসগুলির চারপাশে কোনও বাধা নেই, যা বায়ুপ্রবাহকে অতিক্রম করতে দেয়।

V. উপাদান ঝুড়ি উত্তোলন এবং ফার্নেস দরজা ইন্টারলক প্রক্রিয়া

উপাদান ঝুড়ি উত্তোলন প্রক্রিয়াতে একটি বৈদ্যুতিক উইঞ্চ, রিং লিফটিং চেইন এবং পুলি ব্লক অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। উইঞ্চটি একটি ডুয়াল-স্পিড বৈদ্যুতিকভাবে নিয়ন্ত্রিত ইউনিট যার দড়ির গতি 18 মিটার প্রতি মিনিট পর্যন্ত, যা জলে দ্রুত অবতরণের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে; আরোহণের পর্যায়ে ধীর গতি ব্যবহার করা হয় যাতে ওয়ার্কপিস এবং ঝুড়ি ফার্নেসে প্রবেশ করার সময় জড়তা প্রভাব হ্রাস পায়। উইঞ্চটিতে ইঞ্চিং কন্ট্রোল এবং একটি সেল্ফ-লকিং ডিভাইস রয়েছে, যা এটিকে যেকোনো অবস্থানে থামানোর অনুমতি দেয়। উচ্চ-তাপমাত্রার ফার্নেস পরিবেশ বিবেচনা করে, একটি 16Mn রিং চেইন ব্যবহার করা হয়। পুলি সিস্টেমটি ফার্নেস বডির উপরের অংশে ইনস্টল করা হয়েছে, যেখানে 4টি পুলি এবং 4 সেট বিয়ারিং রয়েছে, যা ঝুড়ি উত্তোলন এবং নামানো মসৃণভাবে নিশ্চিত করে।

ফার্নেস দরজাটি ফার্নেস বডির নীচে অবস্থিত এবং এটি পার্শ্বীয়ভাবে চলাচল করে, পাশে গাইড রেল রয়েছে যা অনুভূমিক চলাচল বজায় রাখে। দরজা খোলা এবং বন্ধ করা একটি সিলিন্ডার দ্বারা চালিত হয়। বন্ধ করার সময়, সিলিন্ডার দরজাটিকে বন্ধ অবস্থানে ঠেলে দেয় এবং চাপ প্রয়োগ করতে থাকে, পাশের লিভার মেকানিজমের মাধ্যমে দরজাটিকে উপরের দিকে তুলে ফার্নেস বডির সাথে শক্তভাবে চাপ দেয়। লিফটিং মেকানিজম এবং ফার্নেস দরজা মেকানিজম ইন্টারলক করা আছে: লিফটিং মেকানিজম শুধুমাত্র তখনই চালিত এবং পরিচালিত হতে পারে যখন ফার্নেস দরজা সম্পূর্ণরূপে খোলা থাকে (যে সময়ে হিটিং এলিমেন্টের পাওয়ার বন্ধ করা হয়েছে)। এই ইন্টারলক লজিক দরজা খোলা না থাকলে ভুল অপারেশনের কারণে সরঞ্জামের ক্ষতি প্রতিরোধ করে।

VI. কোয়েঞ্চিং স্থানান্তর সময় এবং কোয়েঞ্চিং ট্যাঙ্ক

কোয়েঞ্চিং স্থানান্তর সময়কে ফার্নেস দরজা খোলা থেকে ওয়ার্কপিস জলে সম্পূর্ণ নিমজ্জিত হওয়া পর্যন্ত সময় হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়, যার নকশার প্রয়োজনীয়তা 10 সেকেন্ডের বেশি নয়। অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় সলিউশন ট্রিটমেন্ট প্রক্রিয়ার জন্য এই প্যারামিটারটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ – স্থানান্তর সময় যত কম হবে, কোয়েঞ্চ-সংবেদনশীল পরিসরের মাধ্যমে শীতলীকরণের হার তত বেশি হবে এবং বার্ধক্যজনিত শক্তিশালীকরণ প্রভাব তত ভাল হবে।

কোয়েঞ্চিং ট্যাঙ্কটি মোবাইল নির্মাণ, যা 2.2 কিলোওয়াট মোটর দ্বারা চালিত। ট্যাঙ্কে দুটি 3 কিলোওয়াট সঞ্চালন পাম্প ইনস্টল করা হয়েছে যাতে কোয়েঞ্চিংয়ের সময় জল ক্রমাগত আলোড়িত হয়, জলের তাপমাত্রা অভিন্ন থাকে এবং ওয়ার্কপিসের পৃষ্ঠ থেকে তাপ স্থানান্তর ত্বরান্বিত হয়। ট্যাঙ্কটি 5 মিমি পুরু ইস্পাত প্লেট দিয়ে ঝালাই করা হয়েছে এবং লিক-টাইটনেস পরীক্ষা করা হয়েছে। মোবাইল কার্টটি 12# চ্যানেল স্টিল দিয়ে ঝালাই করা হয়েছে, যেখানে সামনের অংশটি উপাদান ফ্রেম ওয়ার্কটেবল এলাকা হিসাবে কাজ করে এবং পিছনের অংশটি জলের ট্যাঙ্ক হিসাবে কাজ করে, যেখানে তিন সেট চাকা রয়েছে (একটি সেট ড্রাইভ চাকা)।

VII. প্রক্রিয়া কর্ম ক্রম

সম্পূর্ণ সরঞ্জামের কর্ম ক্রম নিম্নরূপ: ম্যানুয়াল লোডিং → কোয়েঞ্চিং কার্ট ফার্নেস বডির নীচে চলে আসে → ফার্নেস দরজা খোলে → উপাদান ফ্রেম উত্তোলন প্রক্রিয়া নিচে নামে → ম্যানুয়াল হুকিং → উপাদান ফ্রেম উপরে ওঠে → ফার্নেস দরজা বন্ধ হয় → প্রক্রিয়া সময় অনুযায়ী গরম এবং ধরে রাখা → সলিউশন ট্রিটমেন্ট শেষ হয় → আলোড়ন জল পাম্প শুরু হয় → ফার্নেস দরজা খোলে → উপাদান ফ্রেম নিচে নামে → উপাদান ফ্রেম দ্রুত কোয়েঞ্চিংয়ের জন্য জলে প্রবেশ করে → উপাদান ফ্রেম উপরে ওঠে → কোয়েঞ্চিং কার্ট বেরিয়ে যায় → উপাদান ফ্রেম নিচে নামে → ম্যানুয়াল আনহুকিং এবং ফার্নেস খোলার স্থানে ফিরে আসা → ফার্নেস দরজা বন্ধ হয় → ম্যানুয়াল আনলোডিং → পরবর্তী চক্র শুরু হয়।