6.6 Skyddsgas

Vid värmning påverkas materialet av den omgivande ugnsatmosfären. Denna påverkan kan styras genom att ändra ugnsatmosfärens sammansättning. Man använder då så kallad skyddsgas som leds in i ugnsrummet. Skyddsgasen skyddar materialet mot till exempel avkolning eller avbränna. Ibland används även speciella skyddsgassammansättningar för att ge material särskilda ytegenskaper. Man kan till exempel höja ytans hårdhet.

• Inert eller neutral atmosfär – reagerar ej med chargen eller legeringsämnen i denna.
• Oxiderande atmosfär – verkar oxiderande på metallen och ger glödskal.
• Reducerande atmosfär – metalloxid reduceras till metall.
• Metallurgiskt aktiv atmosfär – tillför eller avlägsnar någon legeringskomponent på metallytan (vanligen kol).

Det finns alltså flera olika typer av ugnsatmosfärer och deras sammansättning kan variera inom mycket vida gränser beroende på hur de har framställts. Vanliga råvaror för framställningen är gasol, naturgas och ammoniak, men även inerta gaser (gaser som ej reagerar) som helium, kvävgas, argon med flera används ibland.

De ugnar, i vilka skyddsgas används, är utförda på ett särskilt sätt för att skyddsgasen ej skall förstöras av till exempel avgaserna från brännarna. Man använder härvid ofta så kallade strålningsbrännare, vilket innebär att bränslet (oftast gasol) bränns i ett rör inuti ugnsrummet. Rörets väggar upphettas då så att de glöder, och strålningsenergi överförs till materialet som värms. Avgaserna leds aldrig in i ugnsrummet, utan de får lämna förbränningsröret genom ett separat avgasrör.

En ugn med strålningsbrännare kan innehålla flera hundra brännare och får härigenom ett stort antal avgasrör, som leds samman till en stor avgaskanal ofta belägen ovanför ugnen. Avgaserna från varje brännare får i regel via en enkel rekuperator (luftförvärmare) förvärma förbränningsluften till brännaren ifråga. Strålningsrören kan också vara elvärmda, vilket medför att avgaser saknas.

Ett annat sätt att bibehålla skyddsgasatmosfären opåverkad är att använda en så kallad mufflad ugn. Denna är uppbyggd med ett inre ugnsrör genom vilket materialet passerar. Utanför röret (”muffeln”) finns brännarna eller elelementen.

Även klockugnar med dubbla klockor kan användas. Skyddsgasen cirkuleras i den inre klockan.

Skyddsgasugnar är oftast elvärmda, eftersom de är lättare att hålla täta mot inläckning och utläckning och ej avger avgaser samt är lätta att reglera och har lågt ugnsslitage.

Det finns exotermiska och endotermiska processer för skyddsgasproduktion. I en exotermisk process genererar processen själv tillräckligt med värme för att hålla processen i gång. I den endotermiska processen däremot krävs det extern energitillförsel till reaktionskammaren för att processen skall fungera.