يشير الغلاف الجوي المختزل في الفرن إلى بيئة ينخفض فيها مستوى الأكسجين بشكل كبير، وغالبًا ما يتم استبداله بغازات أخرى مثل الهيدروجين أو النيتروجين أو أول أكسيد الكربون. هذا النوع من الغلاف الجوي مهم في مختلف العمليات الصناعية، لا سيما في تشغيل المعادن والسيراميك، حيث يساعد على منع الأكسدة ويعزز تفاعلات كيميائية محددة.
تشغيل المعادن:
في تشغيل المعادن، تُستخدم الأجواء المختزلة في أفران التلدين لتخفيف الضغط في المعادن دون التسبب في التآكل. ويتم تحقيق ذلك عادةً باستخدام غاز ناقل غير مؤكسد مثل النيتروجين أو الأرجون ممزوج بغاز مختزل. وتنطوي الطريقة الأكثر شيوعًا على احتراق الوقود وضبط نسبة أول أكسيد الكربون (أول أكسيد الكربون) إلى ثاني أكسيد الكربون (ثاني أكسيد الكربون). تسهّل هذه البيئة تفاعلات الاختزال، حيث تكتسب الذرات إلكترونات، مما يقلل من حالة الأكسدة. يعمل وجود غازات مثل الهيدروجين أو أول أكسيد الكربون في الفرن كعوامل اختزال، مما يزيل الأكسجين من الأسطح المعدنية ويمنع الأكسدة.السيراميك:
في صناعة السيراميك، يتم إنشاء جو مختزل في الأفران عن طريق تقليل إمدادات الأكسجين، مما يؤدي إلى احتراق غير كامل وزيادة مستويات الكربون. في درجات الحرارة المرتفعة، يتفاعل هذا الكربون مع أكاسيد المعادن المستخدمة كملونات للتزجيج، مما يؤدي إلى إزالة الأكسجين والتسبب في تغيير لون التزجيج حيث يظهر المعدن في حالته غير المؤكسدة. تؤثر هذه العملية أيضاً على لون جسم الطين، خاصةً في الخزف الحجري حيث يتفاعل محتوى الحديد في ظل هذه الظروف.
عمليات المسبك:
في المسابك، الهدف الأساسي هو تحويل أكسيد الحديد إلى حديد معدني. ويتم تحقيق ذلك باستخدام جو مختزل يتكون من خليط من الغاز الطبيعي والهيدروجين وأول أكسيد الكربون. ولا تؤدي هذه العملية إلى اختزال أكسيد الحديد إلى حديد فلزي فحسب، بل تنتج أيضًا ثاني أكسيد الكربون كمنتج ثانوي.أجواء الفرن:
يعتمد نوع الغلاف الجوي في الفرن بشكل كبير على نوع الفرن والمواد التي تتم معالجتها. على سبيل المثال، غالبًا ما يكون للأفران المقاومة للكربون جو مختزل بشدة، في حين أن أفران الغاز المخصصة لدرجات الحرارة العالية عادةً ما يكون لها أجواء مؤكسدة. يمكن أن يؤثر اختيار الغلاف الجوي على درجة انصهار المواد المقاومة للحرارة وخصائصها.
