Способ регулирования процесса химико-термической обработки стальных изделий

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК, (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ пр

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 381 5386/22-02 (22) 20.11.84 (46) 23.04.86. Бюл. - 15 (72) И.В.Кирнос, С.Т.Клышников, И.А,Лобачев, В.И.Непогодин, А.B.Ïîжарский, С.А.Пегишева, Б.В.Радзиевский, Л,M.Ñåìåíoâà и В.П.Галаев (53) 621.783.06(088,8) (56) Шубин. P.Ï. и Приходько В.С. Тех— нология и оборудование термического цеха. — M ° Машиностроение, 197 ) .с. 154-)55, )80.

Авторское свидетельство СССР

Ф 594210, кл. С 23 С 11/02, 1978. (54)(57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ХИ)%КО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, заключаюшийся в подаче смеси газа-носителя и газа-кар(б1) 4 С 21 )) 11/00, С 23 С 8/22 бюризатора в цементационную печь, выборе соотношения расходов этих газов для получения заданного значения углеродного потенциала, формировании профиля углеродного потенциала с максимальным значением в зоне насышения, контроле углеродного потенциала по длине печи, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изделий за счет повышения точнос ги регулирования углеродного потенциала по длине печи, смесь газа-носителя и газа-карбюризатора направляют одним потоком встречно движению обрабатываемых деталей и поддерживают максимум углеродного потенциала атмосферы в заданной технологией точке путем регулирования расхода смеси при сохранении выбранного соотношения.

1225866

Изобретение относится.к химикотермической обработке и может быть использовано в машиностроении, преимущественно при диффузионном насыщении поверхности стальных изделий углеродом в печах для химико-термической обработки с контролируемыми атмо сфер ами, Цель изобретения — повьппение качества изделий за счет новьппения точности регулирования углеродного потенциала по длине печи.

На фиг.1 приведена схема газоподводов к цементационной печи, с помощью которой реализуется способ; на фиг,2 — распределение углеродного потенциала по длине, где координата Х соответствует максимуму профиля углеродного потенциала.

Цементационная печь I для реализации предлагаемого способа имеет систему 2 ввода газовой смеси, размещенную в конце печи, и систему 3 вывода газовой смеси, размещенную со стороны загрузки обрабатываемых деталей 4.

Газовую смесь приготавливают в смесителе 5 и подают в печь через регулятор 6 расхода. Атмосфера печи анализируется газоанализирующим устройством 7, выполненным многоточечным на базе датчиков кислородного потенциала, Сущность способа основана на том, что время, необходимое для протекания реакций, формирующих профиль углеродного потенциала в цементационной печи, соизмеримо с временем нахождения газа в печи.

В эндотермической атмосфере (газноситель + газ-карбюризатор) после ее прогрева в печи проходят сложные физико-химические превращения, включающие реакцию печной атмосферы с окислителем, поступающим из проемов печи при загрузке деталей, повреждений радиационных труб и т.д., и, в основном, взаимодействие. газа-носителя с газом-карбюризаторои по реакциям конверсии:

+ H,O =CO + 3Н (I) СН„ + CO 2CO + 2Н (2) При этом основным носителем углерода, поступающего в детали, является окись углерода и цементация осуществляется по реакции (3) 2CO = 2С + О

Таким образом, подача газовой смеси одним потоком встречно движению обрабатываемых деталей позволяет обеспечить оптимальный профиль углеродного потенциала для любого технологического процесса за счет возможности регулирования положения максимума его путем изменения скорости или расхода газового потока в печи, Способ осуществляется следующим образом.

Пример. Стальные изделия— шестерни из стали 20ХНР, подвергают цементации в безмуфельном агрегате

Поэтому скорость реакций (1) и (2), которая достаточно мала, может

5 быть использована для формирования углеродного потенциала в пределах реального печного пространства.

Так, например,. через 2 ч степень превращения метана в отсутствии као тализатора составляет 68,27. при 950 С и Рп О /Р „ =3,12, при этом постоянная скорости реакции равна 0,0034 ч.

На практике постоянная скорости реакции, определяется каталитическим влиянием материала кладки печи„ внутренних конструкций печи и материала обрабатываемых деталей. Подача смеси газа-носителя (например, эндогаза) и газа-карбюризатора (например, при20 родного газа) навстречу движению деталей осуществляется путем впуска ее в конце печи и выпуска в начале, при этом в точке ввода газа в начале реакции углеродный потенциал атмосферы определяется потенциалом газа-носителя. По мере продвижения газа в пространстве печи происходят реакции (1) и (2), что приводит к возрастанию углеродного потенциала

30 (от конца печи) до максимума в зоне насыщения. Дальнейший спад углеродного потенциала к началу печи определяется значительным поступлением кислорода в печь в моменты загрузки деталей.

Увеличение расхода смеси при той же скорости реакций (1) и (2) позволяет смещать максимум углеродного потенциала в сторону начала печи, умень40 шение расхода — в сторону конца печи.

Изменение скорости реакций (1) и (2), происходящее в печи, компенсируется изменением общего расхода газовой смеси.

1225866 с

С вЂ” газа

Печи

Зона актиЮного нагреда

Зона Яоиа

3исрфузии насыщения

Фиа 2

Со ст ави тел ь Т. Наумов а

Техред В. Кадар

Корректор Е. Сирохман

Редактор Н.Гунько

Заказ 2103/19 Тираж 552

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

0811, цементационная печь которого имеет длину 10,36 м и внутреннее сечение 2,5 м

Газовый поток по длине печи 1 направляют встречно движущимся деталям

4 путем ввода смеси эндогаза с точо кои росы 0 С и метана в соотношении.

40: 1 в конце лечи и вывода ее в начале. Такое соотношение газовой смеси выбирают из условия обеспечения заданного технологией углеродного потенциала в точке максимального его значения (по результатам газового анализа). Точка росы эндогаза выбрана по заданной технологией величине углеродного потенциала в конце печи, После разогрева печи до 920-930 С и вывода ее на режим включают газоанализирующее устройство 7, которое по результату анализа пробы по нескольким точкам печи выдает информацию о положении максимума углеродного потенциала (координата Х). Если положение этого максимума оказывается смещенным относительно заданного технологией в зависимости от обрабатываемых деталей к концу печи, расход смеси увеличивают регулятором 6 расхода, поддерживая смесителем 5 ранее выбранное соотношение газа-носителя и газа-карбюризатора, до восстановления заданного технологией положения координаты Х. При смещении положения максимума углеродного потенциала к началу печи расход газа уменьшают.

Использование предлагаемого способа позволяет улучшить качество изделий эе счет уменьшения отклонений значений углеродного потенциала ат- . мосферы от заданного профиля его в печи до 0,05Х. Смещение максимума профиля углеродного потенциала по длине печи не превышает +0,1 м, что в 4-5 раэ превышает точность поддержания положения максимума по сравнению с позонным регулированием процесса химико-термической обработки иэделий.