Способ регулирования углеродного потенциала печной атмосферы

 

Изобретение относится к неорганической химии, в частности к способам химикотермической обработки изделий, и может быть использовано для измерения и регулирования углеродного потенциала печных атмосфер, цементационных атмосфер и других газовых сред. Целью изобретения является повышение долговечности изделий, подв^^ергаеМых обработке. Способ заключается в изменении расхода добавки углеводородного газа в печь при отклонении величины углеродного потенциала атмосферы от уставки С , причем уставку С выбирают из условия Смин (Спр. Со), а величина Спр вычисляется по формуле Сир = =1,213 + 3,264/10-3 (Т-1173) -0.926 (f-1,0), где Спр - предельная концентрация углерода в стали (Х-правая граница области по диаграмме железо-углерод): Со - за;^анное значение углеродного потенциала; С - уставка (значение, поддерживаемое регулятором); Т - температура печи, °С; f - козффициент легирования стали. 1 табл.fe

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 21 О 1/76

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4756285/02 (22) 03.11.89 (46) 07.02.92. Бюл. hh 5 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электротермического оборудования (72) Ф..С,Полойко и А.Г.Макарова, (53) 621,785,06 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1036767., кл. С 21 О 1/76, 1983.

Авторское свидетельство СССР

М 1062307, кл. С 23 С 11/12, 1983. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ УГЛЕРОДНОГО ПОТЕНЦИАЛА ПЕЧНОЙ АТМОСФЕРЫ (57) Изобретение относится к неоргайической химии, в частности к способам химйкотермической обработки изделий. и может быть исгюльзовано для измерения и регули-:

Изобретение относится к неорганической химии, конкретно к способам химикотермической обработки изделий и может быть использовано для измерения и регулирования углеродного потенциала печных атмосфер, цементационных атмосфер и других газовых сред.

Известно устройство. реализующее способ регулирования углеродного потенциала печной атмосферы.

Недостатком данного способа регулирования является низкая долговечность иэ .делий, подвергаемых обработке.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ регулирования углеродного потенциала

2 рования углеродного потенциала печных атмосфер, цементационных атмосфер и других газовых сред, Целью изобретения является повышение долговечности изделий, подвергаеМых обработке. Способ заключается в изменении расхода добавки углеводородного газа в печь при отклонении величины углеродного потенциала ат* 4 мосферы от уставки С, причем уставку С выбирают из условия C gq (Сер, Cp), а величина Сдр вычисляется по формуле С р =

=1,213 + 3.264 10-3 (Т-1173) — 0.926 (f — 1.0), где Срр — предельная концентрация углерода.в стали () -правая граница области по диаграмме железо-углерод): Со — заданное значение углеродного потенциала; С вЂ” уставка (значение, поддерживаемое регулятором); Т вЂ” температура печи, С; коэффициент легирования стали. 1 табл. печной атмосферы; при котором изменяют расход добавки углеродного газа в печь при отклонении величины углеродного потенциала атмосферы от уставки С*.

Недостатком известного способа является низкая долговечность. изделий, подвергаемых обработке, так как при регулировании не учитывается предел растворимости углерода в легированном аустените.

Целью изобретения является повышение долговечности изделий, подвергаемых обработке, Поставленная цель достигается тем, что согласнб способу регулирования углеродного потенциала печной атмосферы, при котором изменяют расход добавки yr1710586

* леводородного газа в печь при отклонении Уставкз С выбирается из условия минивеличины углеродного пОтенциала атмосфе- мума предельной растворимости углерода в, ры от уставки С, уставку С выбирают из стали и заданного значения углеродного поусловия Сщь*(Слр, Co), причем величина Слр тенциала, т.е. Cain (Слр, Со). Сигнал, равный

ычисляется по формуле 5 С - С - 1,25, поступает на регулятор углеСпр 1,213 + 3,264 10 (Т вЂ” 1173)- родного потенциала. и в печи поддержива— 0,926 (1 — 1,0), ется углеродный потенциал, равный где С р — предельная концентрация углеро- заданному значению углеродного потенцида в стали, правая граница области по диаг- ала. рамме железо-углерод; 10 Процесс был проведен при тех же услоСо — заданное значение углеродного по- виях, но при температуре t - 900 С. тенциала; Величина,Спр - 1,24.

С* — уставка (значение, поддерживае- Уставка С будет составлять: С - C„рмое регулятором); 1,24.

Т вЂ” температура new, С; 15 Регулятор углеродного потенциала подf — коэффициент легирования стали, держивает в печи углеродный потенциал, определяется по эмпирической формуле, по равный предельной растворимости углеросоставу легированной стали. да, препятствуя образованию карбидов.

Эта формула имеет вид В данном примере показано влияние

f ехр (О;1340 Sl + 0,0907$ AI + 20 температуры процесса на регулирование уг+0,0276 Ni — 0,0320%. W — 0,0410 (Mn — леродного потенциала в печи.

0046 Мо-02830 Ч-04770 Т}-00880o Cr) Пример 2. В предыдущем примере

В математическом выражении для Спр при обработке стали 18Х2Н4ВА с коэффициполученные обработкой. экспериментзль- ентом легирования f = 0,96 при температуре о ныхданныхчисловые коэффициенты имеют 25 процесса t - 900 С и заданном значении следующую размерность: (1,213). - мас. «(»; углеродного потенциала Со - 1,25„уставкз (3,264) = мас. /Ê; (0,926) = мас $; (1173) С* = Слр. = 1,24. В качестве цементируемой

-К; (1,0) — безразмерная величина.. стали обрабатывали сталь ЗОХГТ с коэффиСпособ осуществляют следующим об- циентом легирования f = 0,83, при темпераразом. 30 туре t = 900 С, Предельная растворимость

Процесс цементации осуществляют пу- углерода Спр, = 1,35. тем нагрева изделия в среде. газов, содер- Уставка С, выбираемая из условия мижащих углерод, и проводят как в шахтных нимума предельной концентрации углерода печах, так и в безмуфельных печах непре- в стали и заданного значению углеродного рывного действия при 900-930 С. В качест- 35 потенциала, будет составлять С = Cp = 1,25. ве атмосферы используется, например, Регулятор углеродного потенциала будет эндотермический газ с добавками природ- поддерживать в печи углеродный потенциного газа. Основным преимуществом такой ал, равный заданному значению углеродноатмосферы является возможность автома- го потенциала. тического регулирования углеродного по- 40 В данном примере показано влияние тенциала. На показатели прочности состзва обрабатываемой стали на регулироцементируемой стали большое влияние ока- вание углеродного потенциала. зывает концентрация углерода на поверх- Пример 3. Процесс газовой цементаности, например, максимальные значения ции происходит в режиме, при котором угконтактной выносливости получают при со- 45 леродный потенциал эндотермической держании углерода в пределах 1,1-1,3 ф С. атмосферы вначале поддерживают высоким

При этом нельзя допускать образование (1,3 С), а затем его снижают до 0,8 С. карбидной сетки, снижающей долговеч- Температура процесса < = 900 С. ность изделий. Это можно достичь, соблю- В качестве цементируемой стали обра- . дая условие C* < .Сер, т.е. когда углеродный 50 батывали сталь 20Х2Н4А с коэффициентом потенциал атмосферы ниже предельной легирования f = 0,94. Предельная концентрастворимости углерода в железе. рация углерода в стали C p. = 1,269.

Пример 1. В качестве цементируемой Уставка С выбирается из условия Сп > стали обрабатывали сталь 18 х 2НЧВА с (Cnp Со)исоставляет С*=С р.-1,269. Регукоэффициентом легирования f - 0,96. За- 55 ляторуглеродногопотенциалаподдерживаданное значение углеродного потенциала ет в печи углеродный потенциал, равный

Со - 1.25. Температура процесса t - 930 С. предельной растворимости углерода, преПри этих условиях предельная раство- пятствующий образованию карбидов, На римость углерода в стали Сяр = 1,348.* второй стадии процесса заданное значение углеродного потенциала С о -- 0,8. Уотавка

1710586

Из данных, приведенных в таблице, видно, что долговечность буровых долот возрастает в среднем не менее чем на 3 g,.

Составитель A.Äáðîñèìîâ

Техред М.Моргентал Корректор МЯожо

Редактор В.Петраш

Заказ 312 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

С,выбирается иэ условия Сы * (С р, Со).и составляет C* - Со = 0,8.

Регулятор углеродного потенциала поддерживает в печи углеродный потенциал,. равный заданному значению углеродного 5 потенциала. 8 данном примере регулирова-. ние углеродного потенциала проходит в две стадии.

В предлагаемом способе по сравнению, с известным производят выбор уставки. C*.: —. 10 это значение постоянно и равно заданному значению углеродного потенциала Со. При: этом учитывается температура процесса и состав обрабатываемого изделия, что приводит к снижению вероятности образова- 15 ния,карбидной сетки, повышающей: долговечность иэделии, подвергаемых оо.-. работке.

Экспериментальные исследования проводили при обработке шарошек буровых до.-: 20 лот (примеры 1-3). После обработки (примеры 1-3) были проведены испытания буровых долот, Сравнительные испытаний показали, что среднее число долот на одну проходку уменьшилось. 25 . Результаты испытаний сведены в табли-. 4Y

Формула изобретения

Способ регулирования углеродного потенциала печной атмосферы, включающий изменение расхода добавки углеводородного газа в печь при отклонении величины углеродного потенциала атмосферы от уставки, отличающийся:тем, что, с целью повышения долговечности изделий, подвергаемых обработке, дополнительно измеряют температуру атмосферы в печи, вычисляют предельную концентрацию углерода в стали для обрабатываемого иэделия по следующему математическому выражению . Спр = 1,213 + 3,264 10 (Т вЂ” 1173)—

-0;926 (f 1;0), где Cop — предельная концентрация углерода в стали; Со — заданное значение углеродного потенциала, мас.%; T— температура в печи, К; f — коэффициент легирования стали(безразмерная величина), и поддерживают значения углеродного потенциала в печи, исходя из условия:

Ср!п (Cnp, Со) где С вЂ” уставка, мас, $.