Печь для газовой цементации изделий

 

Изобретение применяется к печи для газовой цементации изделий. Цель - повышение качества цементации путем повышения равномерности распределения углерода. Печь содержит корпус 1 с футеровкой 2, нагревателями 3, установленный на корпусе вентилятор, выполненный в виде приводного вала с прикрепленной к нему кольцевой камерой 5, заполненной катализатором подводящего патрубка 9. Газовая смесь, состоящая из углеводорода метана, диоксида углерода, поступает через патрубок 9 во внутреннюю полость вала 4, через нагретый катализатор 6 во внутреннюю полость печи. В присутствии катализатора происходит конверсия углеводородного газа диоксидом углерода в результате образуется атмосфера, состоящая из 50% оксида углерода и 50% водорода, что позволяет повысить качество цементации, скорость науглероживания, увеличить срок службы вентилятора. 3 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)s F 27 В 9/02, С 23 С 8/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

А-A

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4628504/02 (22) 30.12.88 (46) 23,08,91. Бюл, М 31 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электротермического оборудования (72) С.3. B асил ьев, И.И. Маер гойз и

Ю.Н.Тельнюк (53) 621,785.5.002.5 (088.8) (56) Лахтин Ю.Н. Химико-термическая обработка металлов, M., 1985, с,115-116, (54) ПЕЧЬ ДЛЯ ГАЗОВОЙ ЦЕМЕНТАЦИИ

ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к печи для газовой цементации иэделий, Цель- повышение качества цементации путем повышения равномерности распределения углерода. Печь

„,5LJ„„1672181 А1 содержит корпус 1 с футеровкой 2, нагревателями 3, установленный на корпусе вентилятор, выполненный в виде приводного вала с прикрепленной к нему кольцевой камерой

5, заполненной катализатором подводящего патрубка 9. Газовая смесь, состоящая из углеводорода метана, диоксида углерода, поступает через патрубок 9 во внутреннюю полость вала 4, через нагретый катализатор

6 — во внутреннюю полость печи. В присутствии катализатора происходит конверсия углеводородного газа диоксидом углерода, в результате образуется атмосфера, состоящая иэ 507, оксида углерода и 50ф, водорода, что позволяет повысить качество цементации, скорость науглероживания, увеличить срок службы вентилятора. 3 ил., 1 табл.

1672181

Изобретение относится к печам для цементации, применяемым в металлургии, машиностроении, автомобиле- и авиастроении и других отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения — повышение качества цементации путем повышения равномерности распределения углерода.

На фиг.1 показана печь, общий вид; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг,3 — разрез Б-Б на фиг.2.

Печь для газовой цементации состоит из корпуса 1, футеровки 2, нагревателей 3, установленного на корпусе вентилятора, выполненного в виде природного вала 4 с прикрепленной к нему нижней части кольцевой камеры 5, заполненной никельсодержащим катализатором 6 и расположенными в ней изогнутыми в сторону, противоположную вращению вала 4, пластинами 7, крыльчатки 8, прикрепленной к нижней поверхности кольцевой камеры 5. Вал 4 выполнен полым с расширением в нижней части, заполненной катализатором, и с патрубком 9 подвода газовой смеси в верхней части. Боковые стенки кольцевой камеры 5 и нижняя расширяющаяся часть вала 4 выполнены перфорированными, причем суммарная площадь отверстий 10 перфорации расширяющейся части вала соотносится с поперечным сечением вала 4 как

1:(0,5-0,8), а высота кольцевой камеры 5 соотносится с диаметром отверстий 11 перфорации как 1:(0,5 — 0,7). Нижняя расширяющаяся часть вала имеет высоту

0,2 — 0,6 тол цины футеровки. Верхняя часть приводного вала через шкив 12 связана с электроприводом, а также имеет уплотнение 13 патрубка подвода газовой смеси.

Печь работает следующим образом, В зону рабочего пространства печи поступают заготовки, Нагрев до температуры цементации осуществляют нагреватели 3.

Газовая смесь, состоящая из углеводорода, например метана, и диоксида углерода в соотношении 1;1 поступает через патрубок

9 во внутреннюю полость вала 4 вентилятора, Попадая в слой нагретого за счет тепла внутреннего пространства печи катализатора, она проходит через отверстия 10 в заполненную катализатором кольцевую камеру 5 над крыльчаткой 8, В присутствии никельсодержащего катализатора 6 происходит конверсия углеводородного газа диоксидом углерода, в результате чего образуется контролируемая атмосфера, состоящая (при углеводороде-метане) иэ 507 оксида углерода и 50 водорода. Укаэанная контролируемая атмосфера поступает в ра5

45 бочее пространство печи через отверстия в перфорированной полосе 11.

Предложенная конструкция печи с размещением катализатора внутри вала и в кольцевой камере 5 над крыльчаткой позволяет повысить надежность вентилятора, что достигается за счет высокой эндотермичности процесса конверсии углеводородов диоксидом углерода, а также подачи непосредственно во внутреннюю полость вала исходной газовой смеси. Эндотермичность процесса конверсии пропан-бутан диоксидом углерода в четыре раза больше, чем при конверсии его воздухом. 3а счет эндотермичности процесса с нагретого нижнего торца вала 4 вентилятора и с крыльчатки 8 отбирается тепло, что позволяет проводить в печи процесс высокотемпературной газовой цементации до 1150 С.Работоспособность вала вентилятора возрастает Б 2.5--3,0 раза, а крыльчатки в 1,5-2,0 раза.

Кроме того, предложенная конструкция печи позволяет за счет образования контролируемой атмосферы практически в рабочем пространстве печи и поступления ее туда с температурой, близкой к температуре цементации, повысить качество цементируемых изделий 14, в том числе и эа счет использования активных частиц и радикалов в нв подвергающейся охлаждению контролируемой атмосфере. При этом в 1,5 — 2 оа:,а повышается работоспособность металлических внутрипечных узлов за счет увеличения количества оксида углерода.

Результаты экспериментов, проведенных на стенде при температуре печи 1050

С, представлены в таблице, B таблице равномерность распределения углерода по глубине слоя цементации характеризуется отношением а а=- .100

С где С вЂ” содержание углерода в поверхностном слое;

С1 — содержание углерода на глубине, равной 1/3 толщины слоя цементации от поверхности металла, При применении предложенной печи повышается качество цементации, в частности приблизительно вдвое возрастает скорость науглероживания изделий, а соответственно и производительность печи, на 7-10$ улучшается распределение углерода по высоте науглероженного слоя, а также увеличивается в 1,5-2 раза срок службы вентилятора и соответственно срок межремонтной эксплуатации печей.

1672181 внутренней боковой стенкой кольцевой камеры, вал выполнен полым с патрубком подвода газовой смеси и с расширением в нижней его части на высоту 0,2 — 0,6 толщины

5 футеровки, крыльчатка прикреплена к нижней поверхности кольцевой камеры, при этом расширяющаяся часть вала и боковые стенки камеры выполнены перфорированными, причем суммарная площадь отвер10 стий перфорации расширяющейся части вала соотносится с поперечным сечением вала как 1:(0,6 — 0,8). а высота кольцевой камеры соотносится с диаметром отверстий перфорации как 1:(0,5-0,7), расширяющаяся

15 часть вала заполнена никельсодержащим катализатором, а диаметр крыльчатки равен диаметру камеры.

Формула изобретения

Печь для газовой цементации изделий, содержащая корпус с футеровкой, нагревателями, вертикально установленный на корпусе вентилятор в виде приводного вала и крыльчатки, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества цементации путем повышения равномерности распределения углерода, вентилятор выполнен в виде прикрепленной к нижней части вала кольцевой камеры, заполненной никельсодержащим катализатором, с радиально расположенными в ней от наружной боковой стенки изогнутыми в противоположную сторону вращения вала пластинами, закрепленными с зазором, равным 0,1 — 0.3 диаметра вала между концом пластины и

СоотношеСоо тношеСоо тношеСоотношение высоты

РавноСкорость науглероживания

Качество цементации ние суммарной ние высоты кольцевой ние расстояния мерность распределения углерода по глубине слоя расширяющейся часплощади о тв ерс тий пе рфо р акамеры к днам тру о тв ер стий перфорации боковой между диаметром ва- ти вала к ла и коитолщине фу теро вк н ции к по1 цом пляс тины к наперечному с ечеиию

L ружному диаметру вала стенки вала

1:0,5

1:0,6

0,2

0,4

0,20

Неудовлетворительное

То же

I °

Не удов л е т ворительное

1:0>6

1:0,7

1:0,E

1:0,9

1.0,7

1:0,7

1:0,7

1:0,7

1:0,7

1:0>7

1:0,7

1:0,7

i:0,7

1:0,7

1:0,7

1:0,7

1:0,7

1:0,7

1:0,7

1:0,5

1:0,7

1:0,9

1:Oi 6

1:0,6

1:0,6

1:0,6

l:0>4

1:0,5

1:!, 6

i:0,7

1:0>8

1:0,6

1:0,6

i:0,6

1:0,6

1:0,6

1:О>6

1:0,6

1:0,6

1. О, 6

1:0,6

1:0,4

1:0,6

1:0,8

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,05

О, 10

0,20

0,30

0,40

0,2

0,2

0Ä2

0,2

0,2

0,4

0,2

0,05

0,4

0,4

0,4

0,4

0 4

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

0,2

0,3

0,4

0,6

0,7

0,2

0,4

0,7

О, 3

0,44

0,44

О, 19

0 21

0,44

0,44

0,43

0,19

0,20

0,43

0,44

0,44

O,2l

О, )9

0,44

0,44

0,44

0,21

О, 18

0,44

0,17

7

21

6

19

5

21

2С

6 е

1î

23

14

1672181

Составитель А. Васильев

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор М. Кучерявая

Редактор А. Мотыль

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

Заказ 2827 Тираж 377 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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