Способ получения эндотермической атмосферы

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке , а именно к способам получения контролируемых атмосфер, и может быть использовано на предприятиях машиностроительной и металлургической промышленностей . Цель - получение атмосферы с заданной науглероживающей способностью , повышение качества термообработки, проводимой в данной атмосфере, за счет снижения брака. Способ включает сжигание природного газа с недостатком воздуха в присутствии катализатора типа ГИАП-3 и контроль состава атмосферы по содержанию в ней водяных паров, который проводят в момбнт уменьшения объема смеси газа на 10-25% при сохранении их соотношения, подаваемого на катализатор, причем о полноте превращения углеводородов в компоненты эндотермической атмосферы судят по наличию изменений содержания водяных паров. Способ позволяет улучшить качество термообработки за счет устранения брака. 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 23 С 8/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4672247/02 (22) 18.01.89 (46) 15.03.92.Бюл. ¹ 10 (71) Научно-производственное объединение нВНИИТМАШн (72) В.И.Непогодин (53) 621.793.669.586,5(088,8) (56) Химико-термическая обработка металлов и сплавов, Справочник под ред.Л.С.Ляховича, М,:Металлургия, 1981, с.8. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНДОТЕРМИЧЕСКОЙ АТМОСФЕРЫ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к способам получения контрол ируемых атмосфер, и может быть использовано на предприятиях машиностроительной и металлургической промышИзобретение относится к производству контролируемых атмосфер при химико-термической обработке изделий, и может быть использовано на заводах машиностроительной и металлургической промышленностей.

Наиболее близким к изобретению является способ получения эндотермической атмосферы,, включающий сжигание природного газа с недостатком воздуха (коэффициент расхода воздуха а =0,25) в присутствии катализатора, например ГИАП-3, и контроль состава атмосферы по одному параметру, например по содержанию в ней водяных паров.,, Ы„, 1719460А1 ленностей, Цель — получение атмосферы с заданной науглероживающей способностью, повышение качества термообработки, проводимой в данной атмосфере, за счет снижения брака. Способ включает сжигание природного газа с недостатком воздуха в присутствии катализатора типа ГИАП-3 и контроль состава атмосферы по содержанию в ней водяных паров, который проводят в момент уменьшения объема смеси газа на

10-25% при сохранении их соотношения, подаваемого на катализатор, причем о полноте превращения углеводородов в компоненты эндотермической атмосферы судят по наличию изменений содержания водяных паров. Способ позволяет улучшить качество термообработки за счет устранения брака. 1 ил., 1 табл. мЪ

Однако в процессе эксплуатации в случае, например, превышения критической величины объемного напряжения катализа- + тора из-за выноса потоком атмосферы каталитически активных частиц или отложения С сажи на катализаторе превращение углеводородое е компоненты атмосферы полно- ) о стью не происходит. Вместе с тем, содержание углеводородов более 1% в полученной атмосфере нарушает однозначную зависимость между концентрацией регистрируемого компонента(водяных паров) в исходной смеси и ее науглероживающей способностью, вследствие того, что углеводороды, находящиеся в термодинамически неравновесном состоянии относительно

1719460 других компонентов атмосферы, в термической печи вступают в химические реакции на каталитических поверхностях обрабатываемых деталей. При этом, например, каличие 1,3% непрореагировавшего метана в эндогазе приводит к браку, выраженному в снижении качества термообработки из-за повышения хрупкости нагретых под светлую закалку иэделий (болтов), достигающему 3% в год от объема термообработки.

Цель изобретения — получение атмосферы с заданной науглероживающей способностью, повышение качества термообработки, проводимой в полученной атмосфере за счет снижения брака.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения эндотермической атмосферы с заданной науглероживающей способностью, включающему сжигание природного газа с недостатком воздуха в присутствии катализатора типа

ГИАП-3 и контроль состава атмосферы по содержанию в ней водяных паров, контроль содержания водяных паров проводят в момент уменьшения объема смеси газов на

10-25% при сохранении их соотношения, подаваемого на катализатор, а о полноте превращения углеводородов в компоненты эндотермической атмосферы судят по наличию изменений содержания водяных паров.

В предложенном способе отсутствие изменения концентрации водяных паров в момент уменьшения подаваемого на катализатор объема смеси газов свидетельствует о том, что углеводороды в эндогазе прореагировали полностью, а объемное напряжение катализатора как до изменения объема подаваемых на него газов, так и после изменения не превышало значения критической величины. Следовательно, эндотермическая атмосфера имеет требуемую науглероживающую способность.

Наличие изменения концентрации водяных паров свидетельствует о том, что в момент уменьшения объема смеси газов, подаваемых на катализатор, объемное на. пряжение катализатора уменьшилось и стало ниже критической величины.

Углеводороды при этом прореагировали полностью, вызвав изменение регистрируемого параметра (содержания водяных паров). Следовательно, ранее (до момента изменения) степень превращения углеводородов в компоненты эндотермической атмосферы была неполной, При этом науглероживающая способность атмосферы, не соответствовала заданной величине.

Регистрация водяных паров в предложенном способе может осуществляться с погрешностью +.1,0 С точки росы (точДопустимое верхнее граничное значе10 ние изменяемой величины объема принято за 25% вследствие того, что при большем

35

50 ных газов при сохранении их соотношения.

При этом вентиль 5 открывают на время, не превышающее время транспортирования потока газа через катализатор. Такой промежуток времени является достаточным для

55 обнаружения изменения количества водяных паров и практически не нарушает работу потребителей эндотермической атмосферы.

Изменение количества водяных паров указывает на то, что до момента уменьше15

45 ность, обеспечиваемая выпускаемыми приборами). Поэтому за допустимое нижнее граничное значение принята величина, равная изменению íà 10% количества подаваемого на катализатор объема смеси газов, вызывающего изменения контролируемого параметра, соизмеримые с точностью прибора.

его значении в слое катализатора не обеспечивается постоянная температура при изменении объема проходящего через него газа. При этом уменьшение объема смеси газов более чем на 25% приводит к снижению достоверности определения полноты превращения углеводородов в компоненты атмосферы.

На чертеже показана схема устройства для реализации способа.

Устройство содержит высокотемпературную камеру 1, заполненную катализатором. Вход камеры 1 через газодувку 2 соединен со смесителем 3, снабженн ым регулятором соотношения углеводородного гаЗа и воздуха. К газовой линии, отводящей эндогаз из камеры 1, подключен анализатор 4, в качестве которого может быть использован, например, гигрометр точки росы. Между газодувкой 2 и камерой

1 включен вентиль 5 линии сброса смеси газов на свечу, Способ осуществляют следующим образом, Для получения эндотермической атмосферы воздух и углеводородный газ под давлением.подается газодувкой 2 в камеру 1 на нагретый до 1000 С катализатор. Технологически заданная концентрация водяных паров поддерживается регулятором соотношения смесителя 3 в соответствии с показаниями анализатора 4.

Контроль. степени превращения углеводородов в компоненты атмосферы осуществляется путем наблюдения (регистрации) за показаниями анализатора 4 газа в момент подачи на свечу через открытый вентиль 5, минуя. катализатор, 10-25% объема исход1719460 ния подачи смеси газов объемное напряжение катализатора превышает допустимую величину, а углеводородный газ превратился в компоненты атмосферы не полностью. 5

Для обеспечения технологически заданной науглероживающей способности атмосферы корректируют объемное. напряжение катализатора путем соответствующего снижения объема подаваемой на катализа- 10 тор смеси газов.

Отсутствие изменения количества водяных fl3poB означает, что до уменьшения подаваемого объема смеси газов объемное напряжение катализатора не превышало 15 значение допустимой величины, а углеводородный газ полностью превратился в компоненты атмосферы.

В таблице приведены наблюдаемые отклонения измеряемого (регистрируемого) 20 содержания водяных паров в предложенном способе при среднем и граничных значениях величин уменьшения объема смеси газов, подаваемого на катализатор в сравнении с известным способом, а также брак 25 термообработки, выраженный в процентах, в пересчете на годовую программу нагреваемых под светлую закалку изделий (болтов) в термической печи типа СНЦ.

Пример, Эндотермическую контроли- 30 руемую атмосферу получали путем подачи на нагретый до 1000 С катализатор газовоздушной смеси; состоящей из воздуха и угле. водородного газа-метана. Коэффициент расхода воздуха а = 0,256. Концентрация 35 остаточного метана в эндогазе 1,3%, так как превышает его равновесную. концентрацию на 0,9 Это указывает на неполное превращение метана в компоненты эндогаза, В момент кратковременного (менее 3 40 мин) уменьшения, например, íà 15% объема смеси газов, подаваемых на катализатор„ изменение концентрации водяных паров составило 0.4 (объем) или 8 С точки расы (остаточный метан при этом в зндогазе составил 0,4%). Указанное значение точкй росы регистрируется достаточно наглядно гигрометром точки росы, имеющем погрешность 1,0 С точки росы.

Таким образом, контролируя только один параметр эндогаза, например, точку росы водяных паров, предложенным способом можно не только поддерживать этот параметр на заданном уровне, но и определять наличие в эндогазе непрореагировавшего метана, т.е. степень превращения углеводородов в компоненты эндотермической атмосферы, что способствует обеспечению стабильного состава ее с заданной науглероживающей способностью. Предложенный способ прост в эксплуатации.

Экономический эффект от использования предложенного способа получают, в основном, за счет уменьшения брака обрабатываемых в эндотермической атмосфере деталей.

Формула изобретения

Способ получения эндотермической атмосферы, включающий сжигание природного газа,с недостатком воздуха в присутствии катализатора типа ГИАП и контроль состава атмосферы по содержанию в ней водяных паров, отличающийся тем, что, с целью получения атмосферы с заданной науглеро-живающей способностью, повышения качества термообработки, проводимой в полученной атмосфере за счет снижения брака, контроль содержания водяных паров проводят в момент уменьшения объема смеси газа на 10-25 при сохранении их соотношения, подаваемого на катализатор, а о полноте превращения углеводородов в компоненты эндотермической атмосферы судят по наличию изменений содержания водяных паров.

1719460

1»

Степень полноты преерак1ения углеводородое в эндогазе

Известный способ

Предлагаемый способ

Уненыкение одаваеиого на катализатор объема V снеси газов в пределах реализации способа (102 с Дчс 25ф) Уненьжение подаваеиого на катапизатор объема

V снеси газов больже верхнего предела (Дч> 25ь) б

Уненьаение подаваеного на катализатор объеиа Ч снеси газов намыве нижнего предела (a v с 1ог) Полное превраю1енне углеводородов в зндогазе

Изменение содержания водяных napos в пределах погреыности изиернтельных средств.

Брака нет

Изиерцние содержания водяных паров в пределах погревности иэнерительных средств. Брака нет

Изненение содержания водяных паров в пределах погревиостн иэиаритель» ных средств, Брака нет

Изнерение содержания водяных паров в пределах погрежности нзиеритель"

wx средст а. Брак 2-32..

Иеполиое превращение углеаодородое в зндогаэе

Составитель С.Пущина

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М,Максимишинец

Редактор Н,Швыдкая

Заказ 743 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

Изнднвкне содержания водяных паров в пределах погревностн изнеритель- .. ных средств. Необходиность корректировки режниа сжигания не обнаружена. Брак 2-32.

Иэненение содержания водяных паров превывает погрежность изнерительных средств.

Обнаружена необходи" ность корректировки резина свыкания. Образование брака предотвравреиого корректировкой режима сжигания

Изменение содержания водяных парсе превыкает погревность нзнерительных средств из-эа иэнеиения тенпературы в слое катализатора.

Обнаружен ложный сиг" нал необходиности корректировки резина сжигания. брака нет

Изменение содержания водяных паров npesawaет погреаность изнерительных средств. Обнаружен сигнал необходи; ности корректировки режина сжигания, который нз-за изменения тенпературы а слое ка" тапиэатора неустраним.

Брак 2-32.