Способ регенерации защитнойатмосферы b термической печи

 

< 1817077

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскин

Социалистических

Республик (6f ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.02.79 (21 ) 2729495/22-02 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)М. Кл.

С 21 0 1/.74

Гваударстеанный квннтнт

СССР

Ilo делам нзабретеннй н вткрытнй

Опубликовано 30.03,81, Бюллетень Рй 12 (53) УДK 621.78. .0623 (088.8) Дата опубликования описания 31,03.81

Б. Г. Подольский, В. Л. Пишванов, Г. А. Низовце а ."."г".;,1, „„ иВ Н Теуш,, "

j

1

Всесоюзный научно-исследовательский институт МетацлургММЫойК,.1 теплотехники (ВНИИ МТ)

Ь (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ЗАЩИТНОЙ АТМОСФЕРЫ

В ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к способам получе-. ния защитных сред, необходимых для термической обработки, и может быть использовано. в камерных, колпаковых и проходных печах металлургических и машиностроительных заводов при термообработке металла беэ окис5 ления и обезуглероживання.

Известен способ регенерации защитной атмосферы, раскрытый в устройстве для снижения засорения атмосферы печи, где при непрерывной подаче основного газа производят перио- .

tO дическую подачу восстановительного газа, (11.

Однако такое устройство рассчитано на однократное использование защитного газа в печи.

Для поддержания требуемых защитных свойств печной атмосферы с использованием описанного устройства в печь необходимо подавать большое количество защитного газа с высокой степенью очистки от окислителей (НзО„

СОз и Оз). а

Известен способ получения защитной атмосферы, где предлагается в технический азот добавлять природный газ в количестве 2,02,5 объема содержащегося в азоте кислорода и полученную смесь подвергать конверсии на никелевом катализаторе при температурах термообработки иэделий (21 .

Недостатки известного способа — невозможность получения защитного газа с низким влагосодержанием, а также использование данного способа при температурах термообработки ниже 900 С.

Недостатком описанного способа регенерации защитной атмосферы является сложность его осуществления, необходимость установки специальных агрегатов для очистки газа, потери тепла в связи с низким кпд теплообменников.

Цель изобретения — повышение эффективности восстановления защитных свойств печной атмосферы и, как следствие этого, сокращение расхода защитного газа, на печь.

Поставленная цель достигается тем, что подготовленная газовая смесь пропускается двумя потоками и одновременно одран,дерез нлазмотрон, а другой через камеру доконверсии в соотношении 34,2 — 706% и 65;8 — 29,4% соответственно с последунлцей доконверсиеи всей сме81 си в камере доконверсии при поддержании в плаэмотроне температуры 2000 — 2500 С и в камере доконверсии 1500-.1700 С. управление лроцессом регенерации достига-, ется тем, что одновременно регулируются процессы конверсии газовой смеси и газовый режим печи но изменению влажности газа или кислородного потенциала на входе газа в нечь и в месте отбора газа на регенерацию с помощью датчика кислородного потенциала с твердоэлектролитной гальванической ячейкой.

Высокая степень полноты протекания реакций конверсии и доконверсии достигается применением плазменной техники; оказывающеи интенсифицирующее воздействие на эти процессы при малых концентрациях реагирующих компонентов.

На чертеже схематически изображена термическая печь.

Термическая печь включает садку 1, газовый затвор 2, радиантные трубы 3, циркуляционные вентиляторы 4, патрубок 5 отвода газа, побудитель 6 расхода защитного газа, плазмотрон 7, камеру 8 конверсии, подвод 9 свежего защитного газа, привод 10 природного газа клеммы 11 электропитания плазмотрона, ) датчик 12 состава газа, дроссельный клапан

13 с приводом ламповый ВЧ генератор 14.

Способ осуществляется следующим образом;

Загрязненный в процессе термообработки защитный газ, содержащий окислители О>, С0 и Н 0, откачивается из печи через патрубок 5 при помощи вентилятора 6 и направляется на регенерацию. В соответствии с количеством окислителей, содержащихся в газе, в регенерируемый защитньй газ вводят . добавку углеводородного газа через подвод 10.

Часть газовой смеси направляют в плазмотрон

7, где посредством комбинированного (высоко частотного и низкочастотного) электрического разряда осуществляется подвод энергии к газовой смеси и разогрев газа до 2000 — 2500 С, после чего электроусиленный (плазменный) ноток подается в камеру 8 докоиверсии. Другая часть газовой смеси (не прошедшая через плазмотрон) подается в камеру 8 доконверсии. При этом нроисходит разбавление высокотемпературного электроусилеиного газа it осуществляется процесс доконверсии окислительных компонентов при температуре s камере доконверсии 1500 — 1700 С, достаточной для полного протекания химических реакций с высокой скоростью.

Подача регенерированного газа из камеры

8 в печное пространство обеспечивает поддерживание в печи газовой среды с пониженным содержанием окислителей соответствующим

7077 требованиям технологии термообработки сталей.

Для восстановления защитных свойств атмосферы, отобранных из печи, производят добавку природного газа в количестве, обеспечивающем соотношение СН4/К О =. 1,2 —.1,5, т.е. 0,3 — 0,9 м /ч (в соответствии расходам газа 200 — 600 мз/ч.) . Влагосодержание защитного газа после взаимодействия компонентов вновь составляет 0013% (тт, = -40 С).

Энергия, необходимая для протекания химических превращений, вносится тем газовым потоком, который подвергается электроусилению в плазмотроне. Разделение газа на два потока через плазмотрон (40 — 50%) и минуя плазмотрон (50-60%) обусловлено подбором наилуч50

Влажность или кислородный потенциал атмосферы в печи контролируется непрерывно элек5 трохимическим датчиком 12 кислородного потенциала с твердоэлектролитной ячейкой, По сигналу датчика 12 о содержании окислителей в защитном газе срабатывает. привод дроссельного клапана 13 (положение которого определяет расход углеводородного газа на печь), а также ламповый генератор 14, режим работы которого определяют режим при- вода к плазмотрону энергии от источника.

Известно, что процесс конверсии требует подвода дополнительной энергии в реакционный объем, что в данном случае и осуществляет плазмотрон. Высокочастотный генератор 14 осуществляет корреляцию состояния атмосферы, подачи необходимого количества

20 углеводородного газа и подвода в процесс конверсии соответствующей электрической мощности.

Цикл циркуляцйи, включающий отбор газа из печи, добавки свежего защитного и угле25 водородного газов, регенерацию газовой сме си и использование регенерированного газа в печи, осуществляется непрерывно.

Пример выполнения предложенного способа применительно к проходной роликовой печи для термообработки стального проката без

30 обезуглероживания.

Атмосфера печи — азотводородный газ параметров: и = 95%, Н, = 5%, влагосодержание газа Н О = 0013% соответствует температуре точки росы t> -40 С. Расход циркулируют.р, щего в системе защитного газа равен 200—

600 мз/ч в зависцмости от количества окислителя (водяных паров) "загрязняющего" газ в печи. Расход защитного газа на печь для компенсации потерь через неплотности загру40 зочных проемов составляет 50 — 100 мз/ч. После прохождения защитным газом печи влажность газа повышается и достигается на выходе из печи 0,1%, что соответствует ттр=

= -20 C.

817077

7Т

Составитель В. Смирнов

Техред М. Лоя Корректор Н. Бабинец

Редактор А. Мотыль

Тираж 618 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

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

Заказ 1235/34

Филиал ППП "Патент*, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 ших условий работы плаэмотрона (по мощности, температуре, экономичности, ресурсу.).

При использовании в качестве защитного газа технического азота, содержащего 3% кислорода, добав.ка природного газа осуществляется ц количестве, обеспечивающем соотношение СН /Н О 2,5 на устранение кислорода и СН4/Н О = 1,5 на устранение влаги. Для условий рассматриваемого примера количество кислорода, вносимое азотом, составляет

1,5-3,0 м /ч, а следовательно, необходимая на устранение кислорода добавка СН соответственно равна 3,75 — 7;5 м /ч. С учетом добавки СН4 на снижение влагосодержания суммарный ввод природного газа находится в пределах 405 — 8,4 4 /ч.

Способ регенерации защитного газа может быть осуществлен также на колпаковых, камерных и протяжных термических печах. При осуществлении Способа может быть использован природный гаэ или любое углеводородное топливо.

Способ регенерации защитного газа может. .применяться при использовании в качестве защитного газа азота, азотоводородного газа . (5 — 10% Н ), очищенного экзогаза типа

ПС0-09, эндогаза.

Формула изобретения

Способ регенерации защитной атмосферы в термической печи, включающий многократную циркуляцию газовой среды через регенерирующую систему в виде плазмотрона, камеры до-. конверсии и нечь, подпитку свежим защитным газом с одновременным вводом углеводородного газа в количестве 2,0 — 2,5 объема от со16 держания окислителя в защитном газе, о тл н ча ющ и и ся тем,что,с целью сокращения расхода защитного газа на печь, подготовленную газовую смесь пропускают двумя потоками одновременно, один поток через плазмотрон, а другой через камеру доконверсии в соотношении 34,2 — 70,6% и 65,8 — 29,4% ñîîòветственно c,ïîeëåäóþùåé доконверсией всей- смеси в камере доконверсии при поддержании в плазмотроне температуры 2000-2500 С и в камере доконверсии 1500 — 1700 C.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Ck6A И 3575398, кл; 263 — 36, 2s 1971.

2. Авторское свидетельство СССР Р 523144, кл. С 21 О 1/74, 1975..