Способ получения экзотермической атмосферы

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<и>992598 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 150780 (21) 2962479/22-02 (И1М. Ктт.а с присоединением заявки Мо

С 21. 0 1/74

Госуяарствеииый комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет (33) УДК 621.78. .062.3(088.8) Опубликовано 300133. Бюллетень No 4

Дата опубликования описания 300133

С.З. Васильев, И.И. Маергойз и Л.И. Пушкарев

Всесоюзный научно-исследовательский про ктно- "" конструкторский и технологический институт !=-л".. .:;,". У:.; -.:-, электротермнческого оборудования (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ .ЭКЗОТЕРИИЧЕСКОЙ АТИОСФЕРЫ

Изобретение относится к термообработке металла в контролируемых-атмое ферах.

Известен способ получения контро-. лируемых атмосфер, заключающийся в . частичном сжигании природного газа с коэффициентом расхода воздуха 0 550,95, охлаждении продуктов сгорания до 20-30 С, осушке в рефрижераторе с последующей осушкой на твердом адсорбенте (1).

Недостатками указанного способа являются подстуживание изделий в печи в месте ввода контролируемой.атмосферы и неравномерный состав ее по объему рабочего пространства печи.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения экзотермической атмосферы для термической обработки, включающий сжигание углеводородных газов с коэффициентом расхода воздуха 0,6-0,95, охлаждение про» дуктов сгорания до 20-30 С с отводом конденсата из системы, очистку их от нежелательных примесей и подачу готовой атмосферы в печь (2 1.Недостатками известного способа являются неравномерный состав контролируемой атмосферы по всему объему рабочего пространства печи и наличие подстуживания изделие в местах ввода атмосферы в печь.

Цель изобретения — стабилизация

5 защитной атмосферы но составу k температуре.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения экзотермической атмосферы для термической обработки, включающем сжигание углеводородных газов с коэффициентом расхода воздуха 0,6-0,95 и охлаждение продуктов. сгорания до 20-30 С с отводом конденсата, после охлаждения продуктов сгорания их подогревают в прнтз сутствии катализатора до температуры .процесса термообработки.

Кроме того, продукты сгорания после охлаждения и перед подогревом их дополнительно осушают и очищают от

20 двуокиси углерода.

Способ осуществляется следующим образом. углеводородный газ, например ме25 тан, смешивают с воздухом с коэффи.циентом расхода 0,6-0,95, сжигают полученнуЮ смесь при 950-1200 С и направляют образовавшиеся продукты сгорания в теплообменный аппарат для, ЗО обогрева размещенного в нем катали992598 тического объема. После выхода из теплообменного аппарата продукты сгорания направляют в охладитель, где происходит их охлаждение водой до

20-30 С; затем направляют в каплеотделитель для удаления капельной вла- 5 ги. На выходе из каплеуловителя продукты сгорания содержат, вес.3: ,СО 1,5-11; Н2 1-14; СО2 4,5-11 N2 остальное, влажность соответствует 2030 С по точке росы. В случае необходимости продукты сгорания дополнительно осушают и очищают от двуокиси углерода адсорбционным методом на синтетических цеолитах или других поглотителях. Далее продукты cro- 15 рания подают в каталитический объем теплообменного аппарата, обогреваемый неохлажденными продуктами сгорания. В этом объеме в присутствии катализатора, например никелевого,при температуре процесса термообработки, колеблющейся от 500 до 900 С, происО ходит реакция водяного газа

СО2 + Н2 — СО + Н20 до установления полного равновесия.

Константа равновесия этой реакции существенно зависит от температуры, поэтому каждому процессу термообработки соответствует свой строго определенный равновесный состав компонен--ЗО тов, участвующих в реакции водяного газа. Каталитический объем теплообменного аппарата рассчитан на полное завершение реакции водяного газа.

Из теплообменного аппарата в ра- 35 бочее пространство печи поступает контролируемая атмосфера, имеющая температуру процесса термоебработки, а также равновесный для этой температуры состав. Цель, поставленная 4О в изобретении, достигнута полностью, поскольку заранее достигнутое равновесие обеспечивает стабилизацию защитной атмосферы по составу и температуре по всему объему рабочего пространства печи, а равенство температур процесса термообработке и атмосферы на входе в печь гарантирует отсутствие подстуживания изделий.

Пример. Требуется получить

100 м /ч экзотермической контролируемой атмосферы при коэффициенте расхода воздуха 0,6 стабилизированного состава, предназначенной для подачи в печь, где осуществляется процесс термообработки при 600 С.

В камеру сжигания подают 17,1 м /ч

Ъ метана и 86,4 м /ч воздуха. Такое соотношение углеводородного газа и воздуха соответствует коэффициенту расхода воздуха, равному 0,6. Образо- 60 вавшиеся продукты сгорания пропускают через теплообменный аппарат, а затем охлаждают в водяном охладителе до 20 С. На выходе из охладителя получают 100 м /ч экзотермической 45 контролируемой атмосферы, содержа" щей, %: СО 10 3; СО25 1; Н 13 9;

Н20 2,3 и Й2 остальйое. Указанную контролируемую атмосферу направляют в теплообменный аппарат, где в присутствии никелевого катализатора нагревают эа счет тепла продуктов croо рания до 600 С, В процессе нагрева в теплообменном аппарате протекает реакция водяного газа, по завершении которой образуется равновесный для данной температуры состав контролируемой атмосферы. Таким образом, в печь подают экзотермическую контролируемую атмосферу, содержащую,Ъ:

СО 12,5; СО2 2;9; Н 2 11,7, Н20 4,5 и

N2 остальное. Полученная атмосфера существенно отличается по составу от той, которая поступила в теплообменный аппарат. Кроме того,она имеет температуру 600 С. Поэтому п -ступление в печь такой атмосферы гарантирует изделия от подстуживания и равномерный состав газа во всем объеме рабочего пространства печи.

Предлагаемый способ обеспечивает достижение постоянного равновесного состава контролируемой атмосферы во всем объеме рабочего пространства печи, что обеспечивает получение однородного поверхностного слоя .обрабатываемых иэделий по чистоте (окислению) и содержанию в нем углерода; отсутствие подстуживания изделий, что гарантирует достижение минимального разброса заданных механических свойств в изделиях, которые обеспечиваются температурно-временным режимом процесса термообработки; экономичность процесса за счет использования тепла продуктов сгорания углеводородных газов. Использование этого тепла позволяет не только без дополнительных эксплуатационных расходов достигнуть равновесия атмосферы и подать бесплатное дополнительное тепло в печь, сократив тем самым расход электроэнергии в час на 30-70 кВт при расходе контролируемой атмосферы 100200 м /ч, но и уменьшить расход воды в охладителе продуктов сгорания на 1,5-3 м /ч при эксплуатации одного комплекса оборудования; простоту аппаратурного исполнения предлагаемого способа. К существенному оборудованию добавляется один теплообменный аппарат.

Формула изобретения

1. Способ получения экзотермической атмосферы для термической обработки, включающий сжигание углеводородных газов с коэффициентом расхода воздуха 0,6-0,95 и охлажцение продуктов сгорания до 20-30 С с отводом конденсата, отличающийся

992598

Составитель С.Потапова

Редактор Н.Ковалева Техред Ж. Кастелевич Корректор В-ПРохненко.

Ы. Заказ 375/32 Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.,Óæãîðîä, ул., Проектная, 4 тем, что, с целью стабилизации защитной атмосферы по составу и температуре, после охлаждения продуктов сгорания их подогревают в присутствии катализатора до температуры процесса термообработки. 5

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что продукты сгорания после охлаждения и перед подогревом их дополнительно осушают и очищают от двуокиси углерода;

Источники информации, принятые во внимание нри экспертизе.

1. Эстрин В.М. Производство и применение контролируеваах атмосфер. М., Иеталлургиэдат, 1963, с. 99.

2. Васильев С.З. и др. Установки экэогаэа. И., "Энергия", 1977, с. 48, 11, 15.