CS215836B1

CS215836B1 - Atmosphere for nitrocementation of steels in hermetic shaft furnaces

Info

Publication number: CS215836B1
Application number: CS870480A
Authority: CS
Inventors: Bohumil Prenosil
Original assignee: Bohumil Prenosil
Priority date: 1980-12-01
Filing date: 1980-12-01
Publication date: 1982-09-15

Abstract

Vynález se týká atmosféry pro nitrocementaci ocelí v hermetických šachtových pecích s intenzívní nucenou cirkulací. Atmosféra je vytvořena tepelným rozkladem cementačních kapalin, etanolu, izopropanolu, popřípadě kapalíny s obje movým obsahem 40 % terpentýnového oleje, 30 % etanolu nebo kapaliny obsahující 70 °/o etanolu a 30 % petroleje. Podstata řešení spočívá v tom, že atmosféra obsahuje plynný čpavek v množství od 2 do 8 1 na každých 100 ml.The invention relates to an atmosphere for nitrocarburizing steels in hermetic shaft furnaces with intensive forced circulation. The atmosphere is created by thermal decomposition of carburizing liquids, ethanol, isopropanol, or a liquid with a volume content of 40% turpentine oil, 30% ethanol or a liquid containing 70% ethanol and 30% kerosene. The essence of the solution lies in the fact that the atmosphere contains gaseous ammonia in an amount of from 2 to 8 l per 100 ml.

Description

Vynález se týká atmosféry pro nitrocementaci ocelí v hermetických šachtových pecích s intenzívní nucenou cirkulací.The invention relates to an atmosphere for the nitrocementation of steels in a hermetic shaft furnace with intense forced circulation.

Nitrocementací v šachtových pecích lze provádět v atmosféře připravené přimíšením plynného čpavku a uhlovodíkové složky, zpravidla přírodního plynu nebo propanu, k nosné endotermické atmosféře, tedy stejným způsobem jako při nitrocementací ve víceúčelových a průcho zích pecích.Nitrocementation in shaft furnaces can be carried out in an atmosphere prepared by mixing the gaseous ammonia and hydrocarbon component, usually natural gas or propane, with the carrier endothermic atmosphere, in the same way as in nitrocementation in multi-purpose and through furnaces.

V šachtových pecích starší konstrukce vyráběných ZEZ, n. p., Praha a označovaných typovým značením HOA lze provádět nitrocementaci rovněž v bezgenerátorových atmosférách, vznikajících za teploty procesu tepelným rozkladem nitrocementačních kapalin, které se skládají nejvhodnějl ze směsi 60 až 80 % cementační kapaliny, např. kapaliny na bázi terpentýnového oleje, acetonu a etanolu (TERAL), nebo kapaliny obsahující 70 % etanolu, 30 % petroleje, se 40 až 20 °/o vhodné nitrocementační složky, schopné za zvýšených teplot uvolňovat aktivní dusík pro difúzi do vrstvy. Jako nitrocementační složky se osvědčovaly anilin a pyridin, které byly výhodné i cenou a dostupností.In shaft furnaces of older construction produced by ZEZ, np, Praha and marked with the HOA type designation, nitrocementation can also be carried out in non-generator atmospheres generated at the temperature of the process by thermal decomposition of nitrocementing liquids. based on turpentine oil, acetone and ethanol (TERAL), or a liquid containing 70% ethanol, 30% kerosene, with 40-20% suitable nitrocementing components capable of releasing active nitrogen at elevated temperatures for diffusion into the layer. Aniline and pyridine have proven to be useful as nitrocementing components, which were also advantageous in terms of cost and availability.

Bezgenerátorové atmosféry mají ve srovnání s atmosférami na základě nosného endoplynu značné ekonomické výhody, které spočívají v tom, že pro tuto technologii není zapotřebí vybavovat kalírny drahými endotermickými generátory, dále v nižší ceně atmosféry a konečně v malé náročnosti na obsluhu a údržbu a z toho vyplývající úspoře pracovních sil.Generator-less atmospheres have significant economic advantages over carrier-based endogas, in that it is not necessary to equip hardening plants with expensive endothermic generators, at a lower price of the atmosphere, and ultimately in low maintenance and maintenance effort and the resulting savings workforce.

Starší pece typové řady HOA jsou v současné době konstrukčně zastaralé a vyznačují se kromě jiných nevýhod zejména velmi značnou mírou netěsnosti, v jejímž důsledku se v závislost od stavu a údržby pecí vznikající atmosféra kontaminovala 15 a dokonce až 50 °/o objemu vnějšího vzduchu, což význačně zhoršovalo produktivitu chemicko-tepelného zpracování a zhoršovalo reprodukovateinost technologií cementace i nltrocementace.Older furnaces of the HOA series are currently obsolete and are characterized, among other disadvantages, by a very high level of leakage, which, depending on the condition and maintenance of the furnaces, has contaminated the atmosphere with 15 and even 50% / outside air volume. it significantly deteriorated the productivity of chemical-heat treatment and deteriorated the reproducibility of both cementation and incrementement technologies.

Proto byly v posledních letech vyvinuty nové modernizované šachtové pece, jejichž konstrukční řešení' je na vysoké úrovní. Nové pece ZET se od starých pecí HOA odlišují zejména naprostou hermetičností a vysoce účinnou nucenou cirkulací.Therefore, in recent years, new modernized shaft furnaces have been developed, whose design solution is of a high standard. The new ZET furnaces are distinguished from the old HOA furnaces mainly by their total hermetic and highly efficient forced circulation.

Experimentálními zkouškami bylo prokázáno, že nové šachtové pece ZEZ nejsou vhodné pro efektivní a levný způsob nitrocementace pomocí kapalin složených ze směsi cementační a nitrocementační složky v důsledku toho, že v podmínkách nových pecí probíhá rozklad komponent schopných sytit povrch oceli dusíkem v porovnání se starými pecemi mnohem rychleji, takže v prostředí z nitrocementačních kapalin dochází v podstatě pouze k nasycování uhlíkem, zatímco sycení dusíkem je z hlediska optimální struktury a vlastností vrstev nedostatečné.Experimental tests have shown that the new ZEZ shaft kilns are not suitable for an efficient and inexpensive method of nitrocementing with liquids composed of a mixture of cementation and nitrocementation components due to the fact that under new furnace conditions decomposition of components capable of saturating the steel surface with nitrogen compared to old furnaces faster, so that in the medium of nitrocementing liquids essentially only carbon saturation occurs, while nitrogen saturation is insufficient in terms of optimum structure and layer properties.

Uvedenou nevýhodu odstraňuje atmosféra podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že do zvolené bezgenerátorové atmosféry se přidá čpavek v množství od 2 do 8 1 na každých 100 ml. Přídavek plynného čpavku v průběhu tepelné disociace uvolňuje aktivní dusík schopný na sycovat povrch zpracovávaných součástí.This disadvantage is overcome by the atmosphere according to the invention, which consists in adding to the selected generator-free atmosphere ammonia in an amount of from 2 to 8 l for every 100 ml. The addition of ammonia gas during thermal dissociation releases active nitrogen capable of saturating the surface of the workpieces.

Jako cementační kapalina se pro dokonale hermetické pece v případě pouhé cementace nehodí směsi užívané pro stará pece (TERAL — 40% terpentýn, 30% aceton, 30% etanol), popřípadě 70 % etanol, 30 % petrolej, protože v podmínkách dokonalé hermetičnosti má atmosféra, vznikající z těchto kapalných prostředí, příliš vysokou zásobu uhlíku, následkem toho přeuhličuje vrstvu a kromě toho silně zasazuje vnitřek pece.Mixtures used for old furnaces (TERAL - 40% turpentine, 30% acetone, 30% ethanol) or 70% ethanol, 30% kerosene are not suitable as a cementing liquid for perfectly hermetic furnaces. , resulting from such a liquid medium, an excessively high carbon supply, as a result of which the layer is carbonised and, moreover, strongly embeds the interior of the furnace.

Pro podmínky dokonalé hermetičnosti se osvědčily jiné cementační kapaliny chudší na uhlík, a to zejména etanol a izopropanol. V atmosférách vytvářejících se z těchto složek lze žádoucí nasycení a koncentrace dusíku v nitrocementované vrstvě dosáhnout ekonomicky přijatelnou příměsí čpavku V objemovém množství 2 až 5 litrů na každý 100 ml dávkované kapaliny.Other carbon-lean cementitious liquids, especially ethanol and isopropanol, have proven to be perfect hermetic. In atmospheres formed from these components, the desired saturation and nitrogen concentration in the nitrocemented layer can be achieved with an economically acceptable ammonia admixture in a volume of 2-5 liters for each 100 ml of dosed liquid.

Na rozdíl od pouhé cementace pomocí kapalin je pří nitrocementací s příměsí plynného čpavku možno v dokonale hermetických pecích užít rovněž klasických cementačních kapalín, např. 70 % etanol, 30 % petrolej nebo 40 % terpentýnový olej, 30 % aceton a 30 % etanol, jestliže se použije vyšších příměsí čpavku v množství 4 až 8 1 za 1 min. na každých 100 ml dávkované kapaliny, které vhodně redukují nadměrně vysoký nauhličovací potenciál prostředí a náchylnost k sazení.In contrast to mere cementation with liquids, conventional cementing liquids can also be used in perfectly hermetic furnaces, such as 70% ethanol, 30% kerosene or 40% turpentine oil, 30% acetone and 30% ethanol, in nitrated cement with ammonia gas. use higher ammonia admixtures in an amount of 4 to 8 liters per minute. for every 100 ml dosed liquids that suitably reduce excessively high carburizing potential of the environment and susceptibility to settling.

Příklad 1Example 1

V hermetické šachtové peci s intenzívní nucenou cirkulací se při nitrocementací oceli 14140 za teploty 860 °C dosáhne při použití atmosféry z etanolu s příměsí 4,5 1 čpavku na každých 100 ml etanolu dávkovaných do pece tloušťky nitrocementované vrstvy 0,3 až 0,4 mm za 70 až 80 min. na teplotě.In a hermetic shaft furnace with intensive forced circulation, nitrocementing of 14140 steel at 860 ° C achieves an ammonia atmosphere of 4.5 liters of ammonia for each 100 ml of ethanol fed to the kiln of nitrocemented layer of 0.3 to 0.4 mm in 70 to 80 min. at the temperature.

Příklad 2Example 2

V hermetické šachtové peci s intenzívní nucenou cirkulací se při nitrocementací oceli 14140 za teploty 820 °C dosáhne s atmosférou z etanolu s příměsí 4,5 1 čpavku na každých 100 ml etanolu dávkovaných do pece tloušťky nitrocementované vrstvy 0,3 až 0,4 mm při výdrži 110 až 120 min. na uvedené teplotě.In a hermetic shaft furnace with intensive forced circulation, nitrocementing of 14140 steel at 820 ° C achieves an ammonia atmosphere of 4.5 liters of ammonia for each 100 ml of ethanol fed to the kiln of nitrocemented layer thickness of 0.3 to 0.4 mm at 110 to 120 min. at the indicated temperature.

Příklad 3Example 3

V hermetické šachtové peci s intenzívní nucenou cirkulací se při nitrocementací oceli 14140 za teploty 860 °C dosáhne s atmosférou z izopropanolu s příměsí 4,5 1 čpavku na každých 100 ml izopropanolu tloušťky nltrocementované vrstvy 0,3 až 0,4 mm při výdrži 70 až 80 min. na uvedené teplotě.In a hermetic shaft furnace with intensive forced circulation, nitrocementation of 14140 steel at 860 ° C results in an isopropanol atmosphere of 4.5 liters of ammonia per 100 ml of isopropanol 0.3 to 0.4 mm thick with a holding time of 70 to 80 min. at the indicated temperature.

Příklad 4Example 4

V hermetické šachtové peci s intenzívní nucenou cirkulací se při nitrocementaci oceli 14140 za teploty 860 °C dosáhne s atmosférou z Teralu s příměsí 6 1 čpavku na každých 100 ml Teralu tloušťky nltrocementované vrstvy 0,3 až 0,4 mni při výdrži 70 až 80 min. na uvedené teplotě.In a hermetic shaft furnace with intensive forced circulation, nitrocementing 14140 steel at 860 ° C achieves a 6 L ammonia atmosphere for every 100 ml of Teral incremental layer thickness of 0.3 to 0.4 mn at 70 to 80 min. . at the indicated temperature.

Claims

SUBJECT

Atmosphere for nitrocementation of steels in high efficiency circulating shaft furnaces prepared by thermal decomposition of cementitious liquids, ethanol, isopropanol, or liquid containing 40% terpennynaze oil, 30% ethanol or a liquid containing 70% ethanol and 30% kerosene, The composition according to claim 1, characterized in that it contains ammonia in an amount of from 2 to 8 l for every 100 ml.