CS238250B1 - Kapalina pro výrobu řízených atmosfér - Google Patents

Abstract

Kapalina pro výrobu řízených atmosfér určených lc tepelnému zpracování v ochranné atmosféře, případně k výrobě nosné atmosféry při cementaci a nitrocementaci za teplot od 7θθ do 97θ °G. Kapalina obsahuje aměs etanolu a vody, přičemž obsah vody je vyšší než 18 % objemových do 40 % objemových, případně směs izopropanolu a vody, přičemž obsah vody je vyšší než 3θ K objemových do 45 % objemových, případně směs acetonu a vody, přičemž obsah vody je v^šší než 35 % objemových do 50 % objemových.

Description

Vynález se týká kapalin pro výrobu řízených atmosfér určeíých k ochrannému žíhání bez oduhličení nebo pro výrobu nosných atmosfér při cementaci·

Při žíhání či ohřevu oceli pod ochrannou atmosférou je do pracovního prostoru pecního zařízení přiváděna atmosféra, která působí na zpracovávanou ocel neutrálně, což znamená, že nezpůsobuje při tepelném zpracování oduhličení ani nauhličení oceli, případně ztrátu kvality povrchu, například oxidací. Ochranná atmosféra musí být proto vůči zpracovávané oceli buď zcela inertní, nebo její hladina uhlíku, nauhličovací potenciál, musí být shodná s obsahem uhlíku v oceli. Při cementaci a nitrocementaci oceli v plynu je základním požadavkem pro nosnou atmosféru vhodnou pro automatickou regulaci účinku atmosféry, aby se vyznačovala nízkou hladinou uhlíku, která snadno a rychle stoupá s regulovanými přídavky kapalin s vyšším obsahem uhlíku, příp. s přídavky plynných uhlovodíků a naopak snadno a rychle klesá, jsou-li regulační přídavky sníženy nebo zastaveny. Touto vlastností je zaručena žádaná dynamika změn hladiny uhlíku v souladu s požadovanými parametry vedení cementace, příp· nitrocementace·

Ochranné atmosféry a nosné atmosféry pro cementaci a nitrocementaci jsou obvykle vyráběny ve složitých a drahých vyvíjecích spalováním uhlovodíku se vzduchem nebo jsou připravovány z kapalného nebo plynného dusíku smísením s uhlovodíky. Oba způsoby vyzadují poměrně složitá provozní zařízení. Dalším způsobem výroby ochranných atmosfér je termické štěpení metanolu, který patří mezi látky vysoce toxické, a proto je jeho užití spojeno se značným provozním rizikem. Jiné řízené atmosféry, vzniklé štěpením doposud známých kapalin na základě alkoholů, uhlovodíků a vody, se vyznačují zejména v plynotěsných pecích příliš vysokou hladinou.uhlíku, takže mají charakter silně nauhličující. Při jejich řízení není zaručeno dosažení nízkých hladin uhlíku, potřebných

- 2 238 250 zejména při difúzních periodách cementace, a dále není zaručena dostatečná dynamika změn hladiny uhlíku ve smyslu jejího poklesu.

v

Uvedené nevýhody odstraňuje kapalina pro výrobu řízených atmosfér určených k tepelnému zpracování v ochranné atmosféře, případně k výrobě nosné atmosféry při cementaci a nitroceraentaci za teplot od 780 do 970 °C. Podstata kapaliny podle vynálezu spočívá v tom, že obsahuje směs etanolu s obsahem vody vyšším než 18 % objemových do 40 % objemových, případně směs izopropanolu s obsahem vody vyšším než 30 % objemových ďo 45 % objemových, případně směs acetonu s obsahem vody vyšším než 35 % objemových, do 50 % objemových.

Jestliže je tato kapalina podle vynálezu, obsahující pouze netoxické složky, vkapávána do pracovního prostoru pece, dochází v podmínkách tepelného zpracování k jejich termickému štěpení a vzniká atmosféra^ vyznačující se velmi nízkou hladinou uhlíku, která nebyla například v plynotěsných pecích doposud známými netoxickými kapalinami pro výrobu řízených atmosfér dosažitelná. Takto vzniklá plynná média lze přímo použít jako ochranné atmosféry pro oceli s nízkým a^střídním.obsahem uhlíku. Na obsahu uhlíku ve zpracovávané oceli závisí volba složení kapaliny v rozmezí podle vynálezu. Jsou-li do takto vzniklé nosné atmosféry dávkovány regulované přídavky kapalin bohatých na uhlík, případně přídavky plynného uhlovodíku, lze zvyšovat hladinu uhlíku atmosféry natolik, že se z ní stává atmosféra cementační. Dostatečně nízká hladina uhlíku nosných atmosfér z kapalin podle vynálezu zaručí vynikající dynamiku požadovaných změn hladiny uhlíku cementačních a nitrocementačních atmosfér, a tím i nebývalé přesnou regulaci hladiny uhlíku i v oblasti jejích nízkých hodnot. Takto přesná regulace v širokém rozsahu hladiny uhlíku nebyla pomocí známých kapalin dosažitelná. Rozšíření rozsahu a zvýšení přesnosti a rychlosti regulace umožňuje zvýšení produktivity cementace o cca 10 %. Kapaliny podle vynálezu, zejména směs etanolu s vodou, se vyznačují zároveň velmi dobrou provozní ekonomikou.

Příklady užití kapalin podle· vynálezu:

Příklad 1

Ohřev před kalením na austenitizační teplotu 840 °C 200 kg oceli s obsahem 0,45 % uhlíku, probíhající v plynotěshé šachtové peci o objemu 700 1, trvající 2 h, v atmosféře vzniklé štěpením kapaliny sestávající z 65 % etanolu a 35 % vody, kdy obsah oxidu

238 2S0

- 3 uhličitého v atmosféře je automaticky regulován přídavky etanolu na hodnotu 1»0%C02· Na zpracované oceli není patrné žádné oduhličení.

Příklad 2

Ohřev před kalením na austenitizační teplotu 860 °C 100 kg oceli s obsahem 0,22 % uhlíku, probíhající v plynotěsné šachtové peci o objemu 700 1, trvající 2 h, v atmosféře vzniklé štěpením kapaliny sestávající ze 60 % izopropanolu a 40 % vody, kdy obsah oxidu uhličitého je automaticky regulován přídavky izopropanolu nebo plynného uhlovodíku na hodnotu 1,0 % COg. ^{lía z}P^racovavanam materiálu není patrno žádné oduhličení.

Příklad 3

Ohřev před kalením na austenitizační teplotu 890 °C 20 kg oceli s obsahem 0,55 % uhlíku, probíhající v plynotěsné šachtové peci o objemu 700 1, trvající 1 h, v atmosféře vzniklé štěpením kapaliny sestávající z 55 % acetonu a 45 % vody, kdy obsah oxidu uhličitého v ochranné atmosféře je regulován automaticky přídavky acetonu na hodnotu 1,1 % COg. Na zpracovávaném materiálu není patrné oduhličení.

Příklad 4

Cementace v plynotěsné šachtové peci o objemu 700 1 s nucenou cirkulací atmosféry, se vsázkou 400 kg oceli, za teploty 930 °C, při níž se sytící periodou o trvání 4 h s průtokem 300 ml.h nosné kapaliny, skládající se z 65 % etanolu a 35 5¾ vody, s automaticky řízenými přídavky propanu na udržení požadovaného obsahu oxidu uhličitého v atmosféře 0,24 % objemová COg a následující difúzní periodou o trvání 8 h s průtokem 700 ml.h“^ nosné kapaliny, skládající se z 65 % etanolu a 35 % vody, s automaticky řízenými přídavky propanu na udržení požadovaného konstantního obsahu·oxidu uhličitého v cementační atmosféře 0,38 % objemovíóo COg» dosahuje tlouštky vrstvy 1,5 až 1,6 mm při optimálním povrchovém nauhličení cementované vrstvy v rozmezí 0,7 až 0,8 % hmotnostních uhlíku, přičemž automatická regulace splňuje požadovanou dynamiku změn.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   238 2S0

   Kapalina pro výrobu řízených atmosfér určených k tepelnému zpracování v ochranné atmosféře, případně k výrobě nosné atmosféry při cementaci a nitrocementaci za teplot od 780 do 970 °Cvyznačená tím, že obsahuje směs etanolu s obsahem vody vyšším než 18 % objemových do 40 objemových, připadne směs izopropanolu s obsahem vody vyšším než 30 % objemových do 45 % objemových, pří pádně směs acetonu s obsahem vody vyšším než 35 % objemových do 50 % objemových.