CZ197695A3 - Heat treatment, particularly carburization of metal workpieces - Google Patents

Heat treatment, particularly carburization of metal workpieces Download PDF

Info

Publication number
CZ197695A3
CZ197695A3 CZ951976A CZ197695A CZ197695A3 CZ 197695 A3 CZ197695 A3 CZ 197695A3 CZ 951976 A CZ951976 A CZ 951976A CZ 197695 A CZ197695 A CZ 197695A CZ 197695 A3 CZ197695 A3 CZ 197695A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
oxygen
atmosphere
carbon
gas
hydrogen
Prior art date
Application number
CZ951976A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Alexander Jurmann
Original Assignee
Linde Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde Ag filed Critical Linde Ag
Publication of CZ197695A3 publication Critical patent/CZ197695A3/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C21D1/76Adjusting the composition of the atmosphere
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/20Carburising
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C21D1/76Adjusting the composition of the atmosphere
    • C21D1/763Adjusting the composition of the atmosphere using a catalyst

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Description

Vynález se týká způsobu tepelného zpracování, obzvláště nauhličování, kovových obrobků v peci v pracovní atmosféře za vysokých teplot, při kterém se tato atmosféra vyrobí reakcí alespoň jedné, uhlík a vodík obsahující sloučeniny, jakož i dalšího, elementární kyslík obsahujícího media, například vzduchu.The invention relates to a method of heat treatment, in particular carburization, of metal workpieces in a furnace in a high-temperature working atmosphere, wherein the atmosphere is produced by reacting at least one carbon and hydrogen-containing compound as well as another elementary oxygen-containing medium.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Při již klasickém standardním postupu nauhličování, takzvaném generátorovém endoplynovém postupu, karbonisačně neutrálním a v určitých případech také dekarbonisačním tepelným zpracováním, se potřebný plyn pro zpracování vyrábí například podstechiometrickým spalováním zemního plynu, methanu nebo propanu se vzduchem při teplotách asi 1000 °C s velkým množstvím pomocné energie. Při jiných běžných postupech se identický pracovní plyn vyrábí pomocí katalysátorové retorty, umístěné v peci pro tepelné zpracování a přiváděním stejných výchozích látek (viz například odborný článek Grundsátzliche Vóraussetzungen=fůr die Ver-= =-.- = ringerung des Gasverbrauchs bei der geregelten Gasaufkohlung” z HTM 35/1980 č. 5, str. 230 až 237, obzvláště bod 1.1 a například DE 36 32 577) . Při vyšších pracovních teplotách je také známé, že se uvedená media zavádějí přímo do pece, kde se opět nechají zreagovat na odpovídající pracovní plyn.In the already standardized standard carburization process, the so-called generator end-gas process, carbon neutralization and in some cases also decarbonisation heat treatment, the necessary processing gas is produced, for example, by substoichiometric combustion of natural gas, methane or propane with air at temperatures of about 1000 ° C energy. In other conventional processes are identical working gas is produced by using The catalyst retort disposed in a heat treatment furnace, and supplying the same starting materials (see, for example, technical paper Grundsátzliche Vóraussetzungen = fur die Ver- = -.- = ringerung Gasverbrauchs des bei der geregelten Gasaufkohlung " from HTM 35/1980 No. 5, pp. 230 to 237, in particular point 1.1 and for example DE 36 32 577). At higher operating temperatures, it is also known that the media are introduced directly into the furnace, where they are reacted to the corresponding working gas.

Opět jiné způsoby vycházejí z odlišných výchozích látek, totiž obzvláště kyslík nesoucích uhlíkatých sloučenin, jako jsou například alkoholy a dochází se potom tím k atmosféře pro tepelné zpracování, přičemž tyto kyslík nesoucí sloučeniny se vnášejí přímo do zahřáté pece pro tepelné zpracování a zde na základě panuj ících vysokých teplot (> 800 °C) zreagují na požadovaný plyn pro zpracování. Často se při těchto postupech přidává dusík jako součást atmosféry, což dodatečně vede k provozně technickým výhodám, jako je možnost vstřikování často kapalných, kyslík nesoucích uhlovodíkových sloučenin a kromě toho sebou přináší generální použitelnost inertního přídavného a proplachovacího media (viz opět odborný článekAgain, other methods start from different starting materials, namely oxygen-carrying carbonaceous compounds, such as alcohols, and then a heat-treatment atmosphere is introduced, these oxygen-carrying compounds being introduced directly into the heated heat-treatment furnace and based thereon. High temperature (> 800 ° C) reacts to the required processing gas. Often nitrogen is added as part of the atmosphere in these processes, which additionally leads to operational-technical advantages such as the possibility of injecting often liquid, oxygen-bearing hydrocarbon compounds and, moreover, generates a general applicability of an inert supplementary and flushing medium (see again article

Grundsátzliche Voraussetzungen fůr die Verringerung des Gasverbrauchs bei der geregelten Gasaufkohlung z HTM 35/1980 č. 5, str. 230 až 237, obzvláště bod 1.1 a například DE 36 32 577) .Grundsátzliche Voraussetzungen für die Verringerung des Gasverbrauchs bei der geregelten Gasaufkohlung of HTM 35/1980 No 5, pp. 230 to 237, in particular point 1.1 and for example DE 36 32 577).

Když se vezmou v úvahu výše popsané kategorie způsobu, pod které spadají prakticky všechny v praxi provozované postupy, a analysují se obzvláště se zřetelem na odpovídající reakce pro tvorbu atmosféry, tedy na základě rovnicTaking into account the above-described process categories, which cover virtually all processes practiced in practice, they are analyzed in particular with regard to the corresponding reactions for generating the atmosphere, i.e. on the basis of equations

CH4 + 0,5 02 + 2 N2 -> CO + 2H2 + 2 N2 aCH 4 + 0.5 0 2 + 2 N 2 -> CO + 2H 2 + 2 N 2 a

CH3OH + 2 N2 -> CO + 2H2 + 2 N2 , tak se zjistí, že tyto atmosféry mají poměr oxidu uhelnatého k vodíku 1:2. Při tom je třeba vzít zřetel na to, že pro proces nauhličování jsou obzvláště výhodné zvláště atmo3 sféry s poměrem oxidu uhelnatého k vodíku asi 1 : 1 (viz opět výše citovaný článek, str. 231) , neboť tyto atmosféry mají extrémně vysoké přechodové číslo uhlíku. Vytvoření atmosféry s uvedeným poměrem oxidu uhelnatého k vodíku jednoduchým a pro praxi vhodným způsobem a na basi dobře | dostupných výchozích látek je však dosud neuspokojivě vyfi,CH 3 OH + 2 N 2 -> CO + 2H 2 + 2 N 2 , it is found that these atmospheres have a carbon monoxide to hydrogen ratio of 1: 2. It should be borne in mind that especially the atmo3 spheres with a carbon monoxide to hydrogen ratio of about 1: 1 are particularly advantageous for the carburization process (see again the article cited above, page 231), since these atmospheres have an extremely high carbon transition number. . Creating an atmosphere with the stated carbon monoxide to hydrogen ratio in a simple and convenient way and based on well | however, the available starting substances are still unsatisfactory.

I řešený úkol (viz například DE 41 10 361 Al) .Even the problem solved (see for example DE 41 10 361 A1).

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Úkolem předloženého vynálezu je tedy dát k disposici se zřetelem na cenu přijatelnou a jednoduše realisovatelnou možnost vyrobit plyn pro zpracování obrobků s poměrem oxidu uhelnatého k vodíku přibližně 1:1.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a cost-effective and easy-to-implement option for producing a workpiece gas with a carbon monoxide to hydrogen ratio of about 1: 1.

Uvedený úkol byl podle předloženého vynálezu vyřešen tím, že se jako výchozí látky pro tvorbu atmosféry použijí plynné alkeny, tedy uhlovodíky s jednou dvojnou vazbou, a tyto se nechají reagovat s odpovídajícími, kyslík obsahujícími medii podle rovnice ^n^2n + n θ -> n CO + η H2 , přičemž n = 2, 3, 4) na výše popsanou výhodnou atmosféru (CO : H2 =1 : 1) .According to the present invention, this object has been achieved by using gaseous alkenes, i.e. hydrocarbons having a single double bond, and reacting with the corresponding oxygen-containing media according to the equation ^ n ^ 2n + n θ - > n CO + η H2, where n = 2, 3, 4) to the preferred atmosphere described above (CO: H2 = 1: 1).

Tato atmosféra se může popřípadě zředit inertním plynem, zpravidla dusíkem, přičemž toto se výhodně neprovádí při nauhličování v počáteční části zpracování nebo se to provádí ί pouze v nepatrném rozsahu. Jako kyslík obsahující medium jt přichází v úvahu výhodně čistý kyslík, ovšem v úvahu přicházejí také kyslík obsahující plyny, obzvláště vzduch, kyslíkem obohacený vzduch nebo také kyslík obsahující’ plynné sloučeniny. Podle předloženého vynálezu se tím myslíThis atmosphere can optionally be diluted with an inert gas, generally nitrogen, which is preferably not carried out during the carburization in the initial part of the treatment or is carried out only to a slight extent. Possible oxygen-containing medium is preferably pure oxygen, but oxygen-containing gases, in particular air, oxygen-enriched air or also oxygen-containing gaseous compounds are also suitable. According to the present invention this is meant

i.and.

především uhlíkové plyny (oxid uhličitý, oxid uhelnatý) , oxid dusičitý nebo oxid dusný. Pro vynález nejdůležitější alkeny jsou propylen a ethylen.mainly carbon gases (carbon dioxide, carbon monoxide), nitrogen dioxide or nitrous oxide. The most important alkenes for the invention are propylene and ethylene.

V následujícím je vynález blíže objasněn pomocí příkladu provedení za použití obrázku.In the following, the invention is explained in more detail by way of example using the figure.

Vysvětlení obrázku na výkreseExplanation of the figure in the drawing

Na obr. 1 je znázorněna komorová pec i , ve které se nachází nauhličovaný obrobek 2 . V této komorové peci Í je dále uspořádán v podstatě ze dvou koncentrických trubek vytvořený dvouplášfový konvertor K , který svými vnějšími rozměry odpovídá obvyklé sálavé topné trubce. Konvertor K je svojí uvnitř ležící trubkou 3 napojen na přívody 4 a 5 , které slouží pro přívod výchozích medií pro tvorbu atmosféry, přičemž atmosféra, vytvořená v podstatě ve vnitřní trubce konečně proudí přes hrdlo 7 do vnitřního prostoru pece. Prázdný prostor 6 , nacházející se mezi vnější a vnitřní trubkou konvertoru K , je napojen na přívod 8. , pomocí kterého se může případně přivádět topné medium pro vyhřívání uvnitř ležící trubky 3. . Dále je pec vybavena zde neznázorněnými topnými trubkami pro jej vyhřívání, jakož i ventilátorem 10 , který slouží pro promíchávání pracovního plynu. Dále je ve spojení s vnitřním prostorem pece plynový analysátor 11 , zde se jedná obzvláště o takzvanou C-sondu , který přes příslučnou jednotku 12 pro zpracování signálu ovládá regulační člen 14 -přívodu —4b —kyslíku.—-Stejně - tak-j e-v-pří vodu—- 4a—.— který— slouží pro přivádění propylenu do přívodu 4 , uspořádána regulační jednotka 13 množství propylenu. Její nastavení však zůstává v průběhu procesu většinou prakticky konstantní .FIG. 1 shows a chamber furnace 1 in which a carburized workpiece 2 is located. In this chamber furnace, a two-shell converter K is formed essentially of two concentric tubes, which in its external dimensions corresponds to a conventional radiant heating tube. The converter K is connected with its inner tube 3 to the inlets 4 and 5, which serve to supply the starting media for generating the atmosphere, the atmosphere formed essentially in the inner tube finally flowing through the neck 7 into the interior of the furnace. The void 6 located between the outer and inner tubes of the converter K is connected to the inlet 8, by means of which the heating medium for heating the inner tube 3 can be supplied. Furthermore, the furnace is equipped with heating pipes (not shown) for heating it, as well as with a fan 10, which serves to mix the working gas. Furthermore, in conjunction with the interior of the furnace there is a gas analyzer 11, in particular a so-called C-probe which, via the respective signal processing unit 12, controls the oxygen regulator 14b. In the supply line 4a, which serves to supply propylene to the inlet 4, a propylene amount control unit 13 is provided. However, its setting remains practically constant throughout the process.

Příklad provedeni vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Podle předloženého vynálezu se ve výše popsané komorové peci provede tepelné zpracování následuj ícím způsobem :According to the present invention, a heat treatment is performed in the above-described chamber furnace as follows:

Obrobky z oceli 16Mn5Cr s obsahem uhlíku asi 0,16 % hmotnostních mají být nauhličeny na obsah okrajového uhlíku asi 0,9 % C , přičemž se má dosáhnout hloubky vytvrzení 0,5 mm (obsah uhlíku zde 0,35 %j . K tomu se obrobky 2 umístí, jak je na obr. 1 znázorněno, do komorové pece A a začne se jejich vyhřívání přiváděním dusíku přes přívod 5. a konvertor K . Při dosažení teploty asi 500 °C (konečná teplota pro nakonec prováděný proces nauhličování je asi 900 až 950 °C) se přívod dusíku zastaví a začne se s přívodem stechiometricky stanovené směsi propylenu a kyslíku do dvouplášfového konvertoru K přes přívod 4 , čímž se tvoří atmosféra plynu pro zpracovávání podle rovnice C3H6 + 3/2 °2 -> 3 CO + 3 H2 .Workpieces of 16Mn5Cr steel with a carbon content of about 0.16% by weight are to be carburized to a marginal carbon content of about 0.9% C to achieve a cure depth of 0.5 mm (carbon content here 0.35%). The workpieces 2 are placed, as shown in FIG. 1, in the chamber furnace A and started to be heated by feeding nitrogen through the inlet 5 and the converter K. At a temperature of about 500 ° C (final temperature for the carburization process 950 ° C) nitrogen flow is stopped and starts fed stoichiometrically prescribed mixture of propylene and oxygen to dvouplášfového converter K through connection 4, forming gas atmosphere for processing according to the equation C 3 H 6 + 3/2 ° 2 -> 3 CO + 3 H 2 .

Startovací teplota pro tuto reakci je asi 450 °C , takže reakce při teplotách nad 500 °C a obzvláště při obvyklých teplotách při nauhličování probíhá bez problémů. Vyhřívání konvertoru probíhá od vnitřního prostoru pece a je podporováno tím, že se přívodem 8. zavádějí do prázdného prostoru 6. mezi vnitřní a vnější trubkou konvertoru horké spaliny, pocházející z topných trubek. Reakce, probíhající v konvertoru K a jeho vnitřní trubce 3. poskytuje podle uvedeného reakčního schéma pracovní plyn, sestávající z asi % oxidu uhelnatého a 50 % vodíku, tedy pracovní plyn jehož poměr CO/H2 je exaktně okolo 1.The start temperature for this reaction is about 450 ° C, so that the reaction at temperatures above 500 ° C and especially at the usual carburization temperatures proceeds without problems. The heating of the converter takes place from the inner space of the furnace and is supported by introducing inlet 8 into the empty space 6 between the inner and outer tubes of the converter of the hot flue gas coming from the heating tubes. The reaction taking place in the converter K and its inner tube 3 gives, according to the reaction scheme, a working gas consisting of about% carbon monoxide and 50% hydrogen, i.e. a working gas whose CO / H2 ratio is exactly about 1.

Toto je, jak již bylo řečeno, optimální poměr CO/H2 pro nauhličování, neboť tím je dosaženo maximálního možného ..... .................. ............ ‘ ............... ........... ' ~ přechodového čísla uhlíku β asi 310 . 10' cm/s (viz výše citovaná publikace, str. 231) .This is, as already mentioned, the optimal CO / H2 ratio for carburizing, as this achieves the maximum possible ..... .................. ..... ....... '............... ...........' ~ carbon transition number β about 310. 10 'cm / s (cited above, p. 231).

Toto přechodové číslo uhlíku β má pro proces nauhličování a především pro jeho počáteční fázi veliký význam, neboť v této počáteční fázi mají odpovídající obrobky ještě relativně nízké podípy uhlíku v povrchových vrstvách a proto je pojímání uhlíku těmito obrobky v této fázi velmi podstatně závislé na dodávce uhlíku, pro kterou je mírou opět řečené přechodové číslo uhlíku. V časově pozdějších úsecích nauhličování, zpravidla po uplynutí asi 70 % doby zpracování, se pozvolna odsouvá význam této dodávky uhlíku do pozadí, neboť potom okrajové vrstvy nauhličovaného obrobku dosáhnou nasyceného stavu a rychlost nauhličování potom závisí hlavně na difusi uhlíku z povrchových vrstev do vnitřku obrobku. Proto v pozdějších fázích nauhličování nemá přechodové číslo uhlíku β v atmosféře pro rychlost nauhličování již zásadní význam a může se, jak je také podle předloženého vynálezu předpokládáno, potom použít atmosféra s nižším číslem β . Toto se může zajistit například časovým odpovídajícím způsobem sníženým přívodem propylenu a kyslíku za současně začínajícího přívodu dusíku. Při tom je vhodné udržovat podíl dusíku v resultující atmosféře vyšší než 20 % až 50 % , přičemž je třeba dbát na to, aby vli vem - této atmosféry- v-konečné-fázi- nenastávalo nepřípustné oduhličování obrobků. K tomu je vhodné nastavit jejich úroveň nauhličení, jakož i hladinu uhlíku v iniciační atmosféře. Pomocí atmosféry podle předloženého vynálezu, nastavené průběžně na hladinu uhlíku asi 1 % , se obzvláště v předloženém příkladném případě dosáhne při asi devadesátiminutové době zpracování obsahu uhlíku v okrajových částech asi 0,9 % (při zde blíže uvažovaném příkladném případě s relativně nepatrnou hloubkou nauhličení 0,5 mm a relativně krátkou dobou zpracování je v zásadě možné zachování atmosféry, obsahující čistě propylen a kyslík, po celou dobu zpracování bez ředění dusíkem) .This carbon transition number β is of great importance for the carburizing process, and especially for its initial phase, since in this initial phase the corresponding workpieces still have relatively low proportions of carbon in the surface layers and therefore the carbon uptake by these workpieces is very dependent on carbon supply at this stage. , for which the measure is again said carbon transition number. In later stages of carburization, typically after about 70% of the processing time, the importance of this carbon supply to the background is gradually shifted, since then the margins of the carburized workpiece reach a saturated state and the carburization rate then depends mainly on the diffusion of carbon from the surface layers into the workpiece interior. Therefore, in the later stages of the carburization, the carbon transition number β in the atmosphere is no longer essential for the carburization rate, and as is also contemplated according to the present invention, an atmosphere with a lower β number may then be used. This can be ensured, for example, by a correspondingly reduced supply of propylene and oxygen with a simultaneous start of nitrogen supply. In this case, it is desirable to maintain a nitrogen content in the resulting atmosphere of greater than 20% to 50%, taking care not to impose an unacceptable decarburization of the workpieces. To this end, it is advisable to adjust their carburization level as well as the carbon level in the initiating atmosphere. With the atmosphere of the present invention set continuously to a carbon level of about 1%, especially in the present example, at a ninety-minute processing time the carbon content in the marginal portions of about 0.9% (with the relatively low carburizing depth considered here) In principle, it is possible to maintain an atmosphere containing pure propylene and oxygen for the entire treatment period without dilution with nitrogen) and a relatively short treatment time.

Pro srovnání :For comparison :

Při nauhličování pomocí atmosféry, vyrobené ze zemního plynu (složení : asi 20 % oxidu uhelnatéhom, 40 % vodíku a 40 % dusíku)m je potřebná pro dosažení požadovaného výsledku nauhličivání podle zkušeností přihlašovateleWhen carburizing with an atmosphere made of natural gas (composition: about 20% carbon monoxide, 40% hydrogen and 40% nitrogen) m is needed to achieve the desired carburizing result according to the applicant's experience

- doba zpracování asi 110 minut.- processing time about 110 minutes.

Jinak se může nastavení obsahu uhlíku v atmosféře podle předloženého vynálezu provádět obvyklým způsobem odděleného a regulovaného přívodu obohacovacího plynu, například zemního plynu nebo také acetylenu, přičemž jako iniciující veličina pro úroveň uhlíku je použitelný jako obvykle například rosný bod nebo obsah oxidu uhličitého v atmosféře.Alternatively, the adjustment of the carbon content of the atmosphere of the present invention may be effected in a conventional manner by a separate and controlled supply of enrichment gas, for example natural gas or also acetylene, and as dew point or carbon dioxide content in the atmosphere.

Acetylen má při tom tu výhodu, že se poměr CO/H2 atmosféry nerozladí. Dále je možné úroveň uhlíku regulovat dávkou propylenu a/nebo kyslíku přívody 4a a 4b s regulačními členy 13 a 14 . Při poměru přídavku propylenu a kyslíku, odchylujícím se od jedné, se může přes parciální tlak kyslíku nastavit hladina uhlíku v atmosféře. Výška přebytku kyslíku při tom určuje úroveň uhlíku.Acetylene has the advantage that the CO / H2 ratio of the atmosphere is not decomposed. Further, the carbon level can be regulated by the propylene and / or oxygen dose through the inlets 4a and 4b with the regulating members 13 and 14. At a propylene / oxygen addition ratio deviating from one, the carbon level in the atmosphere can be adjusted via the oxygen partial pressure. The amount of excess oxygen determines the carbon level.

Když se totiž do konvertoru 3 zavádí směs propylenu a kyslíku, mající od stechiometrie odchylný poměr a přebytek propylenu, potom nepřispívá přebytečný podíl propylenu bezprostředně ke tvorbě nosného plynu CO-H2 , ale vede ke zvýšení hladiny uhlíku vznikající atmosféry. Pro regulaci pohoto procesu slouží plynový analysátor 11 , znáz orněný na obr. 1 , který například zjišťuje kyslíkový potenciál atmosféry, tedy všechny kyslíkové ionty, obsažené v součástech atmosféry (CO , C02 a H20) a na této basi se společně s příslušnou jednotkou 12 pro zpracování signálu zjistí patřičné množství kyslíku a toto se nastaví pomocí regulačního členu 14 .Indeed, when a propylene / oxygen mixture having a stoichiometric deviation and propylene excess is introduced into the converter 3, then the excess propylene does not contribute directly to the formation of the CO-H 2 carrier gas, but leads to an increase in the carbon level of the resulting atmosphere. To control this process, the gas analyzer 11 shown in Figure 1, for example, detects the oxygen potential of the atmosphere, i.e. all the oxygen ions contained in the atmosphere components (CO, CO 2 and H 2 O), and the signal processing unit 12 detects an appropriate amount of oxygen and this is adjusted by means of a control member 14.

Nakonec je možno blíže popsat variantu podle vynálezu na basi oxidu dusnatého :Finally, the nitric oxide variant according to the invention can be described in more detail:

Atmosféru tvořící reakce je při tom dána rovnicíThe atmosphere forming the reaction is given by the equation

C2H4 + 2 NO -> 2C0 + 2.H2 + N2 .C 2 H 4 + 2 NO -> 2CO + 2.H 2 + N 2 .

Získá se tedy opět atmosféra pro zpracování obrobků, která má výhodný poměr CO/H2 asi 1:1. Pomocí této atmosféry jsou proveditelná za vhodného obohacení libovolná nauhličení podle výše uvedeného vzoru.Thus, an atmosphere for processing workpieces having a preferred CO / H 2 ratio of about 1: 1 is again obtained. By means of this atmosphere, any carburizing according to the above pattern can be carried out with appropriate enrichment.

Závěrem může být konstatováno, že použitím popsaného postupu je možno provádět nově a efektivně nauhličení, které probíhá na basi dosud nevyužívaných výchozích látek, totiž ethylenu, propylenu a butylenu. Tento způsob není omezen pouze na výše popsanou diskontinuální komorovou pec, ale je možno-použít—jaké-jiné’pece7~například“také průběžné-pece-astrkací pece.In conclusion, it can be stated that by using the process described, it is possible to carry out a new and efficient carburizing process based on the unused starting materials, namely ethylene, propylene and butylene. This method is not limited to the above-described discontinuous chamber furnace, but it is possible to use "whatever" also, for example, continuous-fired furnaces by arcing the furnace.

Claims (5)

1. Způsob tepelného zpracování, obzvláště nauhličování kovových obrobků v pracovní atmosféře za vysokých teplot, při kterém se atmosféra vyrábí reakcí alespoň uhlík a vodík obsahující sloučeniny s kyslík obsahujícím mediem, například vzduchem, přičemž reakce se popřípadě provádí za podpory generátorového nebo katalysátorového zařízení u pece nebo v peci, přičemž se do atmosféry popřípadě přivádí obohacovací prostředek, vyznačující se tím, že se jako uhlík a vodík obsahující sloučeniny použijí plynné alkeny.Method for heat treatment, in particular carburizing metal workpieces in a high-temperature working atmosphere, wherein the atmosphere is produced by reacting at least carbon and hydrogen-containing compounds with an oxygen-containing medium, for example air, optionally supported by a generator or catalyst device in the furnace or in an oven, optionally enriched in the atmosphere, characterized in that gaseous alkenes are used as carbon and hydrogen-containing compounds. 2. Způsob podle nároku 1 , vyznačující se tím, že se jako kyslík obsahující medium přivádí kyslík obsahující plyn nebo kyslík obsahující plynná sloučenina, přičemž toto kyslík obsahující medium se nechá reagovat s alkeny podle rovnice ·> n CO + η H2 přičemž n = 2, 3 a 4 , a jtak se vytvoří základ této pracovní atmosféry, která se popřípadě může zředit inertním plynem, obzvláště dusíkem.Process according to claim 1, characterized in that oxygen-containing medium is supplied with oxygen-containing gas or oxygen-containing gaseous compound, the oxygen-containing medium being reacted with alkenes according to the equation ·> n CO + η H2 wherein n = 2 , 3 and 4, and form the basis of this working atmosphere, which can optionally be diluted with an inert gas, in particular nitrogen. 3. Způsob podle nároku 2 , vyznačující se tím, že se jako kyslík obsahující medium použije čistý plynný kyslík.Method according to claim 2, characterized in that pure oxygen gas is used as the oxygen-containing medium. 4. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 3 , vyznačující se t í tn , že se jako uhlík a vodík obsahující sloučenina použije propylen nebo ethylen.The process according to any one of claims 1 to 3, wherein the carbon and hydrogen-containing compound is propylene or ethylene. 5. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 4 , vyznačující se tím, že v případě nauhličovacího zpracování po proběhnutí počáteční časové periody, která činí asi 10 až 70 % celkové doby zpracování a používá se zde vysoký obsah oxidu uhelnatého a vodíku, se vytváří inertním plynem zředěná atmosféra a pokud byla tato již naředěná, tak ještě dále zředěná a pomocí této se nauhličovací zpracování dokončí.Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that, in the case of a carburizing treatment, after an initial period of time of about 10 to 70% of the total treatment time and using a high content of carbon monoxide and hydrogen, the gas-diluted atmosphere, and if it has already been diluted, it is further diluted and by means of this the carburization treatment is completed.
CZ951976A 1994-08-03 1995-08-01 Heat treatment, particularly carburization of metal workpieces CZ197695A3 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19944427507 DE4427507C1 (en) 1994-08-03 1994-08-03 Case-hardening metal parts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ197695A3 true CZ197695A3 (en) 1996-02-14

Family

ID=6524855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ951976A CZ197695A3 (en) 1994-08-03 1995-08-01 Heat treatment, particularly carburization of metal workpieces

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0695807A1 (en)
CZ (1) CZ197695A3 (en)
DE (1) DE4427507C1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3460075B2 (en) * 1995-12-28 2003-10-27 同和鉱業株式会社 Metal carburizing method
DE19814451A1 (en) * 1998-03-31 1999-10-07 Linde Ag Process for the heat treatment of workpieces under treatment gas
US20070107818A1 (en) * 2005-11-16 2007-05-17 Bowe Donald J Deoxygenation of furnaces with hydrogen-containing atmoshperes
DE102008029001B3 (en) 2008-06-20 2009-09-17 Ipsen International Gmbh Method and device for the heat treatment of metallic materials
DE102009038598B4 (en) * 2009-08-26 2017-06-22 Ipsen International Gmbh Process and device for the treatment of process gases for heat treatment of metallic materials / workpieces in industrial furnaces

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2934330A (en) * 1953-04-09 1960-04-26 Metallurg Processes Co Apparatus for producing controlled furnace atmospheres
DE1433735B1 (en) * 1963-09-21 1969-09-04 Werner Goehring Process for achieving a furnace atmosphere with which an oxidation-free heat treatment of workpieces made of steel can be carried out while at the same time influencing the carbon content
FR1534943A (en) * 1967-06-23 1968-08-02 Air Liquide Device for producing an atmosphere
DE3632577A1 (en) * 1986-09-25 1988-05-05 Linde Ag JET PIPE BURNER WITH CATALYST BED FOR HEAT TREATMENT OVENS
DE4110361C2 (en) * 1991-03-28 1998-04-30 Linde Ag Process for gas carburizing iron workpieces and plants for their implementation
US5417774A (en) * 1992-12-22 1995-05-23 Air Products And Chemicals, Inc. Heat treating atmospheres

Also Published As

Publication number Publication date
EP0695807A1 (en) 1996-02-07
DE4427507C1 (en) 1995-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1047799C (en) Process and apparatus for producing heat treatment atmospheres
JP4105786B2 (en) Steam reforming method
US4834792A (en) Method for producing hot sponge iron by introducing hydrocarbon for carburizing into reduction zone
JPH05140641A (en) Preparation of atmosphere for heat treatment and heat treatment apparatus
US4249965A (en) Method of generating carrier gas
GB2172011A (en) Thermal reforming of gaseous hydrocarbon
CZ197695A3 (en) Heat treatment, particularly carburization of metal workpieces
JPH08239201A (en) Production of hydrogen by reforming of methane
GB2044804A (en) Heat treatment method
CZ326294A3 (en) Heat treatment process of workpieces under working gas
JP2000290001A (en) Operation of hydrogen generation device
JP2007162055A (en) Method of generating atmospheric gas for carburizing
GB2076023A (en) Gas carburising
US6264911B1 (en) Production method of iron carbide
JP3814780B2 (en) Carburizing method and its transformation furnace for atmospheric gas production
BE1004477A4 (en) New method for producing synthesis gas for the manufacture of ammonia.
SU740711A1 (en) Method of producing reduction gas
JP4125626B2 (en) Carburizing equipment
US1610076A (en) Method of producing nitrogen-hydrogen mixture for the synthetic production of ammonia
JPS60194014A (en) Iron material heat treatment
RU2333149C2 (en) Method of shielded arc atmosphere preparation
GB1598826A (en) Heat treatment of metals
SU669660A1 (en) Method of producing hydrogen-containing gas
JPS6053744B2 (en) Gas carburizing method using nitrogen, organic liquid, and hydrocarbon
SU1652375A1 (en) Method for carrying out gas carburizing of iron alloy parts