Przedmiotem wynalazku jest zloze fluidalne do obróbki cieplnej i/lub cieplno-chemicz- nej przedmiotów metalowych, zwlaszcza narzedzi, w szczególnosci do hartowania. Znane jest z opisu patentowego PRL nr 117 560 zloze fluidalne do wytwarzania metoda fluidyzacji ga¬ zów energetycznych z rozdrobnionego wegla. Zloze sklada sie z czastek materialu ziarni¬ stego o dwóch róznych wielkosciach - fluidyzowanych czastek wegla czesciowo spalanego i czesciowo odgazowywanego metoda fluidalna i czastek popiolu z tego wegla spalonego me¬ toda fluidalna. Czastki popiolu sa mniejsze i tworza warstwe w górnej czesci zloza dzieki poszerzeniu komory fluidalnej w jej górnej czesci, lub zastosowaniu siatek zmniejszaja¬ cych predkosc gazu fluidyzujac ego. Czastki wegla sa wiekszych rozmiarów i tworza dolna czesc zloza fluidalnego. Warstwa czastek drobnych stanowi zdecydowanie mniejsza czesc zloza.To znane zloze nie nadaje sie do obróbki przedmiotów metalowych, gdyz przy czesciowym spalaniu wegla i jego czesciowej suchej destylacji wytwarzane sa atmosfery zupelnie nie nadajace sie do tych celów. Znane zloza fluidalne sluzace do obróbki cieplnej i cieplko- -chemicznej przedmiotów metalowych, skladaja sie z jednej frakcji rozmiaru ziarna albc z wiecej niz jednej frakcji ziarn niewiele rózniacych sie rozmiarem i zwykle nie róznia¬ cych sie masa wlasciwa. Takie zloza w stanie sfluidyzowanym w otwartych piecach fluidal\ nych stykaja sie z powietrzem na duzej powierzchni ziarn wzburzonych nad zlozem, skutki* czego znaczne ilosci powietrza sa adsorbowane przez zloze. Niektóre ze skladników zaadsor-\ bowanego powietrza, przede wszystkim tlen, a takze para wodna i dwutlenek wegla, moga reagowac z faza gazowa lub faza stala zloza sfluidyzowanego i zmieniac wlasnosci tych faz i ich oddzialywania chemiczne na wyroby obrabiane w zlozu. Zmiany oddzialywania chemicz¬ nego zloza na wyroby obrabiane w nastepstwie adsorbowania powietrza przez zloze sa w li¬ cznych przypadkach niekorzystne. W szczególnosci jest niekorzystne przedostawanie sie po¬ wietrza do zloza skladajacego sie z obojetnego chemicznie materialu ziarnistego, takiego2 140 261 Jak elektrokorund, sfluidyzowanego gazem zawierajacym wodór i tlenek wegla w celu uchro¬ nienia obrabianych wyrobów stalowych przed utlenieniem i odwegleniem. Skutkiem przedosta¬ wania sie powietrza do takiego zloza Jest miedzy innymi zwiekszenie sie zawartosci pary wodnej i dwutlenku wegla w gazie fluidyzujacym, z towarzyszacym temu pogorszeniu wlasnos¬ ci ochronnych zloza przeciw utlenianiu i ocweglaniu wyrobów lub z wystapieniem utleniania i odweglania.Ochronie zlóz fluidalnych przed przedostawaniem sie do nich powietrza w piecach do obróbki cieplnej sluza pokrywy lub kurtyny plomieniowe. Wada pokryw Jest utrudnione zala¬ dowywanie i wyladowywanie obrabianych wyrobów do pieca i z pieca oraz stykanie sie zloza z powietrzem podczas czynnosci zaladowywania 1 wyladowywania. Wada kurtyn plomieniowych Jest zuzywanie paliwa i powiekszanie promieniowania cieplnego pieca. Zloze fluidalne do obróbki cieplnej i/lub cieplnochemicznej przedmiotów metalowych, zwlaszcza narzedzi, w szczególnosci do hartowania, sklada sie z dwóch frakcji materialu ziarnistego o róznym rozmiarze ziarna i wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze frakcja o mniejszym roz¬ miarze ziarna zajmuje od 70 % do 99 % objetosci nieruchomego zloza, zas od 1 % do 30 %' objetosci nieruchomego zloza zajmuje frakcja o wiekszym rozmiarze ziarna, sredni roaniar ziarna wiekszego Jest przynajmniej 20-krotnie wiekszy od sredniego rozmiaru ziarna mniej¬ szego, a masa wlasciwa ziarna wiekszego Jest mniejsza od masy wlasciwej sfluidyzowanego zloza ziarn mniejszych, przy czym podczas fluidyzowania zloza, frakcja o wiekszym rozmia¬ rze ziarna stanowi górna warstwe zloza fluidalnego, a frakcja c mniejszym rozmiarze zia¬ rna zawarta Jest w calosci ponizej górnej warstwy zloza fluidalnego.Wskazane Jest aby zloze fluidalne zawieralo ziarna wieksze, którymi sa elementy prze¬ strzenne o wymiarach porównywalnych z rozmiarem wewnetrznej srednicy fluidyzatora, w któ¬ rym prowadzona Jest obróbka przedmiotów metalowych. Korzystne jest zloze fluidalne, w któ¬ rym ziarno wieksze stanowi Jeden element przestrzenny. Wskazane Jest, aby zawarte w zlozu fluidalnym ziarna wieksze lub elementy albo element byly porowate. Korzystne Jest, Jesli zawarte w zlozu fluidalnym elementy albo element maja pusta zamknieta przestrzen wewne¬ trzna. Wskazane Jest, Jesli zawarte w zlozu fluidalnym elementy albo element maja otwory na wskros. Jako mase wlasciwa ziarn wiekszych lub elementów albo elementu przestrzennego rozumie sie mase wlasciwa pozorna, to Jest obejmujaca pory lub pusta zamknieta przestrzen wewnetrzna.Zloze fluidalne wedlug wynalazku mozna otrzymac w ten sposób, ze ziarna mniejsze i ziarna wieksze lub elementy laczy sie poza piecem, a nastepnie napelnia sie nimi piec.Zloze fluidalne wedlug wynalazku mozna równiez otrzymac w ten sposób, ze fluidyzator cze¬ sciowo napelniony zlozem sfluidyzowanym lub nieruchomych ziarn mniejszych dopelnia sie ziarnami wiekszymi lub elementami. Sposób stosowania zloza fluidalnego wedlug wynalazku moze polegac na tym, ze ziarna wieksze lub elementy dodaje sie lub usuwa z pieca zawiera¬ jacego zloze ziarn mniejszych, zaleznie od potrzeb,nnatomiast ubytki ziarn wiekszych lub elementów, spowodowane praca zloza wyrównuje sie przez okresowe lub ciagle dodawanie uzu¬ pelniajacych ilosci ziarn wiekszych lub elementów. Oczywiste Jest, ze ksztalt ziarna wie¬ kszego moze byc dowolny, korzystnie szescienny. Oczywiste Jest, ze ksztalt elementu moze byc dowolny, korzystnie szescienny albo dopasowany do ksztaltu fluidyzatora. Oczywiste Jest, ze element dopasowany do ksztaltu fluidyzatora i majacy otwory na wskros, moze mlec te otwory ukierunkowane od otworu zaladowczego pieca do wnetrza zloza i sluzace do zanu¬ rzania przez nie w zlozu wyrobów obrabianych. Oczywiste Jest, ze material ziarna wieksze¬ go lub elementu moze byc dowolny, spelniajacy warunki mechaniczne, temperaturowe 1 chemi¬ czne pracy zloza. W szczególnosci material ziarna wiekszego lub elementu moze byc porowa¬ ty; a takze element moze miec wewnatrz zamknieta pusta przestrzen. W przypadku ziarna wie¬ kszego lub elementu porowatego albo elementu z wewnetrzna pusta zamknieta przestrzenia, mase wlasciwa takiego ziarna lub elementu, która ma byc mniejsza od masy wlasciwej sflu¬ idyzowanego zloza mniejszych ziarn pdstawowych, Jest masa wlasciwa pozorna, to Jest stosu¬ nek masy do calej objetosci ziarna wiekszego lub elementu, lacznie z porami lub zamknieta pusta przestrzenia.140 261 3 W przypadku ziarn wiekszych lub elementów porowatych jest korzystne, aby ich zewne¬ trzna warstwa powierzchniowa byla ciagla, nieporowata. Zloze wedlug wynalazku otrzymuje sie albo przez polaczenie mniejszych ziarn podstawowych i ziarn wiekszych lub elementów poza piecem nastepnie napelnienie nimi pieca, albo przez dopelnienie ziarnami wiekszymi lub elementami pieca, który juz uprzednio byl czesciowo napelniony zlozem mniejszych ziarn podstawowych. Zloze skladajace sie z mniejszych ziarn podstawowych i ziarn wie¬ kszych lub elementów polaczonych poza piecem i umieszczonych w piecu, a nastepnie sflu- idyzowanych przeplywem gazu rozdziela sie na dwie warstwy: spodnia warstwe sfluidyzcwa¬ nych mniejszych ziarn podstawowych i wierzchnia warstwe ziarn wiekszych lub elementów plywajacych po powierzchni warstwy sfluidyzowanych mniejszych ziarn podstawowych. Ziarna wieksze lub elementy dodane do pieca, uprzednio napelnionego czesciowo zlozem mniejszych ziarn podstawowych, tworza wierzchnia warstwe, lezaca na powierzchni warstwy nieruchomego zloza mniejszych ziarn podstawowych, przed ich sfluidyzowaniem oraz plywajaca na powierz¬ chni warstwy mniejszych ziarn podstawowych, po ich sfluidyzowaniu.Stan 1 wlasnosci zloza wedlug wynalazku, skladajacego sie z takich samych ilosci jed¬ nakowych ziarn i/lub elementów i jednakowo fluidyzowanego jest taki sam, niezaleznie od tego, czy mniejsze ziarna podstawowe i ziarna wieksze lub elementy byly polaczone poza piecem i nastepnie umieszczone w piecu, czy tez ziarna wieksze lub elementy byly dodane do pieca uprzednio napelnionego czesciowo zlozem mniejszych ziarn podstawowych i niezalez¬ nie od tego, czy w tym drugim przypadku ziarna wieksze lub elementy byly dodawane do zlo¬ za mniejszych ziarn podstawowych, które byly fluidyzowane, czy tez byly nieruchome, a fiu- idyzacja nastapila dopiero po dodaniu ziarn wiekszych lub elementów.W miare potrzeby stosowania albo niestosowania zloza wedlug wynalazku ziarna wieksze lub elementy moga byc wielokrotnie dodawane i wybierane ze zloza mniejszych ziarn podsta¬ wowych. Wybieranie ziarn wiekszych lub elementów wykonuje sie korzystnie ze zloza sfluidy- zowanego, za pomoca znanego czerpaka z otworami lub widlastego. Ubytek ziarn wiekszych lub elementów, spowodowany ich scieraniem sie, wypalaniem lub innymi przyczynami, wyrównuje sie w sposób okresowy lub ciagly przez dodawanie uzupelniajacych ilosci ziarn wiekszych lub elementów, tak aby utrzymac wymagana grubosc ich warstwy na powierzchni zloza oraz aby utrzymac ich wymagana wielkosc i ksztalt. Wierzchnia warstwa ziarn wiekszych lub elemen¬ tów tlumi wzbudzenie powierzchni warstwy sfluidyzowanych ziarn mniejszych. Wskutek tego mniej liczne mniejsze ziarna podstawowe stykaja sie z powietrzem i do zloza tych ziarn przedostaje sie mniej powietrza. Ziarna wieksze lub elementy adsorbuja malo powietrza, po¬ niewaz sa stosunkowo malo ruchliwe i pozostaja przez dluzszy czas zwrócone jedna i ta sama strona do zloza i przeciwna strona do przestrzeni powietrznej nad zlozem. W rezultacie zlo¬ ze wedlug wynalazku jest w mniejszym stopniu zanieczyszczone powietrzem niz znane zloza.Dzieki temu jest zmniejszone niepozadane oddzialywanie zanieczyszczania powietrzem zloza fluidalnego na jakosc wyrobów w nim obrabianych.W szczególnosci w zlozu wedlug wynalazku, skladajacym sie z ziarn mniejszych podsta¬ wowych i ziarn wiekszych lub elementów z materialu obojetnego chemicznie, jak elektroko¬ rund lub szamota, fluidyzowanym gazem zawierajacym wodór i tlenek wegla, powstaje mniej pary wodnej i dwutlenku wegla w gazie fluidyzujacym niz w znanych zlozach, przez co dzia¬ lanie ochronne tego rodzaju zloza wedlug wynalazku przeciwko utlenianiu i odweglaniu wy¬ robów stalowych obrabianych w zlozu wedlug wynalazku jest silniejsze, tak ze jakosc wyro¬ bów po obróbce jest wyzsza. Ponadto, zloze wedlug wynalazku dzieki mniej wzburzonej powie¬ rzchni niz w dotychczasowych znanych zlozach wyprcmieniowuje mniej ciepla, przez co zmniej¬ sza straty cieplne obróbki. Ustabilizowana powierzchnia zloza wedlug wynalazku ulatwia tak¬ ze zanurzanie w nim wyrobów na dokladnie zadana glebokosc, co zwlaszcza jest korzystne w przypadku czesciowego zanurzania wyrobów do zloza, dla dokonania obróbki tylko czesci wyrobu. Równiez wysokosc plomienia nad zlozem wedlug wynalazku jest nizsza w porównaniu ze znanymi zlozami, w przypadku fluldyzowania zloza gazem palnym.Sposób obróbki i zloze fluidalne wedlug wynalazku sa przedstawione w przykladach wyko¬ nania. Na poczatku przykladu I podano przyklad porównawczy.4 140 261 Przyklad I* 66,5 leg znanego zloza fluidalnego elektrokorundu o rozmiarze ziarna 0,1 mm w otwartym piecu fluidalnym o srednicy fluid^zatora 300 aa i glebokosci 550 aa w -temperaturze 790°C fluidyzowano gazem, doprowadzanym do zloza w ilosci 2,5 m /godz. o skladzie 39,0 % wodoru, 1994 % tlenku wegla, 1f0< pary wodnej, 0,6 % dwutlenku wegla i 40,0 % azotu. Sklad gazu w zlozu zmienil aie na 38,8 % wodoru, 18,9 % tlenku wegla, 2,0 % pary wodnej, 1,2 % dwutlenku wegla i 39,1 % azotu. Do zloza dodawano amoniak w ilo¬ sci 0,3 mVgodz, Y zlozu grzano do hartowania pilniki o dlugosci 150 mm - szerokosci 15 mm, grubosci 3 mm, wykonane ze stall gatunku N12E (w/g PN-Ó6/H-85020), o zawartosci ok. 1,2 % wegla. V tym celu pilniki, zamocowane w kleszczach po 9 szt., zanurzono czescia robocza do zloza na czas 3,5 minuty, a nastepnie wyjmowano je ze zloza 1 oziebiano w wo¬ dzie. Po takiej obróbce pilniki nie spelnialy warunku próby jakosciowej praca, polegaja¬ cej na pilowaniu stall o twardosci 58 HRC. Przyczyna niepowodzenia obróbki bylo odwegle- nle ostrzy pilnika podczas jego grzania w zlozu, co potwierdzila próba foliowa pomiaru potencjalu wegla w zlozu, która wykazala potencjal 0,38 % C.Nastepnie zastosowano zloze wedlug wynalazku, które otrzymano w ten sposób, ze do ele¬ ktrokorundu o rozmiarze ziarna 0,1 mm w ilosci 57,1 kg, dosypano poza piecem 2,2 kg ele¬ mentów z szamoty porowatej w ksztalcie szescianów o boku 10 mm. Nastepnie zloze elektro¬ korundu wraz z elementami z szamoty wsypano do pieca. Zloze fluidyzowano gazem jak po¬ przednio, Jak równiez zachowano poprzednia temperature zloza. Sfluidyzowane zloze ziam elektrokorundu o rozmiarze 0,1 mm mialo mase wlasciwa'1,73 kg/dn . Elementy z szamoty po¬ rowatej w ksztalcie szescianów o boku 10 mm mialy mase wlasciwa pozorna 0,45 kg/dm-'. Ele¬ menty te utworzyly na powierzchni zloza warstwe o grubosci 70 mir. Sklad doprowadzanego ga¬ zu zmienil sie w zlozu na 39,0 % wodoru, 19,4 % tlenku wegla, 1,1 X pary wodnej, 0,7 % dwutlenku wegla i 39,8 % azotu. Tak jak poprzednio do zloza dodawano amoniak w ilosci 0,3 nr/godz. i tak samo grzano i hartowano takie same pilniki. Powierzchnia zloza byla mniej wzburzona niz poprzednio, plomien nad zlozem byl nizszy, promieniowanie cieplne od zloza bylo slabsze i Jcleszcze mocujace pilniki mniej sie nagrzewaly. Po obróbce pilniki spelnialy warunek próby jakosciowej, pilowania stali o twardosci 58 HRC. Próba foliowa pomiaru potencjalu wegla w zlozu wykazala 0,83 % C.Przyklad II. Stosujac zloze wedlug wynalazku, do grzania do hartowania pil¬ ników jak w przykladzie I uzyto zloza elektrokorundu o rozmiarze ziarna 0,1 mm, znajduja¬ ce sie w piecu w ilosci ok. 60 kg, do którego wlozono element w ksztalcie puszki blasza¬ nej z zamknieta pusta przestrzenia wewnetrzna i z otworami na wskros. Element pokazano na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia element w widoku z góry, a fig. 2 w przekroju po¬ przecznym lamanym ABCDEF. Element w ksztalcie puszki wykonany jest z blachy o grubosci 1 mm. srednica puszki wynosi 580 mm, a grubosc 30 mm. W puszce sa wykonane otwory na wskros w ksztalcie prostokatów o bokach 10 mm i 30 mm. Zloze sfluidyzowano gazem jak w przykladzie I, jak równiez zachowano taka sama jak w przykladzie I temperature zloza.Sfluidyzowane zloze zlarn elektrokorundu o rozmiarze 0,1 mm mialo mase wlasciwa 1,73 kg/ dm . Element w ksztalcie puszki, pokazany na rysunku ma mase calkowita 2,0 kg, objetosc 1,66 doprowadzanego gazu zmienil sie w zlozu tak samo jak w zlozu wedlug wynalazku z elementa¬ mi z szamoty porowatej w ksztalcie szescianów o boku 10 mm w przykladzie I. Tak samo jak w przykladzie I do zloza dodawano amoniak w ilosci 0,3 nr/godz. i podobnie grzano i har¬ towano takie same pilniki. W celu grzania pilniki zanurzano w zlozu poprzez wskrosne otwo¬ ry w elemencie w ksztalcie puszki.Ruchy elementów w ksztalcie puszki na powierzchni zloza byly niewielkie. Plomien prze¬ dostajacy sie przez szczeline pomiedzy obrzezem elementu i sciana fluidyzatora oraz przez wskrosne otwory w elemencie byl niewysoki. Promieniowanie cieplne zloza bylo slabsze niz w przypadku zloza bez elementów. Kleszcze mocujace pilniki nie nagrzewaly sie silnie. Po obróbce pilniki spelnialy warunek próby jakosciowej pilowania stali o twardosci 58 HRC.Próba foliowa pomiaru potencjalu wegla w zlozu wykazala 0,79 % C.140 261 ' 5 Zastrzezenia patentowe 1• Zloze fluidalne do obróbki cieplnej i/lub cieplno-chemicznej przedmiotów metalowych zwlaszcza narzedzi, w szczególnosci do hartowania, skladajace sie z dwóch frakcji mate¬ rialu ziarnistego o róznym rozmiarze ziarna, znamienne tym, ze frakcja 0 mniejszym rozmiarze ziarna zajmuje od 70 % do 99 # objetosc innieruchomego zloza, zas od 1 % do 30 % objetosci nieruchomego zloza zajmuje frakcje o wiekszym rozmiarze ziarna, sre¬ dni rozmiar ziarna wiekszego jest przynajmniej 20-krotnie wiekszy od sredniego rozmiaru ziarna mniejszego, a masa wlasciwa ziarna wiekszego jest mniejsza od masy wlasciwej sflu- idyzowanego zloza ziarn mniejszych, przy czym podczas fluidyzowania zloza, frakcja o wie¬ kszym rozmiarze ziarna stanowi górna warstwe zloza fluidalnego, a frakcja o mniejszym roz¬ miarze ziarna zawarta Jest w calosci ponizej górnej warstwy zloza fluidalnego, 2, Zloze fluidalne wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze ziarnami wiekszy¬ mi sa elementy przestrzenne o wymiarach porównywalnych z rozmiarem wewnetrznej srednicy fluidyzatora, w którym prowadzona jest obróbka przedmiotów metalowych* 3. Zloze fluidalne wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze ziarno wieksze stanowi jeden element przestrzenny. 4# Zloze fluidalne wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze ziarna wieksze lub elementy albo element sa porowate. 5. Zlote fluidalne wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze elementy lub element maja pusta zamknieta przestrzen wewnetrzna. 6. Zloze fluidalne wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze elementy albo element maja otwory na wskros.140 261 ooooloooo ooooloooo fflffllW 00001D000 a.i Fig.2 Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 130 zl PL