RU2007495C1

RU2007495C1 - Method of gas cementation of large-sized articles

Info

Publication number: RU2007495C1
Authority: RU
Inventors: Ф.С. Полойко; Л.Ф. Короткова; Ю.А. Савлев
Original assignee: Полойко Феликс Соломонович
Priority date: 1990-12-29
Filing date: 1990-12-29
Publication date: 1994-02-15

Abstract

FIELD: coating materials. SUBSTANCE: article is heated during 0.33-0.44 of a period of diffusing holding at carbon potential 0.1-0.2 and is held during 0.32-0.85 of a total holding time at carbon potential 1.2-1.3 and at carbon potential 0.7-0.8. After that the article is cooled during 0.09-0.11 of the holding time at carbon potential 1.2-1.3. At each stage of the process natural gas is fed to a working space through main (0.75-0.80 of total flow rate) and control (0.01-0.25 of the total flow rate) passages. A flow rate of a hydrocarbon mixture and a ratio of air to natural gas are specified at each stage of the process. EFFECT: enhanced reliability. 1 tbl

Description

Изобретение относится к неорганической химии, в частности к способам химико-термической обработки, применяемым в машиностроении и других отраслях промышленности. The invention relates to inorganic chemistry, in particular to methods of chemical-thermal treatment used in mechanical engineering and other industries.

Известен способ газовой цементации стальных изделий в условиях направленной циркуляции со скоростью, равной 0,6-1,5 м/с, включающий стадии нагрева, насыщения, диффузии и подстуживания, при котором цементационная атмосфера в печи создается путем подачи в рабочее пространство эндотермического газа от эндотермической установки и регулируемой добавки углеводородного газа (природного газа, городского газа, пропана, бутана и т. д. ). A known method of gas cementation of steel products in the conditions of directional circulation at a speed of 0.6-1.5 m / s, including the stages of heating, saturation, diffusion and undermining, in which the cementation atmosphere in the furnace is created by feeding endothermic gas into the working space from endothermic unit and controlled additives of hydrocarbon gas (natural gas, urban gas, propane, butane, etc.).

Наиболее близким к предложенному способу является принятый за прототип способ газовой цементации крупногабаритных стальных изделий, включающий нагрев в атмосфере природного газа и воздуха, диффузионную выдержку и подстуживание с заданным значением углеродного потенциала на каждой стадии процесса в условиях непрерывной циркуляции. Closest to the proposed method is the gas cementation method adopted for the prototype of large-sized steel products, including heating in an atmosphere of natural gas and air, diffusion holding and curing with a given value of the carbon potential at each stage of the process under continuous circulation.

Недостатком известного способа является низкая равномерность обработки и, как следствие, невысокий срок службы обрабатываемых изделий и их низкое качество. Целью изобретения является повышение равномерности обработки и увеличение за счет этого срока службы изделий. The disadvantage of this method is the low uniformity of processing and, as a consequence, the low service life of the processed products and their low quality. The aim of the invention is to increase the uniformity of processing and increase due to this service life of products.

Поставленная цель достигается тем, что в способе газовой цементации крупногабаритных стальных изделий, включающем нагрев в атмосфере природного газа и воздуха, диффузионную выдержку и подстуживание с заданным значением углеродного потенциала на каждой стадии процесса в условиях непрерывной циркуляции, природный газ подается в рабочий объем по основному и регулирующему каналу на всех стадиях процесса с подачей 0,75-0,80 объема по основному и 0,01-0,25 по регулирующему, нагрев ведут в течение 0,33-0,44 от времени диффузионной выдержки при углеродном потенциале атмосферы 0,1-0,2 с подачей за один час углеводородной смеси в количестве 0,9-1,0 от объема печи при соотношении воздуха и природного газа 0,40-0,45, диффузионную выдержку ведут сначала в течение 0,32-0,85 от всего времени выдержки при углеродном потенциале атмосферы 1,2-1,3 с подачей за один час углеводородной смеси в количестве 1,25-1,3 объема печи при соотношении воздуха и природного газа 0,42-0,44, затем в течение 0,15-0,68 при углеродном потенциале 0,7-0,8 с подачей за один час углеводородной смеси в количестве 0,45-1,9 при соотношении воздуха и природного газа 1,10-1,15, а подстуживание в течение 0,09-0,11 от времени диффузионной выдержки при углеродном потенциале 1,2-1,3 с подачей за один час углеродной смеси 0,25-1,3 объема печи при соотношении воздуха и природного газа 0,40-0,45. This goal is achieved by the fact that in the method of gas cementation of large-sized steel products, including heating in an atmosphere of natural gas and air, diffusion holding and stirring with a given value of the carbon potential at each stage of the process under continuous circulation, natural gas is supplied to the working volume according to the main and the control channel at all stages of the process with the supply of 0.75-0.80 of the volume of the main and 0.01-0.25 of the control, the heating is carried out for 0.33-0.44 of the time of diffusion exposure at carbon m the potential of the atmosphere is 0.1-0.2 with a supply per hour of a hydrocarbon mixture in an amount of 0.9-1.0 of the volume of the furnace with a ratio of air and natural gas of 0.40-0.45, diffusion exposure is carried out first for 0 , 32-0.85 of the total exposure time at a carbon potential of the atmosphere of 1.2-1.3 with the supply per hour of a hydrocarbon mixture in an amount of 1.25-1.3 of the furnace volume with a ratio of air and natural gas of 0.42-0 , 44, then for 0.15-0.68 with a carbon potential of 0.7-0.8 with a supply of one hour hydrocarbon mixture in an amount of 0.45-1.9 with a ratio of air and natural g aza 1.10-1.15, and stirring for 0.09-0.11 from the time of diffusion exposure at a carbon potential of 1.2-1.3 with a supply of 0.25-1.3 furnace volume in one hour of carbon mixture with a ratio of air and natural gas of 0.40-0.45.

Предлагаемый способ газовой цементации реализован следующим образом. В ПО "Куйбышевбурмаш" на шахтных электропечах фирмы "Нортроп" были проведены эксперименты по цементации деталей буровых долот-лап и шарошек из сталей 14ХНЗМА и 15НЗМА предлагаемым способом. The proposed method of gas cementation is implemented as follows. In the Kuybyshevburmash Production Association, at the Northrop mine electric furnaces, experiments were carried out on the cementation of parts of drill bits and cutters made of 14KhNZMA and 15NZMA steels by the proposed method.

Загрузку изделий в шахтные печи производят в корзинах с решетчатым дном. Для загрузки используют цеховые подъемно-транспортные механизмы. Чтобы защитить изделие от прямого излучения нагревателей, между ними установлен тепловой экран (муфель). The loading of products into shaft furnaces is carried out in baskets with a trellised bottom. For loading use workshop hoisting-and-transport mechanisms. To protect the product from direct radiation from heaters, a heat shield (muffle) is installed between them.

Печи оборудованы вентиляторами, расположенными в поду печи, создающими интенсивную циркуляцию печной атмосферы. Подвод контролируемой атмосферы выполнен также в нижней части печи. Герметичность рабочего пространства печи достигается с помощью песочных затворов. Результаты экспериментов сведены в таблице. The furnaces are equipped with fans located in the hearth of the furnace, creating an intense circulation of the furnace atmosphere. The controlled atmosphere was also supplied at the bottom of the furnace. The tightness of the working space of the furnace is achieved using sand shutters. The experimental results are summarized in the table.

Из таблицы следует, что качество цементованного слоя удовлетворяет требованиям ОСТ по распределению концентрации углерода, твердости и микроструктуре. From the table it follows that the quality of the cemented layer meets the requirements of OST on the distribution of carbon concentration, hardness and microstructure.

В результате повышения равномерности обработки и качества цементованного слоя изделий увеличивается срок службы изделий, например бурового инструмента. В связи с этим повышается надежность бурового инструмента на 3% , производительность оборудования увеличивается на 5% , а продолжительность процесса цементации сокращается на 15-20% . (56) Каталог фирмы Ибсен Инв. N 301/87-17 (ВНИИЭТО). As a result of increasing the uniformity of processing and the quality of the cemented layer of products, the service life of products, such as a drilling tool, is increased. In this regard, the reliability of drilling tools is increased by 3%, equipment productivity is increased by 5%, and the duration of the cementation process is reduced by 15-20%. (56) Catalog of the company Ibsen Inv. N 301 / 87-17 (VNIIETO).

Claims

METHOD OF GAS CEMENT CEMENTATION OF LARGE-SIZED PRODUCTS, including heating in an atmosphere of natural gas and air, diffusion holding and stirring with a given value of the carbon potential at each stage of the process under continuous circulation, characterized in that, in order to increase the uniformity of processing and increase due to this service life of products, natural gas is supplied to the working volume through the main and control channels at all stages of the process with a supply of 0.75 - 0.80 volume on the main and 0.01 - 0.25 on the control, heating ut for 0.33 - 0.44 time of diffusion holding at a carbon potential of the atmosphere of 0.1 - 0.2, with a supply per hour of hydrocarbon mixture in the amount of 0.9 - 1.0 volume of the furnace, with a ratio of air and natural gas 0 , 40 - 0.45 diffusion exposure is carried out first for 0.32 - 0.85 of the entire exposure time at a carbon potential of the atmosphere of 1.2 - 1.3, with a supply of hydrocarbon mixture in an amount of 1.25 - 1.3 volumes per hour furnaces with a ratio of air and natural gas of 0.42 - 0.44, then for 0.15 - 0.68 of the entire exposure time at a carbon potential of 0.7 - 0.8, with a feed per 1 h a mixture of hydrogen and hydrogen in an amount of 0.45 - 1.9, with a ratio of air and natural gas of 1.10 - 1.15, and stirring for 0.09 - 0.11 times of diffusion holding at a carbon potential of 1.2 - 1.3 with a feed per 1 hour of the carbon mixture 0.25 - 1.3 volume of the furnace with a ratio of air and natural gas of 0.40 - 0.45.