SU1723152A1 - Method of operation of a controlled atmosphere carburizing electric furnace - Google Patents

Method of operation of a controlled atmosphere carburizing electric furnace Download PDF

Info

Publication number
SU1723152A1
SU1723152A1 SU894772340A SU4772340A SU1723152A1 SU 1723152 A1 SU1723152 A1 SU 1723152A1 SU 894772340 A SU894772340 A SU 894772340A SU 4772340 A SU4772340 A SU 4772340A SU 1723152 A1 SU1723152 A1 SU 1723152A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
carbon
oxygen
furnace
oxidizing agent
atom
Prior art date
Application number
SU894772340A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Марк Борисович Гутман
Виктор Анатольевич Соловьев
Иван Дмитриевич Дорохов
Юрий Николаевич Тельнюк
Игорь Васильевич Воронкин
Original Assignee
Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский технологический институт электротермического оборудования
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 Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский технологический институт электротермического оборудования filed Critical Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский технологический институт электротермического оборудования
Priority to SU894772340A priority Critical patent/SU1723152A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1723152A1 publication Critical patent/SU1723152A1/en

Links

Landscapes

  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к химико-термической обработке материалов, а именно к эксплуатации электропечей с углеродсодержащими атмосферами. Цель изобретени  - повышение надежности работы элементов печи путем снижени  степени науглероживани . Согласно способу поддерживаетс  в печи цементации содержание СО в пределах 34-70% путем подачи в печь дополнительного окислител , содержащего кислород и/или соединени  углерода с кислородом и водородом, у которых как на 1 атом углерода, так и на 1 атом кислорода приходитс  1-3;5 атома водорода . Изменение расхода основного окислител  (например, воздуха, воды, кислорода) поддерживаетс  заданный углеродный потенциал в печи. Способ позвол ет повысить ре; суре нагревателей с 2850 (прототип) до 4700ч. ел СThe invention relates to the chemical and heat treatment of materials, in particular to the operation of electric furnaces with carbon-containing atmospheres. The purpose of the invention is to increase the reliability of the furnace elements by reducing the degree of carburization. According to the method, the content of CO in the cementation furnace is within 34-70% by supplying to the furnace an additional oxidizing agent containing oxygen and / or carbon compounds with oxygen and hydrogen, which have 1- to 1 carbon atom and 1 oxygen atom. 3; 5 hydrogen atoms. A change in the flow rate of the main oxidizer (e.g. air, water, oxygen) is maintained at a given carbon potential in the furnace. The method allows to increase the re; Sura heaters from 2850 (prototype) to 4700h. ate with

Description

Изобретение относитс  к химико-термической обработке- материала vi может быть использовано при эксплуатации электропечей с углеродсодержащими атмосферами . .; .-;: -. .;... ..... - ; :ч::-.;The invention relates to chemical heat treatment - material vi can be used in the operation of electric furnaces with carbon-containing atmospheres. ; .- ;: -. .; ... ..... -; : h :: - .;

Цель изобретени  - повышение надеж-: ности работы элементов печи путем сниже- ни  степени науглероживани .The purpose of the invention is to increase the reliability of the operation of the furnace elements by reducing the degree of carbonization.

Способ осуществл ют следующим образом . - .. ; - . :; .. ..-:- ,- :The method is carried out as follows. - ..; -. :; .. ..-: -, -:

При проведении цементации, например в печи СШЦ-4.9/10, печь нагревают до 930- 950°С и подают в печное пространство углё- родсодержащее соединение и окислитель (например, керосин и воздух) так, что обрагWhen cementation is carried out, for example in the SShTs-4.9 / 10 furnace, the furnace is heated to 930–950 ° C and the carbon-containing compound and oxidizer (for example, kerosene and air) are fed into the furnace space so that

зуетс  атмосфера, котЬра :имёет необходимый по технологическбму процессу углеродный потенциал (У.П.)/ В прин той практике цементации он составл ет 1,15-1.35% С. При этом измер ют парциальное давление монооксида углерода. При снижении его соединени  до 34% в печное пространство дополнительно подают окислитель, например диоксид углерода (С02). В конкретном случае после достижени  температуры 940°С в печь СШЦ-4,9/10 подают керосин с расходом 16$,кап/мин. Через 1,6ч с момента подачи керосина в печь подают воздух, постепенно увеличива  его расход в течение 1ч до 1,7 м3/ч. После этого определ ютan atmosphere is present: kotra: it has the carbon potential necessary for the technological process (PP) / In the accepted practice of cementation it is 1.15-1.35% C. At the same time, the partial pressure of carbon monoxide is measured. By reducing its compound to 34%, an oxidizing agent, such as carbon dioxide (C02), is additionally fed into the furnace space. In the specific case, after reaching a temperature of 940 ° C, kerosene at a flow rate of $ 16 / drip / min is fed into the furnace SSC-4.9 / 10. After 1.6 hours from the moment of kerosene supply, air is supplied to the furnace, gradually increasing its consumption over 1 hour to 1.7 m3 / h. After that,

х|x |

го wgo w

ел юate yu

углеродный потенциал атмосферы печи и содержание СО и С02 (У.П. 0,73%С, СО 25,2%. С02 - 0,31%). Состав газа (СО, С02) определ ют хроматографом Газохром 3101 и системой АСГА-Ц1, а углеродный потенциал - методом фольги. Чтобы достичь необходимого значени  содержани  СО и % С, измен ют подачу воздуха 0,94 м3/ч, подав в печь дополнительно СОа в количестве 0,144 м3/ч. Результаты замеров спуст  1,0 ч после подачи CQ2 следующие: У.П. 0,85% С, СО 36,2%, С02 0,51%.the carbon potential of the furnace atmosphere and the content of CO and C02 (U. P. 0.73% C, CO 25.2%. CO2 - 0.31%). The composition of the gas (CO, C02) is determined by a Gazokhrom 3101 chromatograph and an ASGA-C1 system, and the carbon potential is determined by the foil method. In order to achieve the required content of CO and% C, an air supply of 0.94 m3 / h is changed by supplying additional COA to the furnace in an amount of 0.144 m3 / h. The results of the measurements after 1.0 h after the filing of CQ2 are as follows: 0.85% C, CO 36.2%, C02 0.51%.

Через4чУ.П. 1,17%С,СО 36,1%,С02 0,32%. Углеродный потенциал соответствует технологическому режиму цементации, а Рсо - благопри тному режиму работы нагревателей . В качестве нагревателей в печи использовались зигзагообразные нагрева- тели 0 5,5 мм из сплава X20H8QH.Through 4 HU.P. 1.17% C, CO 36.1%, C02 0.32%. The carbon potential corresponds to the technological mode of cementation, and Рсо - to the favorable operating mode of the heaters. Zigzag heaters of Ø 5.5 mm from alloy X20H8QH were used as heaters in the furnace.

Экспериментально установлено, что при содержании многооксида углерода в рабочей атмосфере печи в 25% (как в прототипе ) ресурс нагревателей составил 2850 ч, что свидетельствует о снижении надежности, а при 34% - 4650 ч, надежность нагревателей в этом случае гораздо выше благодар  снижению степени и скорости науглероживани  вследствие наличи  в данном случае на нагревател х защитной окисной пленки. Поэтому в качестве нижней границы устано- вили содержание монооксида углерода в 34%...It was established experimentally that when the content of carbon polyoxide in the working atmosphere of the furnace is 25% (as in the prototype), the heater resource was 2850 h, which indicates a decrease in reliability, and at 34% 4650 h, the reliability of the heaters in this case is much higher due to the lower degree and the carburization rate due to the presence in this case of protective oxide film heaters. Therefore, as the lower limit, carbon monoxide content was set at 34% ...

Эксперименталыно установлено, что при содержании монооксида углерода в 70% ресурс нагревателей составил 4700 ч. Но при содержании монооксида углерода больше чем 70%, например 75%, наблюдалось снижение скорости науглероживани  изделий за счет разного уменьшени  коэффициента массопереноса углерода в ме- талл, что крайне нежелательно, так как снижаетс  производительность пррцесса.Experimentally, it was found that with a carbon monoxide content of 70%, the heater resource was 4,700 hours. But with a carbon monoxide content of more than 70%, for example 75%, a decrease in the carbonization rate of products was observed due to different decreases in the mass transfer coefficient of carbon to metal, which is extremely undesirable because the performance of the process is reduced.

В св зи с этим за верхнюю грайицу было прин то содержание монооксида углерода в 70% хот  ресурс нагревателей, а следовательно, и надежность даже повысились (ресурс составил 4750ч). Оптимальный режим способа эксплуатации цементационной печи наблюдалс  при Рсо 40% и ресурс нагревателей составил 4670 ч.In this connection, carbon monoxide content in 70% hot heater life and, consequently, reliability even increased (the resource amounted to 4750 h) was taken over the upper boundary. The optimal mode of operation of the cementing furnace was observed at Rso 40% and the resource of heaters was 4670 hours.

Ввод дополнительного количества окислител  кислорода и/или соединени  углерода с кислородом, и/или соединени  углерода с кислородом и водородом, у которых как на 1 атом углерода, так и на 1 атом кислорода приходитс  1-3,5 атома водорода , осуществл ют с одновременным уменьшением подачи основного окислител  таким образом, чтобы значение углеродного потенциала оставалось неизменным. Entering an additional amount of the oxidizing agent oxygen and / or the combination of carbon with oxygen, and / or the combination of carbon with oxygen and hydrogen, in which both 1-3 carbon atoms and 1 oxygen atom have 1-3.5 hydrogen atoms, is carried out simultaneously a decrease in the supply of the main oxidant in such a way that the value of the carbon potential remains unchanged.

Например, в качестве углеводорода - керосин, в качестве окислител  - воздух С1бНз4+ 8(02 + 3,76N2) + 17Н2 + 30IM2For example, kerosene as a hydrocarbon, air С1bНз4 + 8 (02 + 3,76N2) + 17Н2 + 30IM2 as an oxidizing agent

(D(D

Рсо «25%Rso "25%

В качестве дополнительного окислител  используетс  С02C02 is used as an additional oxidizing agent.

CieH34 + 5(02 + 3,76N2) + 6С02 :22СО + +17H2+18N2(2)CieH34 + 5 (02 + 3.76N2) + 6C02: 22CO + + 17H2 + 18N2 (2)

Рсо « 38%.Rso "38%.

Уменьшив подачу кислорода в составе воздуха на 3 г - моль, увеличили подачу дополнительного окислител  С02 на 6 г - моль. Конверси  углеводородов указанными окислител ми протекает не абсолютно одинаково, но эти незначительные отклонени  устран ютс  регулированием по основному окислителю, что можно осуществить, например при регулировании углеродногоBy reducing the oxygen supply in the composition of the air by 3 g - mol, they increased the supply of additional oxidizer C02 by 6 g - mol. The conversion of hydrocarbons by these oxidizing agents is not exactly the same, but these minor deviations are eliminated by regulation on the main oxidizer, which can be done, for example, by regulating carbon dioxide.

(СО)2 потенциала по соотношению Vr При (CO) 2 potential according to the ratio Vr When

(СО}2 сто нном С - потенциал п также долv v J2(CO} 2 Standing C - potential n also must be v v J2

жен быть без изменений. Плавно уменьша  подачу одного окислител  и увеличива  подачу дополнительного, не измен емwives be unchanged. Smoothly reducing the flow of one oxidant and increasing the flow of additional, do not change

значение V Q и соответственно углеродный потенциал. В случае.регулировки вручную предварительно оцениваетс  пропорци , в которой уменьшают подачу одного и увеличивают подачу другого о.кис- лител . Если, например, в качестве дополнительного окислител  использовать кислородthe value of V Q and, accordingly, the carbon potential. In the case of manual adjustment, the proportions are preliminarily estimated in which the supply of one is reduced and the supply of another acidic is increased. If, for example, oxygen is used as an additional oxidizing agent

С1бНз4 + 3(02 + 3,76N2) + 502 ±16СО + +17H2+11N2, .(3).C1bN3 + 3 (02 + 3.76N2) + 502 ± 16CO + + 17H2 + 11N2, (3).

то при подаче 5 г-моль кислорода уменьшают подачу кислорода в воздухе на 5 г-моль (уменьшение подачи воздуха составл ет 24 г-моль).when 5 g-mol of oxygen is supplied, the oxygen supply in the air is reduced by 5 g-mol (the reduction of the air supply is 24 g-mol).

. При реакции (3) изменени  по кислороду пропорциональны, при реакции (2) одного окислител  (CCJ2) подают в 2 раза больше, чем уменьшаем кислород в другом окисли - теле. . :- v; . . -.. In reaction (3), changes in oxygen are proportional; in reaction (2), one oxidant (CCJ2) is fed 2 times more than reducing oxygen in the other oxide, the body. . : - v; . . -.

Пример использовани  кислорода показан в реакции (3), пример использовани  соединени  углерода с кислородом приведен в реакции (2).An example of using oxygen is shown in reaction (3), an example of using a compound of carbon with oxygen is given in reaction (2).

В качестве окислител  используютс  соединени  углерода с кислородом и водородом , муравьина  кислота (СН202)As an oxidizing agent, carbon compounds with oxygen and hydrogen, formic acid (CH202) are used.

С1бНз4 + СН202 32CO + 33H2(4)С1бНз4 + СН202 32CO + 33H2 (4)

Рсо 47%Rso 47%

У муравьиной кислоты на 1 атом углерода приходитс  2 атома водорода, а на 1 атом кислорода - 1 атом водорода.For formic acid, there are 2 hydrogen atoms per 1 carbon atom, and 1 hydrogen atom per 1 oxygen atom.

Рсо свободно регулируетс  изменением количества подаваемого дополнительно окислител , например, как в (2).Pcd is freely controlled by varying the amount of additionally oxidizing agent, for example, as in (2).

Можно использовать и смеси перечисленных окислителей, например, С1бНз4 + 40а + 4С02 + 4СНа02 2 24СО + +21Н2 (5) You can also use mixtures of the listed oxidizing agents, for example, С1бНз3 + 40а + 4С02 + 4СНа02 2 24СО + + 21Н2 (5)

Рсо 53%Rso 53%

Добавл   подобную смесь, легко увеличить содержание СО в печи, например,By adding a similar mixture, it is easy to increase the CO content in the furnace, for example,

С1бНз4 + 5(02 + 3.76N2) + 02 + 2С02 + 2СН202 -&Ј 20СО + 17Н2+ 19N2(6) С1бНз4 + 5 (02 + 3.76N2) + 02 + 2С02 + 2СН202 - & 20СО + 17Н2 + 19N2 (6)

Рсо 36%Rso 36%

Если использовать в качестве окислител  соединени , у которых на один атом кис- лорода или углерода приход тс  более 3,5 атомов водорода, то добитьс  содержани  монооксида в атмосфере более 34% невозможно .If compounds with more than 3.5 hydrogen atoms per atom of oxygen or carbon as an oxidizing agent are used as an oxidizing agent, then it is impossible to achieve a monoxide content in the atmosphere of more than 34%.

Например, если в качестве дополнительного вещества, подаваемого в печное пространство, вз ть метанол СНзОН,у кото- рого как на 1 атом углерода, так и на 1 атом водорода приходитс  4 атома водорода, то СНзОН Ј СО + 2Н2(7)For example, if methanol CH3OH is taken as an additional substance fed into the furnace space, from which there are 4 hydrogen atoms per 1 carbon atom and 1 hydrogen atom, then CH3 OH2CO2H2 (7)

Рсо 0,33 (33%)Рсо 0,33 (33%)

И сколько бы не вводили дополнительно вещества, парциальное давление СО более 33% не подыметс . .And no matter how much additional substances are injected, a partial pressure of CO of more than 33% will not rise. .

Поэтому количество атомов водорода, приход щегос  на 1 атом углерода или кислорода , более 3,5 Нежелательно.Therefore, the number of hydrogen atoms arriving at 1 carbon or oxygen atom is more than 3.5 undesirable.

Чем меньше атомов водорода приходитс  на один атом углерода или кислорода, тем меньше надо вещества дл  восстановлени  значени  Рсо до необходимых пределов , но поскольку соединений с отношением водорода к кислороду или углероду меньшим чем 1 нам неизвестно, то нижнюю границу отношени  прин ли равной 1.The fewer hydrogen atoms per carbon or oxygen atom, the less substance is needed to restore the Pc value to the required limits, but since compounds with the ratio of hydrogen to oxygen or carbon less than 1 are unknown to us, the lower limit of the ratio was equal to 1.

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет значительно увеличить надежность нагревательных элементов за счет уменьшени  скорости и степени их науглероживани .Thus, the proposed method allows to significantly increase the reliability of the heating elements by reducing the speed and degree of their carburization.

Осуществление способа не требует дефицитных и дорогих приборов и может быть довольно просто осуществлено.The implementation of the method does not require scarce and expensive devices and can be quite simply implemented.

Способ может примен тьс  в любых шахтных и камерных цементационных печах . Осуществление предлагаемого способа не требует дорогих и дефицитных материалов .The method can be applied in any shaft and chamber grouting furnaces. The implementation of the proposed method does not require expensive and scarce materials.

Claims (1)

Формула изобретени  Способ эксплуатации цементационной печи с контролируемой атмосферой, включающий нагрев до рабочей температуры, подачу в печное пространство углеводород- и азотсодержащих соединений и окислител , например воздух, воду, кислород, с образованием монооксида углерода, водорода и азота и поддержание заданного значени  углеродного потенциала изменением расхода этих окислителей, о т л и ч а- ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  надежности работы элементов печи путем снижени  степени их науглероживани , измер ют содержание монооксида углерода в печной атмосфере и поддерживают его содержание в пределах 34-70% путем подачи дополнительного окислител , содержащего кислород и/или соединени  углерод с кислородом и/или соединени  углерода с кислородом , у которых как на 1 атом углерода, так и на 1 атом кислорода приводитс  1-3,5 атома водорода.The Invention Method for Operating a Cementing Furnace with a Controlled Atmosphere, including heating to operating temperature, supplying hydrocarbon and nitrogen containing compounds and an oxidizing agent to the furnace space, such as air, water, oxygen, to form carbon monoxide, hydrogen and nitrogen, and maintaining a given carbon potential by changing the consumption of these oxidizing agents, o tl and h aa yu, and so that, in order to increase the reliability of operation of the furnace elements by reducing the degree of their carburization, the content of e carbon monoxide in the furnace atmosphere and maintain its content in the range of 34-70% by filing an additional oxidizing agent containing oxygen and / or carbon-oxygen compounds and / or carbon-oxygen compounds, which have both 1 carbon atom and 1 an oxygen atom is 1-3.5 hydrogen atoms. Редактор А.ДолиничEditor A.Dolinich Техред М.МоргенталTehred M. Morgenthal Заказ 1044ТиражПодписноеOrder 1044 Circulation: Subscription ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., 4/5VNIIPI State Committee for Inventions and Discoveries at the State Committee on Science and Technology of the USSR 113035, Moscow, Zh-35, 4/5 Raushsk nab. Корректор М.МаксимишинецProofreader M.Maksimishinets
SU894772340A 1989-12-22 1989-12-22 Method of operation of a controlled atmosphere carburizing electric furnace SU1723152A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894772340A SU1723152A1 (en) 1989-12-22 1989-12-22 Method of operation of a controlled atmosphere carburizing electric furnace

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894772340A SU1723152A1 (en) 1989-12-22 1989-12-22 Method of operation of a controlled atmosphere carburizing electric furnace

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1723152A1 true SU1723152A1 (en) 1992-03-30

Family

ID=21486287

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894772340A SU1723152A1 (en) 1989-12-22 1989-12-22 Method of operation of a controlled atmosphere carburizing electric furnace

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1723152A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111020141A (en) * 2019-12-03 2020-04-17 上海丰东热处理工程有限公司 Atmosphere-controllable heat treatment processing technology

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Козловский И.С. Химико-термическа обработка шестерен, М., 1970, с.34-47. Тельнюк Ю.Н., Журенков П.М., Левин A.M., Маталыго Г.Е. О вли нии вида углеводородного сырь дл контролируемых атмосфер на стойкость нагревательных элементов, М.: Электротехническа промышленность, сер. Электротерми , 1983, вьт.9,4-6. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111020141A (en) * 2019-12-03 2020-04-17 上海丰东热处理工程有限公司 Atmosphere-controllable heat treatment processing technology

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4512821A (en) Method for metal treatment using a fluidized bed
RU2036976C1 (en) Steel pieces thermal or thermochemical treatment method and apparatus for benefication of steel pieces surface areas with carbon
KR850001289B1 (en) Process for carburizing ferrous metals
US6207609B1 (en) Method of forming molybdenum carbide catalyst
CN1126173A (en) Process and apparatus for producing heat treatment atmospheres
ES478842A1 (en) Method and apparatus for the control of the carbon level of a gas mixture reacting in a furnace chamber
SU1723152A1 (en) Method of operation of a controlled atmosphere carburizing electric furnace
SU1261567A3 (en) Method of controlling carburizing atmosphere in furnace
KR850001012B1 (en) Steel carburizing process utilizing atmospheres generated from nitrozenethanol based mixtures
US6106636A (en) Method and apparatus for controlling the atmosphere in a heat treatment furnace
US5344509A (en) Process for prevent the formation of adhesives when annealing steel band
EP0024106B1 (en) Method of heat treating ferrous workpieces
US6051078A (en) Method and apparatus for controlling the atmosphere in heat treatment furnace
CZ197695A3 (en) Heat treatment, particularly carburization of metal workpieces
ITMI942516A1 (en) PROCEDURE FOR THE HOT TREATMENT OF PIECES WITH TREATMENT GAS
US3191435A (en) Production of hot gaseous streams and use of such streams in aerodynamic testing
US5827375A (en) Process for carburizing ferrous metal parts
SU1225866A1 (en) Method of regulating chemical and heat treatment of steel articles
SU739130A1 (en) Method of carburisation process control
EP0063655A1 (en) Process for carburizing ferrous metals
US1988929A (en) Metallurgical furnace gas and method of controlling composition
JPS6318647B2 (en)
GB2106546A (en) Method and apparatus for controlling the atmosphere in a carburizing furnace utilizing a cascaded valving system
SU827143A1 (en) Method of firing ammonia oxidation grate
JPS6053744B2 (en) Gas carburizing method using nitrogen, organic liquid, and hydrocarbon