Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Полезные статьи -> Обработка металлов -> Термообработка -> Термообработка в кипящем слое -> Цементация в кипящем слое -> Цементация в кипящем слое

Цементация в кипящем слое

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3 

затора, его активность ухудшается, в результате чего в газе наряду с высокими концентрациями СО и Н2 остается еще достаточно большое количество СН4. Если бы все реакции прошли до равновесия, то активность газа аг равнялась бы единице даже при ав < ас.

Поскольку отечественная промышленность не выпускает мелкодисперсного никелевого катализатора, представляется заманчивым использовать товарный катализатор ГИАП-3. К сожалению, при ав > ас углеродный потенциал получается, естественно, слишком низким, а при ав < ас сколь-нибудь длительная эксплуатация катализатора невозможна из-за разрушения его выделяющейся сажей. Правда, в работе приведены экспериментальные результаты, полученные на установке, по разработанной нами методике сжигания газа в активной насадке, в соответствии с которыми при 950° С и ав = 0,2 на пропан-бутане за 2 ч образуется науглероженный слой толщиной 1,2 мм (сталь 18ХГТ). Состав газа (0,6% СО2; 20,6% СО; 4,9% СН4; 25,5% Н3 и 0,5% 02) был близок к составу газа, полученного автором ранее с В. А. Антифеевым в кипящем слое без катализатора и несколько отличался от равновесного. Это наводит на мысль, что катализатор довольно быстро дезактивировался и практически не влиял на процесс. Не удивительно поэтому, что данные о цементации с применением катализатора совпадают с результатами, полученными нами, выполненной без катализатора.

Одним из путей существенного повышения углеродного потенциала среды без разрушения катализатора является получение эндогаза в насадке из ГИАП-3 при ав > ас и добавка к этому эндогазу сырого природного газа. При этом эндогаз может быть произведен либо в отдельном эндогенераторе, либо эти процессы можно совместить в одном агрегате.

Bидно, что даже при высоте слоя катализатора 100 мм и объемом напряжений на катализатор 0,8 1/с экспериментальные значения активности выходящего из насадки эндогаза достаточно близки к активностям равновесных продуктов, особенно

при 930° С, поскольку насадка, не позволяя образоваться крупным пузырям, значительно интенсифицирует процессы тепло- и массообмена в слое. Попутно заметим, что активность среды остается практически постоянной по всей высоте кипящего слоя почти вплоть до зоны вторичного дутья. Как следует из рис. 44, активность среды существенно уменьшается с увеличением ав, поэтому чем больше значение ав в газо-воздушной смеси, из которой образуется эндогаз, тем большее количество метана нужно добавить, чтобы получить высокие значения аг.

Добавка метана в эндогаз увеличивает углеродную активность цементирующей среды аг, поскольку при этом увеличивается ам. Этот эффект может быть заметным, несмотря на низкие значения BМ, поскольку при большом содержании метана в газе ам > ан. Кроме того, взаимодействуя с С02 и Н30, метан уменьшает их концентрации, увеличивая содержание СО и Н2, что увеличивает ас и ан, а следовательно, и аг. С другой стороны, увеличение концентрации СН4 приводит к уменьшению концентраций основных науглероживающих компонентов СО и Н2, что вызывает снижение коэффициента массоотдачи B, особенно существенное при больших концентрациях метана. В пределе в чистом метане, как уже указывалось, цементация протекает весьма медленно. Таким образом, глубина диффузионной зоны и поверхностная концентрация углерода будут максимальными при определенной оптимальной добавке метана, величина которой зависит от конкретных условий. Этот факт хорошо известен из практики работы цементационных печей.

Иногда указывают, что повышенное содержание метана может приводить к образованию сажи на поверхности цементируемых изделий, затрудняющей диффузию активного углерода к ней. Прямые экспериментальные данные, подтверждающие это положение, нам не известны. Действительно, пламя, появляющееся на деталях при их извлечении из цементационных печей, говорит, по-видимому, о наличии сажи на поверхности. С другой стороны, выделение на поверхности металла свободного графита, активность которого с учетом поверхностной энергии небольших зародышей превышает единицу, маловероятно, если активность растворенного в металле углерода меньше единицы. Это объясняется тем, что углерод будет стремиться в металл, где он имеет меньшее значение химического потенциала. Вероятнее всего сажа начинает выделяться на поверхности лишь после достижения в металле концентрации углерода, превышающей предел растворимости, т. е. с началом образования карбидов. Отсутствие «засаживания» тонкой фольги при условии, что концентрация углерода в ней не превышает предела растворимости, если даже ам > 1, экспериментально подтверждено.

С другой стороны, при весьма высоких концентрациях СН4 не исключено образование частиц сажи в объеме газа. Возникнув, они могут прилипать к поверхности и служить центрами дальней

шего сажеобразования, в результате чего образуется слой сажи. Этот вопрос требует более тщательного изучения.

Процесс цементации при подмешивании природного газа в продукты неполного сгорания, выходящие из активной насадки, расположенной в том же агрегате, описан автором совместно с Т. А. Пумпянской и В. А. Винокуровым.

Цементацию образцов и изделий в садках массой до 30 кг проводили при двухступенчатом сжигании природного газа в печи с кипящим слоем корунда 0,25 мм, построенной на базе установки ОКБ-724А. В газогенератор установки вставлена стальная камера нагрева диаметром 360 мм с расширителем в верхней части. Внизу камеры нагрева сделано устройство для подвода газовоздушной смеси, включающее в себя газораспределительную решетку колпачкового типа и кассету с катализатором ГИАП-3. Над кассетой расположен узел для добавки сырого природного газа и в верхней части камеры - устройство для подачи вторичного дутья. Высота засыпки корунда над катализатором в неожиженном состоянии составляла 600 мм.

Коэффициент расхода воздуха ав, подаваемого под решетку, поддерживали автоматически регулятором РУ-4-16А с импульсом от кислородомера МГК-348 на тракте подвода газо-воздушной смеси в печь. Условный (при аг > 1) углеродный потенциал атмосферы оценивали химическим анализом фольги из стали 10 толщиной 0,2 мм, выдержанной в течение 1 ч при температуре цементации.

Состав газов, выходящих из активной насадки (без добавки), в диапазоне ав = 0,20-0,98 и tK.с = 900-970оС практически совпадал с термодинамически равновесным. Углеродный потенциал этих газов резко возрастает при ав <0,3.

В этих атмосферах проводили при 950° С в течение 1,5 ч цементацию образцов из сталей 10, 20, 12ХН3А, 18Х2Н4ВА и 40Х1НВА. Естественно, что чем больше содержание углерода в сталях, тем при меньших коэффициентах расхода воздуха они начинают науглероживаться. Так, поверхность сталей 10 и 12ХНЗА науглероживается при ав < 0, 27, сталей 18Х2Н4ВА и 20 -при ав< 0,26, стали 40Х1НВА -при aв <0,25.

Результаты цементации сталей в течение 1,5 ч приведены. Атмосфера в рабочей зоне состояла из 1-3% СН4; 18- 19% СО; 36-38% Н2; 0,1-0,5% С02, остальное N2 (на сухой газ). Влагосодержание не измерялось. Содержание углерода в фольге 0,62-0,74%.

Как видно, содержание углерода, которого удается достичь в поверхностных слоях толщиной 0,2 мм образцов диаметром 40 мм, составляет 0,50-0,56%, что недостаточно для нормального насыщения слоя. Достигаемая при этом глубина науглероживания в кипящем слое выше, чем получается при обычной газовой цементации при 950° С за 1,5 ч. Снижение ав ниже 0,25-0,26 для природного газа недопустимо по указанным выше причинам.

С целью создания более высокого углеродного потенциала в кипящем слое было решено в равновесные атмосферы при ав = = 0,26-0,29 вводить дополнительно через специальное устройство сырой природный газ под кипящий слой, не пропуская его через катализатор.

Результаты цементации, полученные металлографическим анализом, методом измерения микротвердости по сечению цементированного слоя от поверхности к центру и послойным химическим анализом приведены. В последнем случае с образцов диаметром 40 и длиной 100 мм на токарном станке снимали стружку через 0,2 мм по восемь слоев с каждого образца и определяли содержание углерода в каждом слое. За глубину цементированного слоя принимали расстояние от поверхности до слоя с концентрацией 0,35% С.

При увеличении добавки сырого природного газа до 20% концентрация углерода на поверхности образцов, насыщенность и глубина слоя возрастают, дальнейшее увеличение добавки природного газа приводит к понижению поверхностной концентрации углерода, насыщенности и глубины слоя.

При добавках 15-25% газа-карбюризатора содержание углерода в поверхностном слое составляет 0,95-1,15% С, что является оптимальным для цементируемых деталей. Распределение углерода по сечению слоев во всех случаях плавное. Данные микротвердости и послойного анализа хорошо совпадают.

Скорость насыщения в кипящем слое с добавками газа высокая: 1,0-1,2 мм за 1,5 ч при 950° С.

Структура поверхности и сердцевины сталей 12ХН3А и 18Х2Н4ВА мелкозернистая. Цементированный слой состоит из мелко-игольчатого мартенсита и остаточного аустенита. Карбиды мелкие, равномерно распределенные, соответствуют первому-второму баллу шкалы структур карбидов, разработанной Министерством тяжелого, транспортного и энергетического машиностроения СССР.

С введением добавки газа-карбюризатора появилась возможность менее жесткого регулирования ав. Изменение ав в пределах 0,26-0,29 и, естественно, содержания кислорода в исходной газовоздушной смеси 15,0-15,5% практически не влияет на содержание углерода в фольге-«свидетеле» и состав газа при оптимальной

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3 

Автор: Администрация   Общая оценка статьи:    Опубликовано: 2012.05.21   

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

18:19 Рулон нержавеющий 12Х17 аналог (AISI 430)

18:18 Рулон нержавеющий 12Х18Н10Т аналог (AISI 321)

18:16 Рулон нержавеющий 08Х18Н10 аналог (AISI 304)

18:15 Рулон нержавеющий 12Х15Г9НД аналог (AISI 201)

18:14 Рулон нержавеющий AISI 430

18:13 Рулон нержавеющий AISI 321

18:12 Рулон нержавеющий AISI 304

18:11 Рулон нержавеющий AISI 201

11:38 Услуги ООО ”РОСТМЕХ”: 3д фрезеровка алюминия и меди для РЭА

05:13 Круг г/к сталь пружинная 60С2ХФА

НОВОСТИ

17 Декабря 2017 17:16
Мотоцикл с паровым двигателем

17 Декабря 2017 17:02
”ПГК” увеличила погрузку в границах Приволжской железной дороги почти на четверть

17 Декабря 2017 16:41
Тайваньский экспорт стальных двутавров в ноябре вырос на 61%

17 Декабря 2017 15:10
”ОЭВРЗ” передал Петербургскому метрополитену последний из четырех вагонов-электровозов

17 Декабря 2017 14:16
Латиноамериканский импорт стали из Китая за 10 месяцев упал на 7%

17 Декабря 2017 13:46
”Забайкалстальинвест” продолжает искать технологию извлечения титана на Чинейском

НОВЫЕ СТАТЬИ

Некоторые аспекты выбора квартир

Социальный трейдинг: за и против

Сальники и компенсационные устройства

Косилки для травы - виды и особенности

Марокканская и другие виды декоративных штукатурок в интерьере

Бытовки металлические и блок контейнеры - выбор для различных нужд

Выбор квартир - некоторые особенности

Офшорная компания - некоторые особенности и аспекты работы

Характеристика материалов для производства мебели

Основные и дополнительные изыскания для строительства

Штукатурная станция – для чего применяют?

Конденсат на трубах холодной воды. Что делать в случае возникновения конденсата?

Способы поиска скрытых течей в подземных водопроводах

Сейфы уничтожающие содержимое AG Blackjack

Алюминиевые композитные панели

Лист нержавеющий AISI 409 - особенности марки и применение

Характеристики и общие особенности марки стали 40Х13

Свойства и особенности применения проката из нержавейки марки 20Х13

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Компания "Русский металл" предлагает изготовление металлоконструкций.

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2017 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.