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一種滲碳方法:將工藝氣體催化再生后,再送回熱處理爐中

一種滲碳方法:將工藝氣體催化再生后,再送回熱處理爐中

將工藝氣體催化再生后,再送回熱處理爐中,滲碳淬火爐的工藝氣體消耗量可節省高達90%。即工藝氣體消耗近于零的氣體滲碳法——HybirdCarb。現已應用于實際熱處理生產。


1.常規氣體滲碳方法缺點

常規氣體滲碳方法應稱為“換氣滲碳”,也就是說這種方法要向爐內不斷通入一定量的保護氣氛,再從排氣口排出燒掉。這種方法的缺點之一是保護氣氛燃燒導致的熱損耗大;二是排氣口燒掉的氣氛要通入新的保護氣補充。


連續換氣的載氣一般從爐子的淬火室排除燒掉,這就導致碳的利用率極低。比如由載氣和冨化氣通入爐內的碳為100g,而實際滲入工件表面的碳只有2g,即2%,也就是說98%是碳流經爐子最后在排氣口白白地燒掉了。


2.一種全新的滲碳方法——HybridCarb滲碳法

1Ipsen公司研發的新的滲碳方法,其工藝特點之一是,保護氣氛不會以廢氣的形式燒掉,而是由氣氛循環系統將廢氣經過一個中間調節室(準備室),低碳勢氣氛在這里通過添加極少量富化氣(如天然氣)使碳勢升高到所需值(降低碳勢采用加入空氣的方式),再送回加熱室內滲碳使用,見圖1

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1  再生單元與滲碳爐連接簡圖

 

2)工業應用及其效果。圖2RTQ-17多用爐和再生單元實例。典型的RTQ-17多用爐的裝料實例為:裝爐量2t,滲碳層深度2.5mm

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2  RTQ-17爐相連的再生單元


3RTQ-17多用爐的工藝曲線,其溫度、碳勢及CO值與常規的吸熱式氣氛滲碳無差異。32.5h的工藝周期對2.5mm的滲層來說也在正常范圍內。

圖片

3  2t的爐料及2.5mm滲層深度打印出的工藝曲線


可以看出,盡管在整個工藝過程中長時間沒有排氣燒掉,所處理的工件無大的差異。在32.5h的處理周期中,其中29h無排氣,也就是說89%的時間都是由氣氛再生系統在工作,從而節省了大量的氣體。


同時,滲碳結果如表面含碳量、碳濃度梯度、滲碳層深度、有效硬化層深度、表面硬度以及顯微組織都與設定值相同。


再生系統最大的優點是省氣。在整個32.5h的工藝過程中僅消耗了19.76m3天然氣用于排氣階段的載氣制備以及再生階段維持爐壓;此外用于爐內碳勢控制在整個工藝過程中消耗了3.9m3天然氣作為冨化氣,這樣整個工藝周期共消耗了23.66m3的天然氣。見表1。

1  滲層深2.5mm采用再生法所消耗的天然氣

工藝時間/h

再生室消耗量/m3

爐子消耗量/m3

總消耗量/m3

32.5

19.76

3.9

23.66

若采用吸熱式氣氛,則載氣消耗約18.8m3/h32.5h共消耗611m3的吸熱式氣氛,制備這些吸熱式氣氛以及冨化氣的消耗總共約154.4m3的天然氣。也就是說相當于再生法耗量的6倍,或者說對這種深層的滲碳周期再生法可節約84.7%的工藝氣體。


2匯總了不同裝爐量、不同層深的滲碳及光亮淬火工藝的氣體消耗數據。從表2中可以看出,與吸熱式氣氛相比,對滲碳來說工藝氣體可以節省80%~90%;對于象光亮淬火這樣極短的熱處理周期,工藝氣體也可節省75%左右。

2  TQ/RTQ-17爐中不同裝爐量、不同工藝的天然氣耗量

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來源:機械工業出版社


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