Способ подачи ингредиентов при химико-термической обработке

Способ подачи ингредиентов при химико-термической обработке

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения: способ включает подачу ингредиентов в реторту печи в процессе химико-термической обработки путем капсулирования последних и введения их в рабочий объем печи в капсулах. На конкретных примерах показаны механизмы вскрытия оболочек капсул под действием рабочих температур процесса упрочнения. Приведены возможные материалы оболочек капсул. Показаны преимущества данного способа по сравнению с существующими. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s С 23 С 8/69

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

:."ЯД

А ф (21) 4870051/02 (22) 01.10.90 (46) 07.05.93. Бюл. ¹ 17 (71) Ивановский государственный университет им, Первого в России Иваново-Вознесенского общегородского Совета рабочих депутатов (72) А. Г. Наумов, В. Н. Латышев, В, А, Годлевский, Ю. К. Котков и Н, M. Оношин (73) Ивановский государственный университет (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1504284, кл. С 23 С 8/30, 1989.

Авторское свидетельство СССР № 1481264, кл. С 23 С 8/32, 1989, Авторское свидетельство СССР

¹ 1482976, кл. С 23 С 8/22, 1989.

Изобретение относится к металлургии, в частности, к химико-термической обработке, а именно — к процессам газовой нитроцементации.

Целью изобретения является разработка способа подачи ингредиентов с большим содержанием углерода и азота для повышения эффективности процесса насыщения; упрощения способа путем использования твердофазных компонентов(карбамид. желтая кровяная соль и т.д.); введение дополнительных элементов на любой стадии химико-термической обработки, Поставленная цель достигается тем, что определенные количества (порции) ингредиентов вводят в реторту печи в течение процесса насыщения периодически в капсу(54) СПОСОБ ПОДАЧИ ИНГРЕДИЕНТОВ

ПРИ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ (57) Сущность изобретения: способ включает подачу ингредиентов в реторту печи в процессе химико-термической обработки путем капсулирования последних и введения их в рабочий объем печи в капсулах. На конкретных примерах показаны механизмы вскрытия оболочек капсул под действием рабочих температур процесса упрочнения, Приведены возможные материалы оболочек капсул. Показаны преимущества данного способа по сравнению с существующими, 1 табл, ! лах, т.е. окруженные оболочкой, изготовленной из другого материала, размер капсул ОО может варьироваться в широких пределах и зависит от конкретных условий проведения процесса химико-термической обработки и Q, конструктивных особенностей установки О,, для реализации этого процесса, Попадая в реторту печи, капсула под термическим воздействием вскрывается и, находящееся в ней вещество, попадает 8 рабочий обьем реторты, где происходит его диссоциация. В 14д зависимости от температуры плавления вещества, из которого изготовлена капсула, вскрытие последней в реторте печи может осуществляться: — вследствие расплавления оболочки капсулы, если температура ее плавления меньше рабочей температуры процесса;

1S14664

55 — вследствие механического разрушения капсулы в результате резкого увеличения внутреннего давления в ней, причиной которого является начавшаяся диссоциация ингоедиента, если температура плавления материала капсулы больше температуры в реторте печи; — вследствие совместного действия вышеуказанныхых механизмов.

Материал оболочки капсулы выбирается таким, чтобы при его нагревании выделяющиеся из этого материала составляющие (если это происходит) не привносили в насыщающую атмосферу реторты печи элементов, ухудшающих диффузионные процессы и качество упрочненного слоя, 8 соответствии с этим, в качестве материалов оболочек капсул при проведении процессов нитроцементация использовались полиакрилонитрил, прессованный графит и сплав цинк-алюминий-медь, что наглядно демонстрирует процессы вскрытия капсул по описанным механизмам, Имея высокую температуру диссоциации, много большую температуры процесса нитроцементации, графитовая оболочка вскрывается в результате его разрыва при увеличении внутреннего давления в ней.

Кроме того, графит оболочки капсулы при температурах выше 400 С окисляется пригутствующим в насыщающей атмосфере кислородом с образованием двуокиси углерода СО2 причем окисление ускоряется в присутствии железа, ванадия и других металлов. Наличие в реторте печи атомарного азота при его взаимодействии с графитом также приводит к образованию соединений типа С2М2. При высокотемпературных процессах нитроцементации, когда рабочая температура выше 800 С, наличие в атмосфере азота и водорода при их взаимодействии с графитовой оболочкой способствует образованию синильной кислоты НС. Таким образом, графитовая оболочка капсулы играет роль не только "контейнера" для введения ингредиентов в реторту печи, но и выступает как дополнительный источник углерода.

Полиакрилонитрил имеет температуру размягчения порядка 230 С. В результате этого вскрытие оболочки капсулы происходит за счет ее размягчения и разрыва силами увеличивающегося внутреннего давления в рабочем объеме реторты печи, Особенностью данного материала оболочки капсулы является то, что при температурах близких к температурам его размягчения он выделяет углерод, азот и водород, т,е. так же способствует повышению активности насыщающей атмосферы.

В качестве оболочек капсул можно использовать также легкоплавкие металлы и их сплавы, такие, например, как свинец (327 С), олово (232 С), сплавы цинк-алюминий-медь (порядка 400 С) и другие. Попадая в реторту печи с температурой выше 400 С оболочка капсулы, изготовленная из легкоплавкого металла, расплавляется, в результате чего соединение, заключенное в ней и содержащее необходимые элементы для проведения процесса упрочнения, попадает в рабочее пространство печи, Примеры предлагаемого способа подачи ингредиентов.

Обрабатываемое изделие помещают в реторту, изготовленную из нержавеющей стали, предварительно нагретую до требуемой температуры процесса, и герметически закрывают. Производят продувку реторты инертным газом (в данном случае аргоном).

Затем начинают подавать с требуемой периодичностью капсулы с ингредиентами, Выдерживают упрочняемое изделие в насыщающей атмосфере требуемое время и прекращают подачу капсул. Повторно продувают реторту инертным газом и извлекают из печи обработанное изделие.

Параметры процессов: объем реторты

0,0037 м, температура процесса 510530 С, время процесса 60 мин., карбамид подавался в реторту в капсулах из расчета

100 грамм карбамида в час.

Величина и микротвердость упрочненного слоя регистрировались на образцах быстрорежущей стали Р6М5. Размер образцов 10х10х4 мм.

Результаты исследований приведены в таблице.

Значения глубины слоя и его микротвердости при использовании в качестве материала капсул графита и полиакрилонитрила близки к приведенным в таблице, Предлагаемый способ подачи ингредиентов при химико-термической обработке позволяет активизировать процесс насыщения в результате возможности применения в качестве ингредиентов процесса насыщения веществ, имеющих в своем составе большое количество азота и углерода, что позволяет использовать их вместо применяемых в настоящее время газовых и жидкостных компонентов. Использование капсул позволило значительно упростить установку для химико-термической обработки и улучшить условия труда на ней. Использование капсул дает возможность испольэовать как твердофазные, так и ингредиенты, имеющие иное агрегатное состояние.

1814664

Микротвердость, Способ подачи инг е иентов

Величина слоя, мкм

Прототип

Мочевина транспортируется в реторту печи через трубку сжатым воздухом. Воздух подается из расчета 6 м /ч импульсами через

1000 -- 1050

14 — 18 контейнер вместе с упрочняемыми образцами из расчета 0,3 г/см пло1100 — 1150

8 — 12

1150 — 1200

22 — 27

Составитель Г.Дудик

Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор Е.Папп

Редактор Л.Волкова

Заказ 1841 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Ф ормула. и зоб ретен и я

Способ подачи ингредиентов при химико-термической обработке, включающий подачу в реторту печи насыщающих компонентов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и упрощения каждые 10 с в течение 0,8 с при избыточном давлении 0,5 атм

Базовый оъект

Насыщение проводилось в среде разложения отходов аминопластов, загруженных в в специальный щади образца

П редлагаемый способ

Карбамид подавался в реторту в капсулах, из расчета 100 г карбамиа в час способа. подачу компонентов осуществляют периодически в капсулах в течение процесса насыщения, причем капсулы выполнены из материала, который вскрыва5 ется B печи под воздействием рабочих температур.