Способ измерения потенциала углерода атмосферы для химико- термической обработки металлов

Способ измерения потенциала углерода атмосферы для химико- термической обработки металлов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1, к

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (»>536253

СОюз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 23.05.75 (21) 2136179/02 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25.11.76. Бюллетень Хе 43 (45) Дата опубликования описания 21,01.77 (51) М.Кл." С 23 С 11!10

Государственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий (53) УДК 621.785.5 (088.8) (72) Asxop изобретения

В. В. Дембовский (71) Заявитель

Северо-Западный заочный политехнический институт (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛА УГЛЕРОДА

АТМОСФЕРЫ ДЛЯ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к химико-термической обработке, в частности к способам косвенного измерения химического потенциала углерода науглероживающей или обезуглероживающей атмосферы.

Известен способ измерения химического потенциала углерода по .способности печной атмосферы науглероживать находящуюся в контакте с ней сталь до определенной концентрации углерода, основанный на изменении электрического сопротивлен ия насыщающейся углеродом стальной проволоки (1).

Известен также способ измерения химического потенциала углерода, по которому печь для газовой цементации имеет полость, отделснную от рабочего пространства печи разделительной,диффузионно проницаемой стенкой,,изготовленной из того же материала, что и обрабатываемое изделие (2). Через эту полость пропускают определенное количество не содержащей углерод смеси, например, N>, Н, Н20, причем скорость движения этого газа поддерживают постоянной. На выходе из печи прямо или косвенно измеряют концентрацию углерода в указанной смеси как меру углеродного потенциала цементующей атмосферы.

Однако система «гa3-метал 7» в полости, по которой проходит газовая смесь указанного состава, является неравновесной. Через эту полость необходимо непрерывно пропускать обезуглероживающий газ, для чего его необходимо специально готовить. Газ должен иметь определенный соста в на входе в печь для обеспечения его обезуглероживающего действия по отношению к материалу диффузионно проницаемой стенки. Поскольку этот газ многокомпонентный, точно выдержать его состав затруднительно. Погрешности составл неизоежно влекут за собой погрешности изме-: рения искомого потенциала углерода. Кроме того, в неравновесной системе скорость пото,ка газа приходится поддерживать постоянной, для чего требуются специальные стабилизаторы, которые усложняют измерительную систему и не гарантируют полной точности стабилизации.

Цель изобретения — повысить надежность и точность измерения.

Для этого потенциал углерода атмосферы измеряют в термодинамически равновесной системе «газ-металл». Чтобы обеспечить paisновесие, газ после выхода из полости, отделенной от рабочего пространства печи диффузионно проницаемой стенкой, пропускают через газоанализаторы содержания углерода в виде углеродсодержащнх соединений как меры углеродного потенциала и не выводят нз процесса, а возвращают обратно в ту же полость. В результате подобной многократной

536253

Составитель В. Оловинииииков

Корректор И. Симкина

Редактор H. Данилович

Техред Е. Петрова

Заказ 1152/1735 Изд. ¹ 332 Тира>к 1058 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, K-35, Раушскав наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред, «Патент» циркуляции газа по замкнутому KoHòóðó и резкого возрастания, времени его контакта

"o стенкой состав газа постепенно приближается к равновесному по отношению к концентрации углерода,в материале стенки. При этом состояние равновесия наступает независимо от начального саста за газа и скорости его движения по замкнутому контуру.

При температуре цементации атмосфера рабочего пространства печи для цементации науглероживает поверхность цемечтируемых стальных изделий и тонкую диффузионно проницаемую стальную стенку. Газ, находящийся во внутренней полости, содержащий первоначально, например, N2, Н и Н 0, обезуглерогиивает материал стенки по известным реакциям

С+ Н О < СО+ Н (1)

С+2Н,,. СН4 (2) После частичного или полного завершения этих реакций газ подводят к анализаторам углеродсодержащих компонентов, например, по поглощению, инфракрасных лучей. Результат измерения объемной концентрации этих компонентов (в данном примере СО и СН4) пересчитывают,в суммарную весовую концентрацию углерода с помощью выходного звена, например ферродинамического преобразователя. Применение измерителей всех углеродсодержащих компонентов позволяет отказаться от их сжигания в СО . После этого газ азодят абраpHo в полость, ограниченную дпффузионно проницаемой стенкой.

Потеря углерода .материалом стенки непрерывно восполняется поступлением из атмосферы рабочето пространства печи.

В процессе циркуляции газа по указанному замкнутому контуру состав его изменяется до тех пор, пока не наступает равновесие газа с материалом стенки и следовательно с атмосферой печи.

Таким образом, в установившемся состоянии суммарная весовая концентрация углерода в газе служит мерой химического потенциала углерода печной атмосферы.

Установившееся состояние наступает после всякого увеличения или уменьшения потенциала углерода, так как реакции (1) и (2) являются обратимыми.

5 Циркуляция газа может быть осуществлена как под действием естественного напора, ооуслозленного разностью плотностей газа при температуре рабочего пространства печи и того же газа в охлажденном состоянии вне

10 печи, так и принудительно — с помощью любого,из известных насосов.

Реализация предлагаемого способа способствует упрощению измерительной системы — не требуется непрерывный подвод специально пригото|вленного газа определенного состава и поддержание постоянной скорости его протекания через измерителньую систему.

Формул а изобретения

1. Способ измерения потенциала углерода атмосферы для химико-термической обработки металлов по содержанию углерода в компонентах газовой среды 11а выходе из полости, отделенной от рабочего IIpoc Tp 3Hc TB 3 печи диффузионно проницаемой стенкой, о тл ич аю щ,и и с я тем, что, с целью повышения надежности и точности измерения, содержания углерода в газе определяют в условиях термодинамического равновесия газа с материалом стенки, причем газ после прохождения через анализаторы содержания углерода направляют обратно в ту же полость по замкнутому контуру без непрерывного подвода извне свежего газа.

2. Спо=об по п. 1, отличающийся тем, что при наличии нескольких углеродсодезжащих компонентоз в газе измеряют содержание углерода отдельно в каждом компоненте.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. HQrterei Technishe MilteilIIIIgeII 16, 1961 г.,¹1, р.7

45 2. Патент Франции ¹ 2087263, МКИ С 23

С 11/00, 13Л .70 r. (прототип).