Способ нитроцементации изделий и печь для осуществления способа

Способ нитроцементации изделий и печь для осуществления способа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Il И С А Н И Е (»)745962

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву ¹ 543197 (22) Заявлено 20.12.77 (21) 2556670/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 07.07.80. Бюллетень №25

Дата опубликований описания 17.07.80 (51) М К

С 23 С 11/18

F 27 В 15/00

Гасударственный комитет

СССР (53) УДК 621 785 .51.533 (088.8) по делам иэобретеиий и открытий

Г. М. Гитман, А. П. Жилин, Г. Д. Захаренко, Г. И. Никитин, И. Б. Степанов и Н. П. Сятковский (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский и технологический институт монтажа, эксплуатации и ремонта машин и оборудования животноводческих ферм (ВНИИТИМЖ) (71) Заявитель (54) СПОСОБ НИТГОЦЕМЕНТАЦИИ ИЗДЕЛИЙ И ПЕЧЬ

ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА

Изобретение относится к области химико-термической обработки металлов и сплавов, в частности к нитроцементации изделий в кипящем слое.

По основному авт. свид. № 543197 известен способ нитроцементации, включающий насыщение поверхностного слоя изделия углеродом и азотом в кипящем слое катализатора, ожижаемого продуктами сгорания углеродсодержашего газа и дополнительное насыщение поверхностного слоя изделия азотом внекипящего слоя (1). 10

Согласно известному способу подвергаемое нитроцементации изделие выдерживают в кипящем слое катализатора, а затем извлекают из слоя и выдерживают над ним в сепарационной зоне печи, заполняемой конт-, ролируемой порцией свежего аммиака, в результате чего происходит дополнительное насыщение поверхностного слоя изделия азотом.

Однако при извлечении изделия из кипящего слоя некоторые участки его поверх- зо ности оказываются покрытыми мелкодисперсным катализатором. Во время выдержки изделия в сепарационной зоне печи на его поверхности также оседают частицы ката2 лизатора, выбрасываемые в сепарационную зону из кипящего слоя. Осевший на поверхности изделия катализатор затрудняет диффузионное насыщение поверхностного слоя азотом. Для того, чтобы вся поверхность изделия была насыщена азотом в равной мере, изделие приходится выдерживать в сепарационной зоне до тех пор, пока покрытые катализатором участки по содержанию в них азота не.сравняются с участками, свободными от катализатора, что связано с непроизводительными затратами времени.

Целью изобретения является интенсификация процесса удаления с поверхности изделия частиц мелкодисперсного катализатора.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе нитроцементации, включающем насыщение поверхностного слоя изделия углеродом и азотом в кипящем слое катализатора и дополнительное насыщение поверхностного слоя внекипящего слоя в сепарационной зоне печи, изделию периодически сообщают импульсные колебания в сепарационной зоне печи.

745962 со слоем мелкодисперсных частиц теплоносителя, нагреватели, газораспределительную решетку, устройство для удаления частиц теплоносителя с поверхности изделия в виде сопел для направленной подачи сжатого воздуха на механизм загрузки с подвеской и полкой над выходным отверстием печи (2) .

Частицы мелкодисперсного теплоносителя, лежащие неподвижным слоем на верхней части обрабатываемого изделия, проходящего через выходное отверстие, сдуваются струей сжатого воздуха, имеющей достаточную дальнобойность, так как она развивается в свободном от частиц пространстве (под полкой).

Указанная печь не может быть использована для нитроцементации изделий по

Пример. Газовую смесь (8 — 10 /р пропа,на, 85 — 88 /Овоздуха,,3 — 5 /О аммиака) подают в рабочее пространство печи, заполненное мелкодисперсными частицами катализатора (порошка активной окиси алюминия диаметром 0,2 — 0,8 мм, пропитанного азотнокислым никелем) со скоростью 0,1—

0,5 м/с, обеспечивающей псевдоожижение частиц катализатора.

В печи поддерживают температуру 860—

880 С. В кипящий слой опускают изделие из стали 25ХГТ и выдерживают в нем до

10 тех пор, пока концентрацпя азота в диффузионном слое не достигнет 0,05 /о. Концентрацйя углерода регулируется в пределах 0,6—

1,0 /О за счет изменения содержания пропана в смеси. Затем изделие извлекают из ки- 1ю пящего слоя в сепарационную зону печи и встряхивают, сообщая ему импульсные колебания, вследствие чего слой частиц катализатора, осевших на изделии при извлечении его из кипящего слоя, осыпается. После этого в сепарационную зону печи подают контролируемую порцию свежего аммиака и выдерживают изделие над кипящим слоем до получейия необходимого процента содержания азота и углерода на поверхности изделия. Во время выдержки изделия в се- рр парационной зоне ему периодически (через каждые 3 — 4 мин) сообщают импульсные колебания, чтобы стряхнуть частицы катализатора, которые могут осесть на его поверхности в результате выброса их из кипящего слоя в сепарационную зону.

Глубина диффузионного слоя при выдержке изделия в сепарационной печи в течение 1,1 ч была доведена до 0,85 — 0,88 мм.

При йСйользовании йзвестного способа такую глубину получают за 1,5 ч.

Использование предлагаемого способа нитроцементации обеспечивает беспрепятственное насыщение поверхностного слоя изделия в сепарационной зоне печи, что позволяет этот процесс интенсифицировать в

1,5 — 1,7 раза.

Известна печь с кипящим слоем для термообработки изделий, содержащая камеру предложенному способу, так как струя сжатого воздуха, любого нейтрального газа или аммиака, периодически направляемая внутрь сепарационной зоны печи для того, чтобы сдуть частицы теплоносителя с поверхности изделия, .препятствовала бы процессу дополнительного насыщения поверхности изделия азотом.

При обдуве изделия воздухом или нейтральным газом снизился бы азотный потенциал печной атмосферы сепарационной зоны, который обеспечивается при наличии в ней не менее Зо/О аммиака (при обдуве воздухом, кроме того, появляется окисная пленка, которая препятствует насыщению поверхностного слоя изделия азотом), а при периодическом обдуве изделия аммиаком его содержание в сепарационной зоне превысило бы допустимый предел (5 /ц), что ведет к появлению металлоструктурного дефекта (так называемой «темной составляющей»).

Целью изобретения является обеспечение возможности осуществления предложенного способа нитроцементации.

Указанная цель достигается тем, что устройство для удаления частиц теплоносителя выполнено в виде генератора импульсных колебаний, установленного на механизме загрузки и кинематически связанного с подвеской.

На чертеже показан общий вид печи.

Печь содержит рабочую камеру 1 с зоной нагрева н сепарационной зоной 2, разьемную крышку 3 и загрузочное устройство

4, снабженное генератором импульсных колебаний, в состав которого входит электротолкатель 5 с программным устройством 6 и связанная с электротолкателем системой рычагов поворотная головка 7. Через трубопровод 8 подают воздух со скоростью

0,1 — 0,5 м/с.

В футеровке печи расположены электрона гре в а тели 9.

По коллектору 10 подают аммиак. На подвеске 11 загружают изделие.

Печь работает следующим образом.

В печь по трубопроводу 8 подают воздух, обеспечивающий псевдоожижение частиц теплоносителя. Затем включают электронагреватели 9, доводят температуру в рабочей камере до 860 †8 С и по трубопроводу 8 подают пропан-бутан. Одновременно с подачей пропан-бутана в рабочую камеру подают аммиак по коллектору 10.

По достижении в зоне нагрева необходимого состава печной атмосферы, обеспечивающего величину углеродного потенциала 0,8—

0,45О/р н азотного потенциала 0,1 — О,! 5О/р открывают разъемную крышку 3, опускают подвеску 11 с изделиями посредством загрузочного устройства 4 в кипящем слое и закрывают крышку 3. После выдержки в кипящем слое подвеску с изделиями посредством загрузочного устройства извлекают из кипящего слоя в сепарациониую зону 2

745962

5 и включат программное устройство 6 электротолкателя 5. Одновременно в еепарационную зону 2 подают контролируемую порцию свежего аммиака и выдерживают подвеску с изделиями в этой зоне до получения необходимого процента содержания азота и углерода на поверхности изделия. В течение всего периода выдержки изделия в сепарационной зоне печи программное устройство 6 периодически (через 3 — 4 мин) включает и выключает электротолкатель 5, шток

12 которого при каждом включении выдви10 гается вверх и перемещает связанную с ним через систему рычагов поворотную головку 7 в верхнее положение (на чертеже показано тонкими линиями), а при каждом отключении электротолкателя шток 12 падает вниз, и связанная с ним поворотная 1я головка 7 также падает, возвращаясь в горизонтальное положение и вызывая при этом сотрясение подвески 11 с изделиями.

В результате такого встряхивания подвески мелкодисперсный теплоноситель, осевший на некоторых участках поверхности изделий, осыпается вниз, в зону кипящего слоя.

По истечении срока выдержки изделий в сепарационной зоне выключают программное устройство, открывают крышку 3, вклю- ы чают двигатель 13 загрузочного устройства и выгружают подвеску с изделиями.

На поворотной головке 7 установлен двуплечий рычаг 14 предохранительного уст6 ройства, отключающего двигатель 13 в том случае, когда рамка 15 подвижного блока достигнет пяты 16 двуплечего рычага.

Формула изобретения

1. Способ нитроцементации по авт. св. № 543197, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса удаления с поверхности изделия частиц катализатора, изделие периодически подвергают импульсным колебаниям в сепарационной зоне печи.

2. Печь для осуществления способа нит-, роцементации изделий по п. !, содержащая камеру со слоем мелкодисперсных частиц теплоносителя, нагреватели, газораспределительную решетку, устройство для удаления частиц теплоносителя с поверхности изделия и механизм загрузки с подвеской, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса насыщения, устройство для удаления частиц теплоносителя выполнено в виде генератора импульсных колебаний, установленного на механизме загрузки и кинематически связанного с подвеской.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 543197, кл. С 23 С 11/18, 1975. . 2. Авторское свидетельство СССР № 377602, F 27 В 15/00, 1974.

745962

Составитель Л. Бурлинов

Редактор Г. Петрова, Техред К, Шуфрич Корректор IO. Макаренко

Заказ 3900/19 Тираж 074 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4