Тема 3.10. Вспомогательное оборудование термических цехов.

Для предохранения стальных деталей от окисления и обезугле­роживания, а также для химико-термической обработки применя­ют контролируемую атмосферу, при которой взаимодействие с ме­таллом при нагреве регулируется в нужном направлении.

Применение контролируемых атмосфер в печах снижает потери металла, ликвидирует трудоемкую операцию очистки металла от окалины и увеличивает долговечность деталей машин. Для полу­чения контролируемых атмосфер применяют: продукты диссоциа­ции аммиака или частичного его сжигания; генераторный газ, пред­варительно очищаемый от углекислого газа и осушаемый для пре­дупреждения обезуглероживания; смесь газов, получаемую час­тичным сжиганием природного, светильного, коксового и других углеводородных газов.

Эндотермическая атмосфера.

Продукты неполного сжигания углеводородных газов при коэффициенте расхода воздуха α = 0, 25÷ 0, 30 получили наименование — эндотермическая контроли­руемая атмосфера (эндогаз).

При сжигании углеводородных газов в камере сжигания (ре­торте) выделяется недостаточно тепла и для поддержания необхо­димой температуры для протекания эндотермических реакций тре­буется внешний подогрев реторты до температуры порядка 1050° С. Для ускорения реакции в реторту помещают катализатор.

Эндотермическая атмосфера может быть использована для всех термических и химико-термических процессов, причем состав ат­мосферы удобно регулировать по точке росы. Точкой росы назы­вается температура начала конденсации водяных паров из газо­вой смеси.

Если сжигать природный газ с коэффициентом избытка возду­ха, равным 0, 25, то в составе продуктов горения будут газы-восста­новители СО и Н₂, и полученный состав эндогаза станет слабо на­углероживающей атмосферой. Если сжигать природный газ при коэффициенте избытка воздуха больше 0, 25, то получим нейтраль­ную атмосферу. Таким образом, регулируя коэффициент избытка воздуха, можно получить атмосферу с различной интенсивностью науглероживания, нейтральную или обезуглероживающую.

Сталь с различным содержанием углерода может находиться в равновесии с эндогазовой атмосферой при определенном количестве в ней С0₂ и Н₂О, обезуглероживающих сталь. Так как данно­му количеству С0₂ в атмосфере всегда соответствует определенное количество Н₂О, то контроль атмосферы можно осуществлять по одному из этих компонентов.

На рис. 5 показана типовая технологическая схема установок для приготовления эндотермической контролируемой атмосферы.

Рис. 5. Типовая схема получения эндотермической атмосферы:

1–регулятор давления, 2 —кран. 3 — вентиль с электромагнитным приво­дом, 4 — камера для очистки серы, 5 и 10 — холодильники, 6 —регулятор ну­левого давления, 7-смеситель, 8 — верхний холодильник реторты, 9 и 12– ротаметры, 11 – измеритель влажности, 13 – фильтр. 14 и 16 — тягонапоромеры, 15 —водяной затвор, /7 —нижнее уплотнение реторты, 18 — воздуш­ный фильтр, 19 — газогенератор. 20 — регулировочный кран, 21 — исполнитель­ный механизм, 22 — заслонка, 23 — регулятор давления, 24 — газодувка

 

Природный газ или испаренный пропан-бутан поступает в установку под давлением 1962—2533 Па (200—350 мм вод. ст.) через централизованный газораспределительный пункт, или регулятор давления.

Газ через регулятор давления 1 поступает в камеру сероочистки 4при температуре до 350° С, заполненную серопоглотителем цинкохромовой смесью), а затем в трубчатом холодильнике 5 охлаждается и смешивается с воздухом. Газовоздушная смесь, прой-дя ротаметры 9 и регулятор нулевого давления 6, поступает в смеситель 7, куда одновременно через фильтр 18 и ротаметр из атмос-феры засасывается воздух. Образовавшаяся газовоздушная смесь газодувкой подается в реторту 8 газогенератора 19, где на катали-заторе на никелевой основе ГИАП-3 при температуре внешнего обогрева 1050°С идет процесс приготовления эндотермической атмосферы.

Эндогаз во избежание выделения углерода подвергают ускорен-ному охлаждению в водоохлаждаемой роторте 8 на выходе из газогенератора и в трубчатом холодильнике 10. Охлажденный газ направляют потребителям. Для контроля точки росы небольшое количество газа по газопроводу непрерывно поступает в измеритель влажности 11, который автоматически оп-, ределяет точку росы и фиксирует ее значение на ленте.

Давление газа 1962—2940 Па (200—300 мм вод.ст.). Точка ро­сы —5 до 11° С (268—284 К).

Достоинства эндотермической атмосферы: простота получения и универсальность применения. Недостатком является взрывоопасность, особенно при низких температурах.

При цементации до содержания в поверхностном слое 0, 75—0, 85% С в эту атмосферу добавляют 10—15% природного газа (углеводородов) или 3—8% сжиженной пропанбутановой смеси. Для нитроцементации до содержания в поверхностном слое 0, 5% С к этой эндотермической атмосфере добавляют 5% СН₄ и 5—20% NH₃ (точка росы 5⁰С).

В эндотермических генераторах получают атмосферы типа КГ-ВО. Для получения эндотермических атмосфер разработаны ус­тановки (генераторы) типов: ЭН-16, ЭН-16Г, ЭН-30, ЭН-60, ЭН-бОГ, ЭН-125 и ЭН-250Г (цифры показывают производитель­ность установки, м³/ч; буква Г указывает, что обогрев генератора газовый).

Экзотермическая атмосфера.

Экзотермическая контролируе­мая атмосфера может быть приготовлена из природного, коксового и нефтяного газа, а также сжиженных пропанбутановых смесей и других углеводородов, очищенных от сернистых соединений.

Реакции горения при получении экзотермической атмосферы протекают с выделением тепла, и внешний нагрев реторты генера­тора не требуется. Получаемые при этом газы можно использовать без очистки от С0₂ и Н₂0 и с очисткой продуванием через раскален­ный уголь, или без очистки от СО₂, но с осушиванием газа до точки росы от 4 до —40° С {233 К) или с очисткой полученных газов от С0₂ пропусканием через раствор этаноламинов и осушиванием силикагелем.

К потре-бителю

Экзогаз с высоким содержанием окиси углерода и водорода на­зывают богатым, а с низким их содержанием — бедным.

Богатый экзогаз при высоких температурах обладает восстано­вительными свойствами по отношению к окислам железа, меди и других металлов.

Для получения светлой поверхности при длительных процессах термической обработки (отжиг с медленным охлаждением) газ должен быть подвергнут глубокой осушке.

При термической обработке средне- и высокоуглеродистых ста­лей, которые могут обезуглероживаться в указанной атмосфере, из нее необходимо удалить водяные пары и двуокись углерода.. Бед­ный экзогаз имеет низкое содержание окиси углерода и водорода и практически инертен по отношению к окислам металлов.

В экзотермических генераторах получают атмосферы ПСА-08, ПСО-09/ПСС-06 и др.

Генераторы экзотермического типа ( рис. 6 ) работают по сле­дующей схеме: газ через регулятор 9, вентиль 8, кран 3, ротаметр 4 ирегулятор нулевого давления 2 попадает в смеситель 10. В сме­ситель также через фильтры 7, краны 6 и ротаметры 5 поступает воздух. Из смесителя газодувкой 1 смесь подается через пламега­ситель 11 к камере сжигания 13 с запальником 12. Сжигание сме­си сопровождается выделением тепла, поэтому камеру сжигания охлаждают водой. Из камеры сжигания газ поступает в холодиль­ник 14 и далее через каплеотделитель 16, минуя поплавковую ка­меру 17 и например 15, к потребителю.

Рис. 6. Типовая схема получения экзотермической атмосферы

 

Принцип работы экзотермических генераторов заключается в сжигании газовоздушной смеси с определенным соотношением воздуха и газа.

Точка росы получаемых атмосфер 4° С соответствует содержа­нию влаги 0, 8%. Установки с осушителями понижают точку росы до —40° С (233 К) и содержание влаги до 0, 01 %.

Установки для получения экзотермических атмосфер обознача­тся: ЭК-8, ЭК-60, ЭК-125, ЭК-250 (цифры обозначают производительность установок в м³/ч).

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: