RU2017860C1 - Method for gas cementation of large-sized articles - Google Patents
Method for gas cementation of large-sized articles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2017860C1 RU2017860C1 SU4897698A RU2017860C1 RU 2017860 C1 RU2017860 C1 RU 2017860C1 SU 4897698 A SU4897698 A SU 4897698A RU 2017860 C1 RU2017860 C1 RU 2017860C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- natural gas
- furnace
- volume
- carbon potential
- atmosphere
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims abstract description 21
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000003570 air Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 5
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 238000004320 controlled atmosphere Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к неорганической химии, в частности к способам химико-термической обработки, применяемой в машиностроении и других отраслях промышленности. The invention relates to inorganic chemistry, in particular to methods of chemical-thermal treatment used in mechanical engineering and other industries.
Известен способ газовой цементации стальных изделий в условиях направленной циркуляции, включающий стадии нагрева, насыщения, диффузии и подстуживания, при котором цементационная атмосфера в печи создается путем подачи в рабочее пространство эндотермического газа от эндотермической установки и регулируемой добавки углеводородного газа (природного газа, городского газа, пропана, бутана и др.). A known method of gas cementation of steel products in the directional circulation, including the stage of heating, saturation, diffusion and chilling, in which the cementation atmosphere in the furnace is created by feeding endothermic gas into the working space from an endothermic installation and a controlled addition of hydrocarbon gas (natural gas, city gas, propane, butane, etc.).
Наиболее близким к предложенному способу является принятый за прототип способ газовой цементации крупногабаритных стальных изделий, включающий нагрев в атмосфере азота, природного газа и воздуха, диффузионную выдержку и подстуживание с заданным значением углеродного потенциала на каждой стадии процесса в условиях непрерывной циркуляции. Closest to the proposed method is the gas cementation method adopted for the prototype of large-sized steel products, including heating in an atmosphere of nitrogen, natural gas and air, diffusion holding and curing with a given value of the carbon potential at each stage of the process under continuous circulation.
Недостатком известного способа является недостаточная величина коэффициента массоотдачи β, малая глубина площадки цементации и как следствие этого низкая равномерность обработки, что приводит к уменьшению срока службы изделий. The disadvantage of this method is the insufficient value of the coefficient of mass transfer β, the shallow depth of the cementation site and, as a result, the low uniformity of processing, which leads to a decrease in the service life of the products.
Целью изобретения является повышение равномерности обработки и увеличение за счет этого срока службы изделий. The aim of the invention is to increase the uniformity of processing and increase due to this service life of products.
Поставленная цель достигается тем, что в способе газовой цементации крупногабаритных стальных изделий, включающем нагрев в атмосфере азота, природного газа и воздуха, диффузионную выдержку подстуживание с заданным значением углеродного потенциала на каждой стадии процесса в условиях непрерывной циркуляции, азот подается в печь за 1 ч на всех стадиях обработки в количестве 0,95-1,0 объема печи, природный газ подается в рабочий объем по основному и регулирующему каналам на всех станциях процесса с подачей 0,6-0,7 объема природного газа по основному и 0,3-0,4 - по регулирующему каналу, нагрев ведут в течение 0,33-0,44 от времени диффузионной выдержки при углеродном потенциале атмосферы 0,1-0,2 с подачей за 1 ч углеводородной смеси в количестве 0,9-1,0 объема печи при соотношении воздуха и природного газа 0,01-0,15, диффузионную выдержку ведут сначала в течение 0,32-0,85 от всего времени при углеродном потенциале 1,2-1,3 с подачей за 1 ч смеси в количестве 1,7-1,75 от объема печи при соотношении воздуха и природного газа 0,75-0,8, а затем в течение 0,15-0,68 при углеродном потенциале 0,7-0,8 с подачей за 1 ч смеси в количестве 1,7-1,75 объема печи при соотношении воздуха и природного газа 0,9-0,95, а подстуживание осуществляют в течение 0,09-0,11 от времени диффузионной выдержки при углеродном потенциале атмосферы 1,2-1,3 с подачей за 1 ч углеводородной смеси в количестве 1,65-1,7 от объема печи при соотношении воздуха и природного газа 0,65-0,7. This goal is achieved by the fact that in the method of gas cementation of large-sized steel products, including heating in an atmosphere of nitrogen, natural gas and air, diffusion holding undercoating with a given value of the carbon potential at each stage of the process under continuous circulation, nitrogen is fed into the furnace for 1 h at at all stages of processing in the amount of 0.95-1.0 of the furnace volume, natural gas is supplied to the working volume through the main and control channels at all process stations with the supply of 0.6-0.7 natural gas volumes ohm and 0.3-0.4 - through the control channel, heating is carried out for 0.33-0.44 of the time of diffusion exposure at a carbon potential of the atmosphere of 0.1-0.2 with a supply of 1 hour hydrocarbon mixture in an amount of 0 , 9-1.0 of the furnace volume with a ratio of air and natural gas of 0.01-0.15, diffusion exposure is carried out first for 0.32-0.85 of the total time at a carbon potential of 1.2-1.3 with a feed for 1 h of the mixture in an amount of 1.7-1.75 of the volume of the furnace with a ratio of air and natural gas 0.75-0.8, and then for 0.15-0.68 with a carbon potential of 0.7-0, 8 with the supply for 1 h of the mixture in quantity 1.7-1.75 volume of the furnace with a ratio of air and natural gas 0.9-0.95, and undermining is carried out for 0.09-0.11 from the time of diffusion exposure at a carbon potential of the atmosphere of 1.2-1.3 with a supply for 1 h of a hydrocarbon mixture in an amount of 1.65-1.7 of the volume of the furnace with a ratio of air and natural gas of 0.65-0.7.
Предлагаемый способ газовой цементации реализован следующим образом. The proposed method of gas cementation is implemented as follows.
В цементационную печь, например шахтную, в которой осуществляется циркуляция атмосферы посредством вентилятора со скоростью 0,6 м/c; 1,2 м/c-1,5 м/c подают (непосредственно в рабочее пространство) азот, природный газ и воздух. In a cementing furnace, for example a shaft furnace, in which the atmosphere is circulated by a fan at a speed of 0.6 m / s; 1.2 m / s-1.5 m / s serves (directly into the working space) nitrogen, natural gas and air.
Природный газ подается в рабочий объем печи по основному к регулирующему каналам на всех стадиях процесса с подачей 0,6-0,7 объема природного газа по основному каналу и 0,3-0,4 - по регулирующему каналу. Процесс цементации крупногабаритных стальных изделий осуществляется по следующим стадиям: нагрев, насыщение, диффузия и подстуживание. На всех стадиях обработки азот подается в печь за 1 ч в количестве 0,95-1,0 объема печи. Natural gas is fed into the working volume of the furnace through the main channel to the control channels at all stages of the process with the supply of 0.6-0.7 volume of natural gas through the main channel and 0.3-0.4 through the control channel. The cementation process of large-sized steel products is carried out according to the following stages: heating, saturation, diffusion and curing. At all stages of the treatment, nitrogen is fed into the furnace for 1 h in the amount of 0.95-1.0 of the furnace volume.
Эксперименты были проведены на шахтной электропечи фирмы "Нортроп" в ПО "Куйбышевбурмаш". Обработке подвергались детали буровых долот-лап и шарошек из стали 14ХНЗМА и 15НЗМА. The experiments were conducted on a Northrop mine electric furnace at the Kuibyshevburmash Production Association. The details of the drill bit-paws and cones made of steel 14KHNZMA and 15NZMA were subjected to processing.
Загрузку изделий в шахтные печи производили в корзинах с решетчатым дном. Для защиты изделий от прямого излучения нагревателей между ними устанавливали тепловой экран (муфель). Products were loaded into shaft furnaces in baskets with a trellised bottom. To protect products from direct radiation from heaters, a heat shield (muffle) was installed between them.
Печи оборудованы вентиляторами, расположенными в поду печи, создающими интенсивную циркуляцию печной атмосферы. Подвод контролируемой атмосферы выполнен также в нижней части печи. Герметичность рабочего пространства печи достигается с помощью песочных затворов. Объем рабочего пространства печи ≈ 3,4 м3. Требуемая глубина цементации 1,8-1,9 мм, продолжительность процесса цементации 9 ч.The furnaces are equipped with fans located in the hearth of the furnace, creating an intense circulation of the furnace atmosphere. The controlled atmosphere was also supplied at the bottom of the furnace. The tightness of the working space of the furnace is achieved using sand shutters. The volume of the working space of the furnace is ≈ 3.4 m 3 . The required depth of cementation is 1.8-1.9 mm, the duration of the cementation process is 9 hours.
Температурный режим процесса:
Нагрев 800-940оС
Насыщение 940оС
Диффузия 940оС
Подстуживание 900оС
Результаты экспериментов сведены в таблице.Process temperature:
Heating 800-940 о С
Saturation of 940 ° C
Diffusion 940 ° C
Basting 900 о С
The experimental results are summarized in the table.
Из данных таблицы следует, что качество цементованного слоя полностью удовлетворяет требованиям ОСТ по распределению концентрации углерода, твердости и микроструктуре. Продолжительность процесса цементации сократилась на 15-20% по сравнению с традиционной технологией. From the data of the table it follows that the quality of the cemented layer fully meets the requirements of the OCT for the distribution of carbon concentration, hardness and microstructure. The duration of the cementation process was reduced by 15-20% compared with traditional technology.
Использование способа позволяет повысить равномерность обработки и увеличить за счет этого срок службы обрабатываемых изделий. В связи с этим повышается надежность и долговечность бурового инструмента на 3%, а производительность оборудования увеличивается на 5%. Using the method allows to increase the uniformity of processing and thereby increase the service life of the processed products. In this regard, the reliability and durability of the drilling tool is increased by 3%, and the productivity of the equipment is increased by 5%.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4897698 RU2017860C1 (en) | 1990-12-29 | 1990-12-29 | Method for gas cementation of large-sized articles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4897698 RU2017860C1 (en) | 1990-12-29 | 1990-12-29 | Method for gas cementation of large-sized articles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017860C1 true RU2017860C1 (en) | 1994-08-15 |
Family
ID=21552800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4897698 RU2017860C1 (en) | 1990-12-29 | 1990-12-29 | Method for gas cementation of large-sized articles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2017860C1 (en) |
-
1990
- 1990-12-29 RU SU4897698 patent/RU2017860C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Патент Великобритании 2018299, кл. C 21D 1/74, 1979. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100363813B1 (en) | Gas carburization method and its apparatus | |
| KR860001201A (en) | Continuous Atmospheric Heat Treatment Furnace | |
| CN88101735A (en) | Rotary hearth, multi-chamber, multi-purpose furnace system | |
| US8163230B2 (en) | Rotary hearth furnace for treating metal oxide materials | |
| CN107881303A (en) | Steel annealing process | |
| ES2002533A6 (en) | PROCEDURE AND APPARATUS FOR THE CONTINUOUS PREHEATING OF LOADING MATERIALS FOR A STEEL MANUFACTURING OVEN | |
| KR100881822B1 (en) | Carburizing | |
| CN100577827C (en) | Method for controlling atmosphere during continuous heat treatment of metal strip | |
| RU2017860C1 (en) | Method for gas cementation of large-sized articles | |
| JP2771330B2 (en) | How to heat treat metal products | |
| US3259527A (en) | Electric heating elements for carburizing atmospheres | |
| CN103540943A (en) | Method and rotary hearth furnace for heat treating workpieces | |
| JPH05196365A (en) | Heat treatment furnace device | |
| GB1489106A (en) | Hardening of steel workpieces | |
| RU2007495C1 (en) | Method of gas cementation of large-sized articles | |
| KR101119497B1 (en) | Heat Treatment Furnace Having a Furnace Gas Circulating Equipment | |
| US2917299A (en) | Apparatus for convection heating | |
| US2254891A (en) | Heat-treating furnace | |
| CN101457284B (en) | Decarburization heat processing furnace for reducing carbon content on work piece surface | |
| US3035824A (en) | Furnace with cooled and recirculated atmosphere | |
| SU1062307A1 (en) | Method for gas carburization of steel products in tunnel furnaces | |
| SU1041586A1 (en) | Method for gas carburization of products of complex allyed steels | |
| SU1520140A1 (en) | Steel | |
| US3463469A (en) | Kilns with atmosphere propulsion | |
| JP5005537B2 (en) | Low pressure thermochemical processing machine |