способ регулирования экологически чистого процесса цементации
Классы МПК: | C23C8/20 карбюризация |
Автор(ы): | Васильев Сергей Зиновьевич, Маергойз Иосиф Израилевич, Тельнюк Юрий Николаевич |
Патентообладатель(и): | Васильев Сергей Зиновьевич, Маергойз Иосиф Израилевич, Тельнюк Юрий Николаевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-02-17 публикация патента:
27.06.1995 |
Изобретение относится к области цементации и может быть использовано, например, в машиностроении, нефтехимии, металлургии авиастроении и автомобилестроении и других отраслях промышленности. Способ регулирования экологически чистого процесса цементации, при котором осуществляют непрерывную рециркуляцию эндогаза между эндогенератором и печью, в рабочее пространство которой добавляют углеводород, причем в возвратный поток рециркулирующего эндогаза добавляют диоксид углерода, количество которого регулируют по сигналу, поступающему от вычислительного устройства регулятора соотношения оксид углерода - водород, а в зависимости от типа исходного углеводорода, конвертируемого в эндогаз и добавляемого в печь, соотношение оксид углерода - водород регулируют в пределах 1 : (0,7 - 1 : 1), изменяя соотношение объема добавки диоксида углерода к объему добавки углерода, как 1 : (0,3 - 1,2). 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОГО ПРОЦЕССА ЦЕМЕНТАЦИИ, включающий измерение и автоматическое регулирование концентрации диоксида углерода в атмосфере печи и эндотермическом генераторе, отличающийся тем, что регулирование проводят при непрерывной рециркуляции эндогаза между эндогенератором и печью, в рабочее пространство которой добавляют углеводород, а в возвратный поток рециркулирующего эндогаза диоксид углерода, и регулирование его количества проводят по сигналу, поступающему от вычислительного устройства регулятора соотношения оксид углерода водород, а в зависимости от типа исходного углеводорода, конвертируемого в эндогаз и добавляемого в печь, соотношение оксида углерода и водорода регулируют в пределах 1 0,7 1,1, изменяя соотношение объема добавки диоксида углерода и объема добавки углеводорода 1 0,3 1,2.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области цементации и может быть использовано, например, в машиностроении, нефтехимии, металлургии, авиастроении, автомобилестроении и других отраслях промышленности. Известен способ регулирования процесса цементации, при котором осуществляют непрерывную рециркуляцию эндогаза между эндогенератором и печью, а регулирование производят установкой Ремик 3С со встроенной микроЭВМ Электроника МК 64 [1]Недостатками известного способа являются низкая экологичность и низкое качество процесса цементации. Наиболее близким к предлагаемому является способ регулирования экологически чистого процесса цементации, включающий измерение и автоматическое регулирование концентрации диоксида углерода в атмосфере печи и эндометрическом генераторе. Недостатками известного способа являются низкая экологичность процесса, то есть загрязнение окружающей среды, и низкое качество процесса цементации. Цель изобретения существенное улучшение экологической обстановки, повышение качества процесса за счет улучшения равномерности распределения углерода по глубине диффузионного слоя, а также увеличение скорости науглероживания, снижение стоимости процесса цементации за счет снижения расхода эндотермической контролируемой атмосферы и, соответственно, исходного углеводородного газа. В предлагаемом способе регулирования экологически чистого процесса цементации, включающем измерение и автоматическое регулирование концентрации диоксида углерода в атмосфере печи и эндотермическом генераторе, регулирование проводят при непрерывной рециркуляции эндогаза между эндогенератором и печью, в рабочее пространство которой добавляют углеводород, в возвратный поток рециркулирующего эндогаза добавляют диоксид углерода, а регулирование его количества проводят по сигналу, поступающему от вычислительного устройства регулятора соотношения оксид углерода-водород, и в зависимости от типа исходного углеводорода, конвертируемого в эндогаз и добавляемого в печь, соотношение оксид углерод-водород регулируют в пределах 1:(0,7-1,1), изменяя соотношение объема добавки диоксида углерода к объему добавки углеводорода, как 1:(0,3-1,2). Исходные данные по содержанию диоксида углерода и водорода поступают из возвратного потока рециркулирующего эндогаза через соответствующие газоанализаторы. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит эндогенератор 1, соединенный с печью 2, газоанализаторы 3, 4, выходы которых подключены к вычислительному устройству 5 регулятора соотношения оксид углерода-водород. Выход вычислительного устройства 5 регулятора соединен через исполнительный механизм 6 с регулирующим краном 7. Способ регулирования экологически чистого процесса цементации реализуют следующим образом. Углеводородный газ CnH2n+2 и воздух в соотношении
![способ регулирования экологически чистого процесса цементации, патент № 2038413](/images/patents/435/2038010/945.gif)
![способ регулирования экологически чистого процесса цементации, патент № 2038413](/images/patents/435/2038026/8776.gif)
![способ регулирования экологически чистого процесса цементации, патент № 2038413](/images/patents/435/2038026/8776.gif)
![способ регулирования экологически чистого процесса цементации, патент № 2038413](/images/patents/435/2038026/8776.gif)
Эпроц=
![способ регулирования экологически чистого процесса цементации, патент № 2038413](/images/patents/435/2038413/2038413t.gif)
W коэффициент возврата, б/р;
![способ регулирования экологически чистого процесса цементации, патент № 2038413](/images/patents/435/2038150/964.gif)
![способ регулирования экологически чистого процесса цементации, патент № 2038413](/images/patents/435/2038150/964.gif)
Ссо концентрация оксида углерода в эндогазе,
Эпроц сокращение выбросов оксида углерода, м3 на процесс. Исследования проводились на экспериментальном стенде, который содержит эндотермическую установку ЭН-16, соединенную герметичным трубопроводом с шахтной электропечью СШЦМ-6.12/9. Трубопровод, отводящий из печи отработанную атмосферу, соединен с патрубком подвода исходных продуктов в установку ЭН-16. С патрубком подвода исходных продуктов соединен также патрубок подвода диоксида углерода. Печь СШЦМ-6.12/9 оборудована патрубком для подачи добавки углеводородного газа. Определение состава отработанной атмосферы проводили непрерывно при помощи газоанализаторов: ГИАМ 5 0 1,0 об.СО2 АГ 0012 0 100 об.Н2 ГИАМ 14 0 100 об.СО
При помощи хроматографа ГАЗОХРОМ-3101 дополнительно определяли содержание СO2, Н2, СН4, О2. Посредством ротаметров серии РМ, протарированных для измерения расхода соответствующего газа, определяли расход поступающей в печь атмосферы, добавки углеводородного газа, а также расходы окислителей воздуха и диоксида углерода, и углеводородного газа, подаваемого в установку ЭН-16. Установка ЭН-16 снабжена серийным оборудованием для регулирования влажности получаемого эндогаза и устройством, обеспечивающим плавное регулирование производительности установки без опасности перегрева газодувки. Регулирование процесса цементации в печи СШЦМ-6.12/9 производили вручную при помощи указанных выше газоанализаторов и устройства для определения углеродного потенциала методом фольги. Предлагаемый способ был проверен в режиме промышленной цементации деталей из стали 20Х при 920оС. Продолжительность обработки по предложенному способу составила 5,5 ч. Источником углеводородного газа являлись природный газ и бутан из емкости сжиженного газа, оборудованной испарителем. Глубину цементационного слоя определяли металлографически на поперечных срезах образцов, а распределение концентрации углерода посредством послойного химического анализа. Равномерность распределения углерода по глубине оценивали по соотношению
![способ регулирования экологически чистого процесса цементации, патент № 2038413](/images/patents/435/2038010/945.gif)
![способ регулирования экологически чистого процесса цементации, патент № 2038413](/images/patents/435/2038413/2038413-2t.gif)
![способ регулирования экологически чистого процесса цементации, патент № 2038413](/images/patents/435/2038037/183.gif)
С1 содержание углерода на глубине, равной 1/3
![способ регулирования экологически чистого процесса цементации, патент № 2038413](/images/patents/435/2038117/948.gif)
![способ регулирования экологически чистого процесса цементации, патент № 2038413](/images/patents/435/2038117/948.gif)
Впервые в отечественной и зарубежной практике достигнута возможность при полностью регулируемом процессе многократно использовать цементационную контролируемую атмосферу с одновременным улучшением качества процесса цементации.