Способ регулирования углеродного потенциала печной атмосферы

(51)5 С 21 О ЗОБР ЕЛЬСТВУ ТЕНИЯ 2 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВИД(56) Авторское свидетельство СССР М 1036767, кл. С 21 О 1 Л 6, 1983.Авторское свидетельство СССР М 1062307, кл. С 23 С 11/12, 1983.(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ УГЛЕРОДНОГО ПОТЕНЦИАЛА ПЕЧНОЙ АТМОСФЕРЫ(57) Изобретение относится к неоргайической химии, в частности к способам химйкотермической обработки изделий. и может.быть исгюльзовано для измерения и регули-: Изобретение относится к неорганической химии, конкретно к способам химико- термической обработки изделий и может быть использовано для измерения и регулирования углеродного потенциала печных атмосфер, цементационных атмосфер и других газовых сред.Известно устройство. реализующее способ регулирования углеродного потенциала печной атмосферы.Недостатком данного способа регулирования является низкая долговечность иэ.- делий, подвергаемых обработке.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ регулирования углеродного потенциала рования углеродного потенциала печных атмосфер, цементационныхатмосфер и других газовых сред, Целью изобретения является повышение долговечности изделий, подвергаеМых обработке, Способ заключается в изменении расхода добавки углеводородного газа в печь при отклонении величины углеродного потенциала ат 4 мосферы от уставки С, причем уставку С выбирают из условия Син (Спр, Со), а величина Спр вычисляется по формуле Спр = =1,213 + 3,264 10-3 (Т) - 0.926 (Г - 1,0), где Спр - предельная концентрация углерода.в стали ф-правая граница области па диаграмме железо-углерод): Со - заданное значение углеродного потенциала; С - уставка (значение, поддерживаемое регулятором); Т - температура печи, С;коэффициент легирования стали, 1 табл. печной атмосферы; при котором изменяют расход добавки углеродного газа в печь при С) отклонении величины углеродного потенци- (Я ала атмосферы от уставки С. СОНедостатком известного способа яв- ( ляется низкая долговечность. изделий, подвергаемых обработке, так как при регулировании не учитывается предел растворимости углерода в легированном аустените.Целью изобретения является повышение долговечности изделий, подвергаемых обработке,Поставленная цель достигается тем, что согласнб способу регулирования углеродного потенциала печной атмосферы, при котором изменяют расход добавки уг17105863леводородного газа в печь при отклонении Уставкз С выбирается из условия минивеличины углеродного пртенциала атмосфе- мума предельной растворимости углерода в,ры от уставки С, уставку С выбирают из стали и заданного значения углеродного поусловия Свь(Спр, Со), причем величина Спр тенциала, т,е, Свь (Спр, Со) Сигйал, равныйычисляется по формуле 5 С - Со - 1,25. поступает на регулятор углеСпр 1,213 + 3,264 10 (Т - 1173) - родного потенциала. и в печи поддержива - 0,926 (1 - 1,0), ется углеродный потенциал, равныйгде Спр - предельная концентрация углеро- заданному значению углеродного потенцида в стали, правая граница области подиаг- ала,рамме железо-углерод; 10 Процесс был проведен при тех же услоСо - заданное значение углеродного по- виях, но при температуре т - 900 С.тенциала; Величина Спр - 1,24,С - уставка (значение, поддерживае- Уставка С будет составлять; С - Спрмое регулятором); 1,24.Т - температура печи, С; 15 Регулятор углеродного потенциала под - коэффициент легирования стали, держивает в печи углеродный потенциал,определяется по эмпирической формуле, по равный предельной растворимости углеросоставу легированной стали. да, препятствуя образованию карбидов,Эта формула имеет вид В данном примере показано влияние1 - ехр О;1340 оВ+ 0,0907 А 1+ 20 температуры процесса на регулированиеуг+0,0276 К - 0,0320 Ю - 0,0410Мп - леродного потенциала в печи,0,0405 оМо,2830% Ч-О,4770% Т,0880% Сг П р и м е р 2. В предыдущем примереВ математическом выражении для Спр при обработке стали 18 Х 2 Н 4 ВА с коэффициполученные обработкой. экспериментзль- ентом легирования= 0,96 при температуреоныхданныхчисловые коэффициенты имеют 25 процесса т - 900 С и заданном значенииследующую размерность: 1,213." мас,; углеродного потенциала Со - 1,25 уставкз3,264 = мас./К; 0,926 = мас.; 1173 С = Спр. = 1,24. В качестве цементируемой"К; 1,0 - безразмерная величина., стали обрабатывали сталь ЗОХГТ с коэффиСпособ осуществляют следующим об- циентом легирования 1 = 0,83, при темпераразом, 30 туре т = 900 С, Предельная растворимостьПроцесс цементации осуществляют пу- углерода Спр, = 1,35.тем нагрева изделия в среде. газов, содер- Уставка С, выбираемая из условия мижащих углерод, и проводят как в шахтных нимума предельной концентрации углеродапечах, так и в безмуфельных печах непре- в стали и заданного значения углеродногорывного действия при 900-930 С, В качест потенциала, будет составлять С = С, = 1,25.ве атмосферы используется, например, Регулятор углеродного потенциала будетэндотермический газ с добавками природ- поддерживать в печи углеродный потенциного газа. Основным преимуществом такой ал, равный заданному значению углеродноатмосферы является возможность автома- го потенциала,тического регулирования углеродного по В данном примере показано влияниетенциала. На показатели прочности состзва обрабатываемой стали на регулироцементируемой стали большое влияние ока- вание углеродного потенциала.зывает концентрация углерода на поверх- П р и м е р 3. Процесс газовой цементаности, например, максимальные значения ции происходит в режиме, при котором угконтактной выносливости получаютприсо леродный потенциал эндотермическойдержании углерода в пределах 1,1-1,3С. атмосферы вначале поддерживают высокимПри этом нельзя допускать образование (1,3 С), а затем его снижают до 0,8% С.карбидной сетки, снижающей долговеч- Температура процесса т = 900 С,ность изделий, Это можно достичь, соблю- В качестве цементируемой стали обра- .дая условие С Спр, т.е. когда углеродный 50 батывали сталь 20 Х 2 Н 4 А с коэффициентомпотенциал атмосферы ниже предельной легирования = 0,94. Предельная концентрастворимости углерода в железе. рация углерода в стали Спр, = 1,269.П р и м е р 1. В качестве цементируемой Уставка С выбирается из условия Сп,ъстали обрабатывали сталь 18 х 2 НЧВА с (Спр, Со) и составляет С = Спр. -1,269. Регукоэффициентом легирования 1 - 0,96. За лятор углеродного потенциала поддерживаданное значение углеродного потенциала ет в печи углеродный потенциал, равныйСо - 1,25. Температура процесса т - 930 С. предельной растворимости углерода, преПри этих условиях предельная раство- пятствующий образованию карбидов, Наримость углерода в стали Спр = 1,348. второй стадии процесса заданное значениеуглеродного потенциала С о0,8. Уотавка1710586 Составитель А,АбросимовРедактор В.Петраш Техред М.Моргентал Корректо Заказ 312 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Г 113035, Москва; Ж; Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 5С,выбирается иэ условия Свь (Спр, Со) исоставляет С - Со = 0,8.Регулятор углеродного потенциала поддерживает в печи углеродный потенциал,.равный заданному значению углеродного 5потенциала. 8 данном примере регулирова-.ние углеродного потенциала проходит в двестадии,В предлагаемом способе по сравнению,с известным производят выбор уставки С. - . 10это значение постоянно и равно заданномузначению углеродного потенциала Со. Приэтом учитывается. температура процесса исостав обрабатываемого изделия, что приводит к снижению вероятности образования,карбидной сетки, повышающей:долговечность иэделий, подвергаемйх обработке.Экспериментальные исследования проводили при обработке шарошек буровых до:-. 20лот (примеры 1-3), После обработки(примеры 1-3) были проведены испытаниябуровых долот, Сравнительные испытанийпоказали, что среднее число долот на однупроходку уменьшилось. 25. Результаты испытаний сведены в табли-.цу Из данных, приведенных в таблице, видно, что долговечность буровых долот возрастает в среднем не менее чем на 3;. Формула изобретения Способ регулирования углеродного потенциала печной атмосферы, включающий изменение расхода добавки углеводородного газа в печь при отклонении величины углеродного потенциала атмосферы от уставки, о т л и ч а ю щ и й с я:тем, что, с целью повышения долговечности изделий, подвергаемых обработке, дополнительно измеряют температуру атмосферы в печи, вычисляют предельную концентрацию углерода в стали для обрабатываемого иэделия по следующему математическому выражению. Спр = 1,213 + 3,264 10 (Т - 1173) - -0,926 (1-1;О), где Спр - предельная концентрация углерода в стали; Со - заданное значение углеродного потенциала, мас.о; Т - температура в печи, К; 1 - коэффициент легирования стали(безразмерная величина), и поддерживают значения углеродного потенциала в печи, исходя из условия:Срп (Спр, Со)где С - уставка, мас,ф 4.