Способ регенерации защитнойатмосферы b термической печи

и 817077 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскиаСоциалистическихРеспублик(51)М. Кл. С 21 О 1/.74 Гааударетеааный кемитет СССР ва делам нзебретений и аткрыткй(53) УДК 621.78. .0623 (088,8) Дата опубликования описания 31,03,81(54)СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ЗАЩИТНОЙ АТМОСФЕРЫ В ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕЧИ1Изобретение относится к способам получе-.ния защитных сред, необходимых для терми. ческой обработки, и может быть использовано. в камерных, колпаковых и проходных печах металлургических и машиностроительных заводов при термообработке металла беэ окис 5 ления и обезуглероживання,Известен способ регенерации защитной атмосферы, раскрытый в устройстве для снижения засорения атмосферы печи, где при непрерывной подаче основного газа производят перио- .0 дическую подачу восстановительного газа, (11.Однако такое устройство рассчитано на одно. кратное использование защитного газа в печи. Для поддержания требуемых защитных свойств печной атмосферы с использованием описанного устройства в печь необходимо подавать большое количество защитного газа с высо. кой степенью очистки от окислителей (НзО СОз и Оз).аИзвестен способ получения защитной атмосферы, где предлагается в технический азот добавлять природный газ в количестве 2,0- 2,5 объема содержащегося в азоте кислорода и полученную смесь подвергать конверсии на никелевом катализаторе при температурах тер. мообработки иэделий 2).Недостатки известного способа - невоз. можность получения защитного газа с низким влагосодержанием, а также использование дан. ного способа при температурах термообработки ниже 900 С.Недостатком описанного способа регенерации защитной атмосферы является сложность его осуществления, необходимость установки специальных агрегатов для очистки газа, потери тепла в связи с низким кпд теплообменников. Цель изобретения - повышение эффективности восстановления защитных свойств печной атмосферы и, как следствие этого, со. кращение расхода защитного газа, на печь.Поставленная цель достигается тем, что подготовленная газовая смесь пропускается двумя потоками и одновременно ошщ,Через плазмо 4трон, а другой через камеру доконверсии в соотношении 34,2 - 70,6% и 65;8 - 29,4% соответ. ственно с последующей доконверсией всей сме.81си в камере доконверсии при поддержаниив плзэмотроне температуры 2000 - 2500 С и в камере доконверсии 1500- 1700 С.управление лроцессом регенерации достига-, ется тем, что одновременно регулируются процессы конверсии газовой смеси и газовый режим печи по изменению влажности газа илиткислородного потенциала на входе газа в нечь и в месте отбора газа на регенерацию с помощью датчика кислородного потенциала с твердоэлектролитной гзльванической ячейкой.Высокая степень полноты протекания реакций конверсии и доконверсии достигается при.тменением плазменной техники; оказывающеиинтенсифицирующее воздействие на эти процессы при мзлых концентрзциях реагирующихкомпонентов.На чертеже схематически изображена термическзя печь,Термическая печь включает садку 1, газовыйзатвор 2, радиантные трубы 3, циркуляционные вентиляторы 4, патрубок 5 отвода газа,побудитель 6 расхода защитного газа, плазмотрон 7, камеру 8 конверсии, подвод 9 све.жего защитного газа, привод 10 природногогаза клеммы 11 электропитания плазмотрона,)датчик 12 состава газа, дроссельный клапан13 с приводом ламповый ВЧ генератор 14.Способ осуществляется следующим обра.зом;Загрязненный в процессе термообработки защитный газ, содержащий окислители Оэ, СО и НзО, откачивается из печи через патрубок 5 при помощи вентилятора 6 и на.правляется на регенерацию. В соответствии с количеством окислителей, содержащихся в газе, в регенерируемый защитньй газ вводят добавку углеводородного газа через подвод 10, Часть газовой смеси направляют в плазмотрон 7, где посредством комбинированного (высоко частотного и низкочастотного) электрического разряда осуществляется подвод энергии к газовой смеси и разогрев газа до 2000 - 25%С, после чего электроусиленный (плазменный) ноток подается в камеру 8 докоиверсии. Другая часть газовой смеси (не прошедшая через плазмотрон) подается в камеру 8 доконверсии, При этомроисходит разбавление высокотемпературного электроусилеиного газа и осуществляется процесс доконверсии окислительных компонентов при температуре в камере доконверсии 1500 - 1700 С, достаточной для полного протекания химических реакций с высокой скоростью.Подача регенерированного газа из камеры 8 в печное пространство обеспечивает поддер.живзние в печи газовой среды с пониженным содержанием окислителей соответствующим7077 требованиям технологии термообработки ста.лей. Для восстановления защитных свойств атмосферы, отобранных из печи, производят добавку природного газа в количестве, обеспечивающем соотношение СН 4/НзО =. 1,2 - 1,5, т,е, 0,3 - 0,9 м/ч (в соответствии расходам газа 200 - 600 мз/ч.), Влагосодержзние защит. ного газа после взаимодействия компонентов вновь составляет 0,013% (Фт = -40 С).Энергия, необходимая для протекания хами. ческнх превращений, вносится тем газовым по. током, который подвергается электроусилению в плазмотроне, Разделение газа на два потока через плазмотрон (40 - 50%) и минуя плаэмо. трон (50-60%) обусловлено подбором наилуч 50 55 Влажность или кислородный потенциал атмос.феры в печи контролируется непрерывно элек.5трохимическим датчиком 12 кислородного потенциала с твердоэлектролитной ячейкой, Посигналу датчика 12 о содержании окислителейв защитном газе срабатывает. привод дроссельного клапана 13 (положение которого10 определяет расход углеводородного газа напечь),а также ламповый генератор 14, режим работы которого определяют режим при-вода к плазмотрону энергии от источника.Известно, что процесс конверсии требуетподвода дополнительной энергии в реакционный объем, что в данном случае и осуществляет плазмотрон. Высокочастотный генератор 14 осуществляет корреляцию состоянияатмосферы, подачи необходимого количества20углеводородного газа и подвода в процессконверсии соответствующей электрическоймощности.Цикл циркуляцйи, включающий отбор газа из печи, добавки свежего защитного и угле 25водородного газов, регенерацию газовой смеси и использование регенерированного газа впечи, осуществляется непрерывно.Пример выполнения предложенного способаприменительно к проходной роликовой печидля термообработки стального проката без30обезуглероживания,Атмосфера печи - азотводородный газ параметров: й, = 95%, Н, = 5%, влагосодержаниегаза Н,О = 0,013% соответствует температуреточки росы тг " -40 С, Расход циркулирую.т,р,щего в системе защитного газа равен 200 -600 мз/ч в ззвисцмости от количества окис.лителя (водяных паров) "загрязняющего" газв печи. Расход защитного газа на печь длякомпенсации потерь через неплотности загру 40 зочных проемов составляет 50 - 100 мз/ч, После прохождения защитным газом печи влажность газа повышается и достигается на выходе из печи 0,1%, что соответствует ттр=817077 оставитель В,Техред М, Лоя в тор А. Мотыль Корректор Н ПодписСССР Заказ 1235 34 Тираж 618 ВНИИПИ Государственного комит по делам изобретений и откр 113035, Москва Ж.35, .Рвушская над. 4/5 Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5ших условий работы плаэмотрона (по мощности, температуре, экономичности, ресурсу.),Прн использовании в качестве защитногогаза технического азота, содержащего 3% кислорода, добавка природного газа осуществляется ц количестве, обеспечивающем соотноше.ние СН(НО 2,5 на устранение кислородаи СН 4/НО = 1,5 на устранение влаги, Дляусловий рассматриваемого примера количество кислорода, вносимое азотом, составляет1,5-3,0 м/ч, а следовательно, необходимаяна устранение кислорода добавка СНсоот.ветственно равна 3,75 - 7;5 мэ/ч, С учетомдобавки СН 4 на снижение влагосодержаниясуммарный ввод природного газа находитсяв пределах 4,05 - 8,4 м /ч,Способ регенерации защитного газа можетбыть осуществлен также на колпаковых, ка.мерных и протяжных термических печах. Приосуществлении Способа может быть исполь.зован природный гаэ или любое углеводородное топливо.Способ регенерации защитного газа может.(5 - 10% Н,), очищенного экзогаза типаПС 0-09, эндогаза,6Формула изобретения Способ регенерации защитной атмосферыв термической печи, включающий многократнуюциркуляцию газовой среды через регенерирую.щую систему в виде плазмотрона, камеры доконверсии и нечь, подпитку свежим защитнымгазом с одновременным вводом углеводород.ного газа в количестве 2,0 - 2,5 объема от со.1 ф держания окислителя в защитном газе, о т.л н ча ющ и й ся тем,что,с целью сокра.щения расхода защитного газа на печь, подготов.ленную газовую смесь пропускают двумя пото.ками одновременно, один поток через плазмо.1 З трон а другой через камеру доконверсии всоотношении 34,2 - 70,6% и 65,8 - 29,4% соот.ветственно с,последующей доконверсией всейсмеси в камередоконверсии при ноддержаииив плазмотроне температуры 2000-2500 С и вкамере доконверсии 1500 - 1700 С. Источники 1 нформации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент СЮА Иф 3575398, кл; 263 - 36,2 З 1971,2, Авторское свидетельство СССР Иф 523144,кл. С 21 О 1/74, 1975,.