Способ получения эндотермической атмосферы

(51) 5 С И РЕ НИЕ ДЕТЕЛ Ь СТВ У С К АВТОР 0 енное объедине Р оизводствуими ко-терможет быть шинострои- мышленноетению являмической атсжигание м воздуха (ко=0,25) в приер ГИАП-З, ио одному пажанию в ней ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР(46) 15.03.92.Бюл. М 1 (71) Научно-производ "ВНИИТМАШ" (72) В.И.Непогодин (53) 621,793. 669.586,5 (56) Химико-термиче лов и сплавов, Справ ховича, ММеталлур (54) СПОСОБ ПОЛУЧ ЧЕСКОЙ АТМОСФЕ (57) Изобретение отн в частности к химико ке, а именно к спасо лируемых атмосф использовано на и строительной и мета(088,8)ская обработка метал очник под ред.Л.С,Ля ия, 1981, с.8.ЕНИЯ ЭНДОТЕРМИ РЫосится к металлургии -термической обработ бам получения контро ер, и может быть редприятиях машино ллургической промыш Изобретение относится к и контролируемых атмосфер при мической обработке изделий, и использовано на заводах ма тельной и металлургической про стей. Наиболее близким к изобрется способ получения эндотемосферы включающийприродного газа с недостаткоэффициент расхода воздуха асутствии катализатора, напримконтроль, состава атмосферыраметру, например по содерводяных паров. 2ленностей, Цель - получение атмосферы с заданной науглероживающей способностью, повышение качества термообработки, проводимой в данной атмосфере, за счет снижения брака. Способ включает сжигание природного газа с недостатком воздуха в присутствии катализатора типа ГИАПи контроль состава атмосферы по содержанию в ней водяных паров, который проводят в момент уменьшения объема смеси газа на 10-250 при сохранении их соотношения, подаваемого на катализатор, причем о полноте превращения углеводородов в компоненты эндотермической атмосферы судят по наличию изменений содержания водяных паров. Способ позволяет улучшить качество термообработки за счет устранения,- брака. 1 ил., 1 табл,Однако в процессе эксплуатации в случае, например, превышения критической величины объемного напряжения катализатора из-за выноса потоком атмосферы каталитически активных частиц или отложения сажи на катализаторе превращение углеводородов в компоненты атмосферы полностью не происходит. Вместе с тем, содержание углеводородов более 1; в полученной атмосфере нарушает однозначную зависимость между концентрацией регистрируемого компонента(водяных паров) в исходной смеси и ее науглероживающей способностью, вследствие того, что углеводороды, находящиеся в термодинамически неравновесном состоянии относительнодругих компонентов атмосферы, в термической печи вступают в химические реакции на каталитических поверхностях обрабатываемых деталей. При этом, например, каличие 1,3; непрореагировавшего метана в эндогазе приводит к браку, выраженному в снижении качества термообработки из-за повышения хрупкости нагретых под светлую закалку иэделий (болтов), достигающему 3 в год от объема термообработки.Цель изобретения - получение атмосферы с заданной науглероживающей способностью, повышение качества термообработки, проводимой в полученной атмосфере за счет снижения брака,Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения эндотермической атмосферы с заданной науглероживающей способностью, включающему сжигание природного газа с недостатком воздуха в присутствии катализатора типа ГИАПи контроль состава атмосферы по содержанию в ней водяных паров, контроль содержания водяных паров проводят в момент уменьшения объема смеси газов на 10-250, при сохранении их соотношения, подаваемого на катализатор, а о полноте превращения углеводородов в компоненты эндотермической атмосферы судят по наличию изменений содержания водяных паров,В предложенном способе отсутствие изменения концентрации водяных паров в момент уменьшения подаваемого на катализатор объема смеси газов свидетельствует о том, что углеводороды в эндогазе прореагировали полностью, а объемное напряжение катализатора как до изменения объема подаваемых на него газов, так и после изменения не превышало значения критической величины. Следовательно, эндотермическая атмосфера имеет требуемую науглероживающую способность.Наличие изменения концентрации водяных паров свидетельствует о том, что в момент уменьшения объема смеси газов, подаваемых на катализатор, объемное напряжение катализатора уменьшилось и стало ниже критической величины. Углеводороды при этом прореагировали полностью, вызвав изменение регистрируемого параметра (содержания водяных паров), Следовательно, ранее (до момента изменения) степень превращения углеводородов в компоненты эндотермической атмосферы была неполной, При этом науглероживающая способность атмосферы, не соответствовала заданной величине.Регистрация водяных паров в предложенном способе может осуществляться с погрешностью +1,0 С точки росы (точ Допустимое верхнее граничное значе 10 ние изменяемой величины объема принято за 25 О вследствие того, что при большем 30 35 50 ных газов при сохранении их соотношения.При этом вентиль 5 открывают на время, не превышающее время транспортирования потока газа через катализатор. Такой промежуток времени является достаточным для 55 обнаружения изменения количества водяных паров и практически не нарушает работу потребителей эндотермической атмосферы.Изменение количества водяных паровуказывает на то, что до момента уменьше 15 20 40 45 ность, обеспечиваемая выпускаемыми приборами). Поэтому за допустимое нижнее граничное значение принята величина, равная изменению на 100 количества подаваемого на катализатор объема смеси газов,вызывающего изменения контролируемогопараметра, соизмеримые с точностью прибора,его значении в слое катализатора не обеспечивается постоянная температура при изменении объема проходящего через него газа. При этом уменьшение объема смеси газов более чем на 25; приводит к снижению достоверности определения полноты превращения углеводородов в компоненты атмосферы.На чертеже показана схема устройства для реализации способа. Устройство содержит высокотемпературную камеру 1, заполненную катализатором. Вход камеры 1 через газодувку 2 соединен со смесителем 3, снабженн ым регулятором соотношения углеводородного гаЗа и воздуха. К газовой линии, отводящей эндогаз из камеры 1, подключен анализатор 4, в качестве которого может быть использован, например, гигрометр точки росы. Между газодувкой 2 и камерой 1 включен вентиль 5 линии сброса смеси газов на свечу,Способ осуществляют следующим образом,Для получения эндотермической атмосферы воздух и углеводородный газ под давлением.подается газодувкой 2 в камеру 1 на нагретый до 1000 С катализатор. Технологически заданная концентрация водяных паров поддерживается регулятором соотношения смесителя 3 в соответствии с показаниями анализатора 4.Контроль. степени превращения углеводородов в компоненты атмосферы осуществляется путем наблюдения (регистрации) за показаниями анализатора 4 газа в момент подачи на свечу через открытый вентиль 5, минуя. катализатор, 10-25 О объема исходния подачи смеси газов объемное напряжение катализатора превышает допустимуювеличину, а углеводородный газ превратился в компоненты атмосферы не полностью. 5Для обеспечения технологически заданнойнауглероживающей способности атмосферы корректируют объемное. напряжение катализатора путем соответствующегоснижения объема подаваемой на катализатор смеси газов,Отсутствие изменения количества водяных паРов означает, что до уменьшенияподаваемого объема смеси газов объемноенапряжение катализатора не превышало 15значение допустимой величины, а углеводородный газ полностью превратился в компоненты атмосферы.В таблице приведены наблюдаемые отклонения измеряемого (регистрируемого) 20содержания водяных паров в предложенном способе при среднем и граничных значениях величин уменьшения объема смесигазов, подаваемого на катализатор в сравнении с известным способом, а также брак 25термообработки, выраженный в процентах,в пересчете на годовую программу нагреваемых под светлую закалку изделий (болтов)в термической печи типа СНЦ.Пр и м е р, Эндотермическую контролируемую атмосферу получали путем подачина нагретый до 1000 С катализатор газовоздушной смеси; состоящей из воздуха и угле. водородного газа-метана. Коэффициентрасхода воздуха а = 0,256. Концентрация 35остаточного метана в эндогазе 1,3, так какпревышает его равновесную концентрациюна 0,9. Это указывает на неполное превращение метана в компоненты эндогаза,В момент кратковременного (менее 3 40мин) уменьшения, например, на 150 объема смеси газов, подаваемых на катализаторизменение концентрации водяных паров составило 0.4 (объем) или 8 С точки расы (остаточный метан при этом в зндогазе составил 0,4 О). Указанное значение точкй росы регистрируется достаточно наглядно гигрометром точки росы, имеющем погрешность +.1,0 С точки росы.Таким образом, контролируя только один параметр эндогаза, например, точку росы водяных паров, предложенным спасо. бом можно не только поддерживать этот параметр на заданном уровне, но и определять наличие в эндогазе непрореагировавшего метана, т.е. степень превращения углеводородов в компоненты эндотермической атмосферы, что способствует обеспечению стабильного состава ее с заданной науглероживающей способностью. Предложенный способ прост в эксплуатации.Экономический эффект от использования предложенного способа получают, в основном, за счет уменьшения брака обрабатываемых в эндотермической атмосфере деталей.Формула изобретения Способ получения эндотермической атмосферы, включающий сжигание природного газа,с недостатком воздуха в присутствии катализатора типа ГИАП и контроль состава атмосферы по содержанию в ней водяных паров, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью получения атмосферы с заданной науглероживающей способностью, повышения качества термообработки, проводимой в полученной атмосфере за счет снижения брака, контроль содержания водяных паров проводят в момент уменьшения объема смеси газа на 10-25 опри сохранении их соотношения, подаваемого на катализатор, а о полноте превращения углеводородов в компоненты эндотермической атмосферы судят по наличию изменений содержания водяных паров.1719460 длагаеиыи спос естн Степень погккоты превращенияуглеводородоев эндогазв Уненыкение яодаваеногона катализатор объема Чснеси газов в пределахреализации способаЕЗОФ с Дчс 25 М Уненьаение подаваеиогона катапизатор объемач снеси газов больаеверхнего предела Уиеньаение подаваеногоатализатор объена Ч снен газов неныке нижнегоредела ( а ч с 1 бг)(Дч 2 Б 2) Полное превращение углеводородовв зндогазе Изиенение содержания ао"дяных паров в пределахпогревности измерительных средств, Брака нет Изменение содержания водяных паров в пределах погреаности из иерительных средств. Брака нет рцние содержания иых паров а пределаревности иэнерительсредств. Брака нет Измерение содержания водяных паров в пределахпогреаности нзнеритель"иых средста. Брак 2-3.,Иеполное превращение углеаодородое в зн- догээе оста витель С.Пущи наехред М.Моргентал актор Н,йвыдкая Корректор М,Максимишинец Заказ 743 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г,од, ул. Гагарина, 101 Изнднвкне содераания во.данях паров в пределахпогреаностн изиеритель"ных средств. Необходиность корректировки ре"анна Сжигания не обнаружена, брак 2-32. Иэненение содержания водяных паров превы. жает погреаность изнернтельных средств. Обнаруаена необходн" ность корректировки резина свыкания, Образование брака предотвращаеиого корректировкой режима сжи- гания Иэненение содераанил водяных паров превыка" ет погревность нзнерительных средств из-за иэненения тенпературы в слое катализатора. Обнаружен лоаиыд сиг" нал необходиности корректировки резина сжигания. брака нет Изменение содержания водяных паров превыэа" ет погреаность изнери" тельных средств. Обна" руаен сигнал необходи; ности корректировки реаина сжигания, которыд из-за изменения тенпературы а слое ка" тапиэатора неустраним,Брак 2-3.