Способ нитроцементации изделий и печь для осуществления способа

тор о 1+ф,1 Фт.ЙМ3 ,-, .:.-,-, мыл ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕ Н ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1 ц 745962 свид ву543197 61) Дополнительное к авт 22) Заявлено 20,12.77 (2 1) М. КС 23 С 11/18 Г 27 В 15/00 2556670/22-02 с присоединением заявк(72) А о изобретения ический институтоборудованияМЖ) сесоюзный научно-исследовательский и техно монтажа, эксплуатации и ремонта машин животноводческих ферм (ВНИИ 71) Заявите(54) СПОСОБ НИТГОЦЕМЕНТАЦИИ ИЗДЕЛИЙ И ПЕЧ ДЛЯ ОСУШЕСТВЛЕНИ Я СПОСОБАлизатора, выбрасываемьзону из кипящего слоя.ности изделия катализафузионное насыщениеазотом. Для того, чтоизделия была насыщенмере, изделие приходисепарационной зоне докрытые катализаторомнию в них азота не.срми, свободными от катзано с непроизводительнмени. осится к област ботки металлов ит оцементации хими- спла- делий Целью изобретен кация процесса удал делия частиц мелкод ра. интенсифирхности из- катализатоя являетс ния с по сперсног 5 ь достигается тем, что внитроцементации, вклюие поверхностного слоя и азотом в кипящем слое полнительное насыщение оя внекипяшего слоя в не печи, изделию периоимпульсные колебания в е печи. ая цел способе асыщен еродом а и до ого сл ной зобщают ной зон Указаннизвестномчающем низделия углкатализаторповерхностнсепарациондически соосепарацион Изобретение отни ко-термической обра и вов, в частности к н р из в кипящем слое.По основному авт. свид,543197 известен способ нитроцементации, включающий насыщение поверхностного слоя изделия углеродом и азотом в кипящем слое катализатора, ожижаемого продуктами сгорания углеродсодержашего газа и дополнительное насыщение поверхностного слоя изделия азотом внекипящего слоя 11.Согласно известному способу подвергае- мое нитроцементации изделие выдерживают в кипящем слое катализатора, а затем извлекают из слоя и выдерживают над ним в сепарационной зоне печи, заполняемой контролируемой порцией свежего аммиака, в результате чего происходит дополнительное насьицение поверхностного слоя изделия азотом.Однако при извлечении изделия из кипящего слоя некоторые участки его поверхности оказываются покрытыми мелкодисперсным катализатором. Во время выдержки изделия в сепарационной зоне печи на его поверхности также оседают частицы катае в сепарационную Осевший на поверхтор затрудняет дифповерхностного слоя бы вся поверхность а азотом в равной тся выдерживать в тех пор, пока по- участки по содержаавняются с участкаализатора, что свяыми затратами вреПример. Газовую смесь (8 - 10/, пропа,на, 85 - 88 О/о воздуха, 3 - 5 О/о аммиака) подают в рабочее пространство печи, заполненное мелкодисперсными частицами катализатора (порошка активной окиси алюминия диаметром 0,2 - 0,8 мм, пропитанного азотнокислым никелем) со скоростью 0,1 - 0,5 м/с, обеспечивающей псевдоожижение частиц катализатора.В печи поддерживают температуру 860 - 880 С. В кипящий слой опускают изделие из стали 25 ХГТ и выдерживают в нем до1 Ю тех пор, пока концентрацпя азота в диффузионном слое не достигнет 0,05/,. Концентрацйя углерода регулируется в пределах 0,6 - 1,0/О за счет изменения содержания пропана в смеси. Затем изделие извлекают из ки- о пящего слоя в сепарационную зону печи и встряхивают, сообщая ему импульсные колебания, вследствие чего слой частиц катализатора, осевших на изделии при извлечении его из кипящего слоя, осыпается. После этого в сепарационную зону печи подают контролируемую порцию свежего аммиакаи выдерживают изделие над кипящим слоем до получейия необходимого процента содержания азота и углерода на поверхности изделия. Во время выдержки изделия в се- т парационной зоне ему периодически (через каждые 3 - 4 мин) сообщают импульсные колебания, чтобы стряхнуть частицы катализатора, которые могут осесть на его поверхности в результате выброса их из кипящего слоя в сепарационную зону.зоГлубина диффузионного слоя при выдержке изделия в сепарационной печи в течение 1,1 ч была доведена до 0,85 - 0,88 мм. При -иСйользовании известного способа такую глубину получают за 1,5 ч.Использование предлагаемого способа нитроцементации обеспечивает беспрепятственное насыщение поверхностного слоя изделия в сепарационной зоне печи, что позволяет этот процесс интенсифицировать в1,5 - 1,7 раза.Известна печь с кипящим слоем для термообработки изделий, содержащая камерусо слоем мелкодисперсных частиц теплоносителя, нагреватели, газораспределительную решетку, устройство для удаления час 45 тиц теплоносителя с поверхности изделия в виде сопел для направленной подачи сжатого воздуха на механизм загрузки с подвеской и полкойнад выходным отверстием печи 12.Частицы мелкодисперсного теплоноси теля, лежащие неподвижным слоем на верхней части обрабатываемого изделия, проходящего через выходное отверстие, сдуваются струей сжатого воздуха, имеющей достаточную дальнобойность, так как она развивается в свободном от частиц простИранстве (под полкой),Указанная печь не может быть использована для нитроцементации изделий по предложенному способу, так как струя сжатого воздуха, любого нейтрального газа или аммиака, периодически направляемая внутрь сепарационной зоны печи для того, чтобы сдуть частицы теплоносителя с поверхности изделияпрепятствовала бы процессу дополнительного насыщения поверхности изделия азотом.При обдуве изделия воздухом или нейтральным газом снизился бы азотный потенциал печной атмосферы сепарационной зоны, который обеспечивается при наличии в ней не менее Зо/о аммиака (при обдуве воздухом, кроме того, появляется окисная пленка, которая препятствует насыщению поверхностного слоя изделия азотом), а при периодическом обдуве изделия аммиаком его содержание в сепарационной зоне превысило бы допустимый предел (5/о), что ведет к появлению металлоструктурного дефекта (так называемой темной составляющей).Целью изобретения является обеспечение возможности осуществления предложенного способа нитроцементации.Указанная цель достигается тем, что уст. ройство для удаления частиц теплоносителя выполнено в виде генератора импульсных колебаний, установленного на механизме загрузки и кинематически связанного с подвеской.На чертеже показан общий вид печи.Печь содержит рабочую камеру 1 с зоной нагрева и сепарационной зоной 2, разьемную крышку 3 и загрузочное устройство 4, снабженное генератором импульсных колебаний, в состав которого входит электротолкатель 5 с программным устройством 6 и связанная с электротолкателем системой рычагов поворотная головка 7. Через трубопровод 8 подают воздух со скоростью 0,1 - 0,5 м/с.В футеровке печи расположены электро- нагреватели 9,По коллектору 10 подают аммиак. На подвеске 11 загружают изделие.Печь работает следующим образом.В печь по трубопроводу 8 подают воздух, обеспечивающий псевдоожижение частиц теплоносителя, Затем включают электронагреватели 9, доводят температуру в рабочей камере до 860 в 8 С и по трубопроводу 8 подают пропан-бутан. Одновременно с подачей пропан-бутана в рабочую камеру подают аммиак по коллектору 10. По достижении в зоне нагрева необходимого состава печной атмосферы, обеспечивающего величину углеродного потенциала 0,8 - 0,45 О/, и азотного потенциала 0,1 - О,5 О/о открывают разъемную крышку 3, опускают подвеску 11 с изделиями посредством загрузочного устройства 4 в кипящем слое и закрывают крышку 3, После выдержки в кипящем слое подвеску с изделиями посредством загрузочного устройства извлекают из кипящего слоя в сепарациониую зону 25и включат программное устройство 6 электротолкателя 5. Одновременно в еепарационную зону 2 подают контролируемую порцию свежего аммиака и выдерживают подвеску с изделиями в этой зоне до получения необходимого процента содержания азота и углерода на поверхности изделия. В течение всего периода выдержки изделия в сепарационной зоне печи программное устройство 6 периодически (через 3 - 4 мин) включает и выключает электротолкатель 5, шток 12 которого при каждом включении выдви 1 Огается вверх и перемещает связанную с ним через систему рычагов поворотную головку 7 в верхнее положение (на чертеже показано тонкими линиями), а при каждом отключении электротолкателя шток 12 падает вниз,и связанная с ним поворотная О головка 7 также падает, возвращаясь в горизонтальное положение и вызывая при этом сотрясение подвески 11 с изделиями.В результате такого встряхивания подвески мелкодисперсный теплоноситель, осевший на некоторых участках поверхности изделий, осыпается вниз, в зону кипящего слоя.По истечении срока выдержки изделий в сепарационной зоне выключают программное устройство, открывают крышку 3, вклю- ы чают двигатель 13 загрузочного устройства и выгружают подвеску с изделиями.На поворотной головке 7 установлен двуплечий рычаг 14 предохранительного уст 6ройства, отключающего двигатель 13 в том случае, когда рамка 15 подвижного блока достигнет пяты 16 двуплечего рычага.Формула изобретения1. Способ нитроцементации по авт. св.543197, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса удаления с поверхности изделия частиц катализатора, изделие периодически подвергают импульсным колебаниям в сепарационной зоне печи.2. Печь для осуществления способа нит-,роцементации изделий по п. , содержащаякамеру со слоем мелкодисперсных частицтеплоносителя, нагреватели, газораспределительную решетку, устройство для удаления частиц теплоносителя с поверхности изделия и механизм загрузки с подвеской,отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса насыщения, устройство дляудаления частиц теплоносителя выполненов виде генератора импульсных колебаний,установленного на механизме загрузки икинематически связанного с подвеской.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР543197, кл. С 23 С 11/18, 1975,1:., .с,еф;Ф- к у .,ф..",в;ФФФ у 745962 ИПИ Госудэрс по делам нзобМосква, Ж - ППП сПатьент,ЦН 113илиал Редактор Г. ПетровЗаказ 3900/19 С Те Тиставитель Л.ед К, Шуфриж 074 венного ком итета етеннй н открыт 5, Раушская набУжгород, ул. П нов Корректор Ю.Макаренк Подписное СССРийд. 4(5роектная, 4