Установка для химико-термической обработки в кипящем слое

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 а а) 51)5 С 23 С 8/ ТЕНИЯ 7) диффузпящеиизобретельно ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗСВ ЕТЕКИЯМ И ОТНРЫТИЮПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Прияминский ремонтный завод(56) Авторское .свидетельство СССР11 430 193, кл. С 23 С 8(22, 1970,(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ХИИИКО-ТЕРИИЧЕСКОЙОБРАБОТКИ В КИИЯГ 1 ЕИ СЛОЕ обретение относ ской обработке, онному насыщени ло е н ейтр алыщх ения - повииение ти и качества об ится к химиков частности кдеталей в кичастиц. Цельпроизводи- работки, а560616 также удобство Обслуживания,. Установка содержит шахтную муфельную печь(П)с гаэоподнодящей перфорированной трубкой, приспособление вращенияи качания кассеты (1 Я, установленное посредством стойки 2 на корпусеП и выполненное в виде поивода вращения соединенного с К 8 через зубка.:тую перецачу, и привода качания, соединенного с К Я посредством сателлита 4 и конической шестерни, котораяимеет возможность вертикального пере"мещения, Стойка 2 имеет возможностьповорота вокруг своей Оси и выполненас расположенными по ее высоте горизонтальюми платформами (ГЖ 14 иВерхняя ГГ 4 имеет воэможност;. поворота в горизонтальной глоскости и наней установлен привод качания, а при Изобретение относигся к химико термической Обработке, в частности к диффузионному насыщению деталей в киящем слое нейтральных частиц, и может быть применено р,.; Обработке деталей например шестерен коробки пе(1 ременных передач первичных валов трактора ТК и т,ц,Целью зобрете.-ия является повыше ние пр:изводительности и качества обработки, а также удобство обслужива 3.На Фиг,изображена установка для хиико-термической обработки в кипящем слое, продольный разрез; на фиг. 2 - траектория движения кассеты щ для загрузки деталей, план," на фиг,3- вид А на фиг2 фУстановка для химико.-термической , бработки в кипящем слое включает в себя муфельную печь 1, которая со- держит установленную с левой боковой торцовой стороны последней шарнирно подвешенную стойку 2., Стойка .2 вылолнена. с Воэможностью поворота Бокру," свсей вевтикалыой Оси,50установка гля химико-термическойобработки в кипяще; слое имеет прчспособлние вращения и качания кассеты. Приспособление вращения и качаниякассеты установлено посредством стой- ,ки 2 на корпусе шахтной муфельной печи 1, Г,испо обление вращения и качания кассеты выполнено в виде приводавращения и в виде привоца качания вод вращения размещен на нижней ГП 3.Дпя повышения производительности икачества насыщения Обрабатываемыедетали подвергают в период диффузионной выдеэжки в насыщающей среде вращению вокруг вертикальной продольнойоси К 8 для загрузки деталей с одновременным наложением вращательныхдвижений на качатель:гые движения спериодически изменяющимся по своейвеличине радиусом качания по спиралиАрхимеда за счет отклонения 1( 8 впроцессе ее вращения от вертикальнойпродольной оси, Период диффузионнойвыдержки обрабатываемых деталей в насыщающей среде выбирают 48-507 от общего времени насыщения, Общее времянасыщения составляет 1,5-2 ч. 1 з,п.Флы, 2 ил.,В средней части стойки 2 жесткозакреплена горизонтальная нижняяплатформа 3. Иа наружной плоскостигоризонтальной нижней платформы 3установлен сателлит 4 с хвостовиком 5,Нижний конец хвостовика 5 сателлитасвязан через захват 6 с верхнимконцом вертикальной штанги 8 для загрузки деталеи,Привод вращения выполнен в видемотора-редуктора 9, неподвижно смонтированного на наружной плоскости горизонтальной нижней платформы 3. Нанаружном конце выходного вала 10 мотора-редуктора 9 жестко посажена ведущая звездочка 11 зубчатой передачипривода вращения. Ведущая звездочка1 кинематически связана цепной передачей 12 с ведомой звездочкой 13 зубчатой передачи привода вращения, Вецомая звездочка 13 жестко посаженана верхний конец вертикальной штанги7 кассеты Я для заг 1 уэки деталейТаким образом, привод вращениясоединен с кассетой 8 для загрузкидеталей посредством зубчатой передачивыполненной в вице ведущей эвез"дочки 11, в цепной передачи 12 и ведомой звездочки 13,На верхнем конце стойки 2 установлена верхняя горизонтальная платфора 14, имеющая возмогсость поворотав горизонтальной плоскости. На нижей плоскости верхней горизонтальнойплатформы 14 установлена коническая5 15606 шестерня 16 привода качания, Коническая шестерня 16 привода качания подвижно смонтирована на направляюцих стойках 15 с возможностью вертикального перемещения в последних.Коническая шестерня 16 привода качания соосно установлена с верхним концом вертикальной штанги 7 кассеты 8 для загрузки деталей, 1 ОТаким образом, привод качания соединен с кассетой 8 для загрузки деталей посредством сателлита 4 и конической шестерни 16, имеющей возможность вертикального перемецения в 5 направляющих стойках 15.На верхней плоскости верхней горизонтальной платформы 14, установленной с возможностью поворота в горизонтальной плоскости, установлен при вод качания, выполненный в виде мотора-редуктора 17, Выходной конец цилиндрического вала 18 мотора-редукто - ра 17 привода качания образует винтовую пару с конической шестерней 16 25 привода качания, причем наружные зубья конической шестерни 16 привода качания находятся в зацеплении с наружными зубьями сателлита 4 привода качания. Сателлит 4 привода качания 30 установлен с возможностью кругового перемещения вокруг конической шестерни 16 привода качания.Мотор-редуктор 17 служит для придания возможности вертикального перемещения конической шестерни 6 привода качания в направляющих стойках 15.Шахтная муфельная печь 1 имеет газоподводящую перфорированную трубку 19. Газоподводяцая перфорированная 40 трубка 19 имеет Г-образную Форму и расположена на полу шахтной муфельной печи 1. По гаэоподводящей перфорированной трубке 19 поступает во внутреннюю полость шахтной муфельной печи 1 и непосредственно под слой эндо - газ, который выходит из газоподводящей перфорированной трубки 19 через сквозные отверстия, выполненные в боковой верхней стенке гаэоподводящей 50 перфорированной трубки,19, непосредственно на изогнутой Г-образном конце последней.Установка для химико-термической обработки в кипящем слое работает следующим образом,Перед загрузкой кассеты 8 для загрузки деталей обрабатываемыми издели- ями отводят верхнюю горизонтальную 6 6платформу 14 вместе с конической шес -терней 16 привода качания в с", чу,причем наружные зубья кони;еской шестерни 16,привода качания разобцаютсяс наружными убьями сателлита 4, после чего кассету 3 для загрузки деталей загружают обрабатываемыми изделиями, причем верхний конец вертикальной штанги 7 кассеты 8 для загрузкидеталей крепится после ввода последней в шахтную муфельную печь 1 припомощи захвата 6 в соединительномзамке и фиксируется, например, припомощи клинового зажима (не показан).После осуществления процесса загрузки кассеты 8 для загрузки деталейобрабатываемыми изделиями и послеввода кассеты 3 для загрузки деталейв шахтную муфельную печь 1 операторвозврацает верхнюю горизонтальнуюплатформу 14 в исходное рабочее положение, причем зубья конической шестерни 16 привода качания входят в зацепление с наружными зубьями сателлита 4,Затем оператор включает мотор-редуктор 9 привода вращения, а послепередачи крутяцего момента через ведущую звездочку 1 зубчатой передачипривода врацения и цепную передачу 12непосредственно на ведомую звездочку13.зубчатой передачи привода вращения сателлит. 4 привода качания приводится в круговое вращение, обкаты"ваясь при этом по наружной поверхности конической шестерни 16 приводакачания.Крутяций момент одноьременно передается через хвостовик. 5 сателлита 4и через вертикальную штангу 7 непосредственно кассете 8 для загрузки деталей, которая начинает вращатьсявокруг ее вертикальной продольной оси,Для придания качательного движениякассете 8 для загрузки деталей с периодически изменяющимся по своей величине радиусом качания по спиралиАрхимеда (Фиг, 2) оператор включаетмотор-редуктор 17 привода качания,неподвижно смонтированный на верхненплоскости верхней горизонтальнойплатформы 14, который образует выходным концом цилиндрического вала 18винтовую пару с конической шестерней16 привода качания,После включения мотора-редуктора17 привода качания выходной конец цилиндрического вала 18 придает кони 15;) 06 16ческоц тяестсрнц 16 привода качания ВОЗБРатЦО-ПОСтУПатЕЛЬНОЕ ГЕ)ТЕЛКЯ.т.тное переметееие периодц ескц изменяя тЕМ СаМИМ ПО СВОЕЦ Р.-ЕтЛНЕ РаДИУС5 врацения саРцт:тя 4, ,з я счет че "о кассета 3 для загрузки це галей прт. СБОЕМ ВРащатЕЛЬНОМ ДВтжаИИ ЦатГИтС Ет ОТК 10 ЦЯТЬС 5 ОТ БЕРТИСгС)ЛЬОй ЦРОДОЛЬ ной оси и приобретать сят)ательдыеО ДВЕГтЕПИ 51 ВращаяСЬ Прн ЭТОМ С тгГтОБОЙ скоростью 2-6 обттмие и с гериодически измецяюцимся по своей Величине РаДИУСОМ КаЧЯНИЯ ПО СПИРЯЛИ АРХИМРДат что ускоряет процесс еасьщеея;:бс- ПЕЧИБаЕТ ПОСтОянньИ ПОДВОД СБЕжЕГС ПОТОКЯ СЗОТОСОДЕРЖЯЦИХ "ЯСТИт Я 1 ЯКже обеспечивается равномернстсгь цэу 5 -лероживяния внутренних е наружныхповерхнс стеР обдрат.батывае сьх еЗДРи".1создт)ются блягсприятые Етс 5 овея дл 51активнога процесса удаления сяжц с наружной поверхности обрабатываемых ЛЗДг Ий, Я таКжЕ ПОБЫЦае ТСЯ ЦРОИЗБО- дительес)сть и качество обработки.)Химико-термическую обработку дст ал е 5 про Водят В иахтнОЙ муфельной 1 е чи 1 с киг;ящим слое:т тейтралт.тцгх частицДияегр реторты печ:-1 с=-300 мм Высота Насыпного слоя;ас гид кварце- -,Ст Бого пест.я с размером Фракций 02- О, мм равна 500-550 мл".еако-термлческув) обработку проводят при 92,5 "сО)п 1 жаюцеь Ягееттом сл)гжетэ едо 1 аз,5,.Обр аб атываемые детали н агример шестерне коробки перемееетдг)с передач колесного трактора Тт. с различной конФигурацией и вьцтолненпые из образцов стали 13 ХГТ загружают предв-"рительно в кассету 3 для загрузки деталей, которую помецяют в кипящий слой пахтной )уФельной ".ечи 1 Б тодвеРт- гтНОМ СОС ) С Л,1 ИИ, Пт)ЕЕЧЕ. Ка - СЕТЯ О "ЛЯ Загрузки деталей лишена боковых с - НОК, ЧтС ДаЕт ВО.ттО)СН:дСТ Ь бЕСПРЕ.,ЯТС ВЕНтСт О УШЕСте.гЯТЬ Гтдс,гдС НЯКГЛ-:. - . Рожввдлее 5 ОбРабатыБЯР Ых гтт г Рлет е."ПрарЫВНО В КИПяцРМ СЛ ОСд ИНЕр ТНЫ"," : Ят" сыпегых частиц твердого материала, ПРИ ИСПОЛЬЗОВЯНтИ В КЯЧЕСгВЕ ОжижащЩЕГО аЕнта СМЕСИ ЭЕтттсГЯЗ С,Нроде с с химико-т ермиче ской обр яботки Б кипяцем слое Б прецлагаемой устяногке характеризуется Высокой скоростью еагрева садки обрабаты- В ЯЕ МЫХ ДЕТ а)1 ЕЙ, БЫ СО КИМ - Н а ЧЕ Етн Р Мкоэс)Фициентя мяссообмтдея и углерод- НОГО МЯТЕ РИЯЛЯ,. т.тО ЦОЗБОЛЯЕт Зцати. -тегЕ,т;0 СС)КРЯ ЩГГЬ тРОДОЛжитЕЛЬЦОСТЬ.:,.:ОПЕССЯ . 5-тт ряЗ ПО Ст)тВЕЕЕЕЮ СГ С .ОБОЕ ЦЕЕ Г Я 1 ЦРИ); 3 НЯЧЕ 7 РЦЬЕО ПОвьсить .ЕэоЕЗдс:ДИТРг,Ес)стт,а такхепОБыстттд тсячестБО Обо 00 гсиНроцесс е 1 углеро)киЯне"я Б предла; ЯЕгМОЙ УСтЯБОВКЕ ОСУ;ЕСтВЛЯЮт В КИПЯЩЕМ С:,ОЕ НЕЙтРЯЛЬНЫХ т-.аСТИЦ В ТЕЧЕ -ние -3 ч В среде 1130 и,укэв ряспада: риэтаноламиня (С;НЛОН)з 13. В результаге распада триэтаноламица образуетя мета:д и ятомаргье углерод,Дптт ОСУЩЕСТГПЕтИЯ Е РОП.ССа НЯУГЛЕ.)ст сиада:л 5 Обраб ать,)темьх Деталей при)ЕНЯЮТ ЯЛ)БМтО;т 1 К".ЛЕВЫЙ Катаццэатар,ЦгЯ ЦСЦтУЧЕБИЯ КОТОРОГс. ОсИСЬ ЯЛЮтЯЛНИЯЬ ..т д ттЕгт БЯР. ГГ ЕЛЬНО ЯКТтЛВИЗИРУЕТ СЯтт т1,т к сц ем В о Отс)тт гднит; 1; 2, Длюяцони -КЕ.ЕВт,;й: тТгтлЗЯТОР УСКОРЯЕТ ПРОЦЕСС дтт 1)Фузие атомарного углерода в лов церхцостцый -.,той ОбрбятВяетых деталей Н КатЕСТ:,Р ттнартнцк НЯСЫПВЫХ ЧаСГнц ТВСтдт г)дС) упст т т)И-.)ЭЯ тт")Игив.тЯЮТК 1 ЦЦ)ЦЕБИЙ Г:ЕСОК С ВЯЗ:тЕРОМ СттРЯК:.ЕЙ0 2-0 3 мм,;с: горд:,Й предварительноЗЯСЬпат) Г Е 5 ОСТЕ С Я) ЮМИНОНИКЕтЕБЬтМсдталтлз,т;ром Во внутреннюю полостьпах 1 ой т утс 1):-дтьОй печи 1., причемкварцетгтт о цес: я берут в два раза вобгтОМЦОМ СОО.".ОЦЕЦИИ ПО СРЯБНЕНИЮ СОб МНЫМ СООтцОЮЕ ИЕМ дгтСт ттЛЕОНИКЕЛЕБо гс катализ атора.Нссле Нагрева обрабатываемых дег т алей до рабочеи темг врат;рь .) ОС)гЦЕСТВЛЯЮ. ЦОДаЧУ ЭНДОГ=ЗЯ ПО ГаЗО- цодводяцей церФорированной трубке 19. Зндогяз получают конверсией триэтацоламина (СНОН) .т Воздухом при со- О."ЕтОЕНИН ТРИЭтаНОЛаМИН - ВОЗДУХ С 110 ЗФФптлееТотм расхода воздуха о. - Э, 30-0, З 1 г;те А - коэфФциеет избыгкя БОЗДухаЭНДОГЯЗ ПОСтУЦЯЕт ЧЕРЕЗ СЛОт,. Бо Бнтгт 3 днцюю тс 110 с. ь щахт нОЙ МУфйьной т.0 чи 1 по рабочему сечению г "зоцодтдотЯе 11 ЕРФОРБРОБЯИ 10 Й тРУбки 19 т ;,ЯСПО 5 О)СЕтНС)Й т;я готду ПаХГ-Ой МуФЕЛЬ- цой печи 1., 1".Огтуплецие энцогаза гэсуцЕт. ТБЛяЕТСГ ЕЕПОСр=д ТЕЕНе ЧЕРЕЗСКВО;БЫЕ ОГЗЕРСтин,. ВЬтЦОЛНЕВНЫЕ В верхней боковс Й сэ. енке изогнутого - образного нижнего конца газоподводящей перфоге рованной тр- с. :л 19,располо- жЕНЕОЕт Ня Поду ПЯХТ:ОЕт 1 уФЕЛтдНОЙ ГтЕЧИ 1 .30 БЦУТРЕННЕЙ ПО:ОСТИ ЩЯХтЧОЙ МУФельной печи , 1:осле осущестюени 51,ртт Еесса пода пт энцога я создаетсян ау гл е р аж 1 Б д юи а я а т 10 с ф е р я с 1 13 л и 1с10 20 ЗО 35 40 45 50 15 атомарного углерода и метан, когарые акгинно начинают диффундиронатьн насыцаемую поверхность обрабатываемых деталей,Дпя повышения производительностии качества насыцения обрабатываемыедетали подвергают в период диФФузпонной выдержки в насьпцаюцей среде нра -щению вокруг вертикальной продольнойоси кассеты 8 для загрузки деталей содновременным наложением врацательныхдвижений на качательные движения спериодически изменяющимся по своейвеличине радиусом качания по спиралиАрхимеда за счет отклонения кассеты 8для загрузки деталей н процессе еевращения от вертикальной продольнойоси.Период диФфузионной выдержки обрабатываемых деталей в насыщанпей средевыбирают 48-507 от общего времсни насыщения. Общее время насыщения составляет 1,5-2 ч.1 ассета 8 для загрузки деталей начинает вращаться в осажденном слое,алюминоникелевого катализатора н течение 3-7 мин, причем угловая скорость вращения кассеты 8 для загрузкидеталей зависит от размеров слоя,частиц и плотности материала обрабатываемых деталей, от садки последних, а также от их геометрии. 1 ассета 8 для загрузки деталей нрацаетсяс изменяющеймя угловой скоростью от2 до б об/мин или от 12,6 до37,7 рад/с) .В процессе вращения кассеты 8 длязагрузки деталей обеспечивается постоянньгй подвод свежего потока углеродосодержащих частиц, ускоряетсяпроцесс насыщения, а также обеспечинается равномерность науглераживаниявнутренних и наружных поверхностейобрабатываемых деталей при скоростиперемещения алюминоникелевого катализатора от 0,1 цо 05 мет/с.Р процессе науглероживания обрабатываемых деталей избыточный метанпродолжает нсе время разлагаться с.выделением твердого углерода. Углеродв виде сажи накапливается на поверхности частиц всего слоя, Процесс науглероживания обрабатываемых деталейосуществляется разлагаюцимся настальной поверхности последних метаном, выделяющим атомарный углерод,который и диффундирует в металл. Од на езре мень с эт им прои 1 хагпт :, рано углерода с ч. тиц к панархнасгяоб - рабатьд немых дсталей,В период кипения слоя п 1 опс ход тперемешинание частиц, 1 астицы с пзрасходонанной сажей отбрасываются от поверхности детали вглубь с.оя, где они вновь покрываются сажей, а на их место поступают свежие частицы, Б этоже время происходит вытеснение иэслоя отработанного газа свежим, атакже устраняются искажения темпера -турного поля слоя,Науглероживание происходит какпри кипении, так и в осажденном слоеалюминаникелевого катапиэатора, причем в осажденном состоянии карбюриза -тором в основном является сажа, накопленная частицами,Наличие сажи на наружнои поверхности обрабатываемых деталей в значительной степени замедляет процесснасьппения последних,Этот недостаток в предложеннойустановке устраняется за счет прида -ния врацения кассете 8 для загрузкидеталей посредством привода врацения,са единенна га с к а с с етой 8 для за гр,-ки деталей через зубчатую передачу.Б момент придания врацения кассте 8 для загрузки деталей происходитинтенсивный подвод к наружным ивнутренним поверхностям обрабатын: в "мых деталей свежего по гока углерод: -садержацих частиц. активизируетсяпроцесс удаления сажи с наружной ивнутренней поверхности обрабатынаемыхдеталей, ускоряется процесс насыщения последних, повышается значительнапроизводительность и качество обработки,Установка для химико-термическойобработки в кипяшем слое проста в изготовлении. обслуживании и надежна вработе, использаванис данной установ -ки для химико-термической обработкив кипящем слое обеспечивает снижениевремени насыщения на 5-50/ и повышение износостойкасти обрабатываемыхобразцов в 1,5-2 раза; повьппение прсиэводительности и качества обработки,снижение стоимости обработки на 30402 за счет снижения удельных расходов сырья и потребляемой электроэнергии; равномерность науглероживаниявнутренних и наружных понерхностейобрабатываемых деталей иэ-за созданиябла го приятных у ело вий для активно гопроцесса удаления сажи с наружной поверхности обрабатываемых деталей за счет улучшения протекания массообменных процессов при приповерхностной зоне насыщения, за счет автивного стирания слоя сажи в процессе врашения кассеты для загрузки деталей вокруг вертикальной продольной оси с одновременным наложением вращательного движения на качательное движение с периодически изменяющимся по своей величине радиусом качания по спирали Архимеда из-за отклонения кассеты для загрузки деталей в процессе ее вращения от вертикальной продольной оси последней,Формула изобретенияУстановка для химико-термической обработки в кипящем слое, содержащая шахтную муФельную печь с газо- подводящей перфорированной трубкой, расположенной на поду печи, и кассе 0616 12той для,загрузки деталей, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения производительности и каче 5ства обработки она снабжена приспоФсоблением вращения и качания кассеты,установленным посредством стойки накорпусе печи и выполненным в видепривода вращения, соединенным с кассетой через зубчатую передачу, и привода качания, соединенным с кассетойпосредством сателлита и коническойшестерни, имеющей возможность вертикального перемещения2, Установка по п. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с цельюудобства обслуживания, стойка выполнена с воэможностью поворота вокругсвоей оси и с расположенными по ее Ю высоте горизонтальными платФормами,верхняя иэ которых имеет воэможностьповорота в горизонтальной плоскостии на ней размещен привод качания, анижняя жестко закреплена на стойке и 25 на пей установлен привод вращения,