Файл: Эстрин, Б. М. Производство и применение контролируемых атмосфер (при термической обработке стали).pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 124

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Горение проводилось на катализаторе ЦЭЧМ-Ш. Максимальная температура в слое составляла 1000° С.

Химический состав продуктов каталитического сгора­ ния соответствует равновесному для реакции водяного газа [см. уравнение (Ш-51)] и поэтому может быть вычислен аналитически по известной методике, предло­ женной В. Ф. Копытовым [33].

Если горение ведется не на катализаторе, то состав продуктов сгорания может существенно отличаться от

равновесного. В этом случае в

газе содержатся

метай

и остаточный кислород в количествах, зависящих

от ка­

чества предварительного смешения.

 

Это смешение имеет немаловажное значение также

при каталитическом сжигании.

 

 

Исследования, проведенные

в Центроэнергочермете,

показали, что защитный газ, полученный каталитичес­ ким сжиганием природного газа, при коэффициенте рас­

хода воздуха 0,55—0,6 позволяет обеспечить

светлую

поверхность

на трубчатых

образцах из сталей марок 10,

20, 35, 45, 20К и ЗОХГСА,

обрабатываемых

по режиму,

указанному

в табл. 11.

 

 

 

 

 

На трубчатых образцах из стали

Х8 и Х5М была

тонкая, неотслаивающаяся

оксидная пленка

(температу­

ра 830—840° С,

выдержка 48—73

мин,

охлаждение

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

11

Режим

тепловой обработки трубчатых

 

 

 

 

образцов стали

 

 

 

 

 

 

 

Марна

стали

Температурный

Выдержка вре-

Толщина

стенки

6,

интервал, °С

. менн, мин

 

мм

 

10,

20

960—980

3,5

1,5

 

 

 

35,

45

940—960

4,0

4,0

 

 

 

20 К

980—1020

4

2,0

(охлаждение

ЗОХГСА

 

730

4,5

1,5

 

 

 

 

 

с печыо до 680" С)

с. печью до 680° С). Влажность защитного газа

соответ­

ствовала т. т. р. 10° С.

 

 

 

 

 

Центроэнергочерметом

разработан

современного ти­

па промышленный

агрегат КСПЦ-500 для получения за­

щитного газа методом каталитического сжигания при­ родного газа производительностью 500 м3 /ч.

107

Технологическая схема агрегата показана на рис. 32. Воздух и природный газ, пройдя регуляторы давле­ ния, регулирующие и отсечные органы, смешиваются в эспнраторе и подаются в реактор, представляющий со-

Продимпы сгорания

Рис.

32. Технологическая

схема

установки

типа

КСП-Ц-500:

 

 

 

/ — каплеотделитель

циклонного типа па линии сжатого воздуха;

2 — м а с л о о т ­

делитель; 3 — ф и л ь т р

для

сжатого

воздуха;

4 — узел смешения

и

горелка;

5 — насадка из

хромомагнезптового

кирпича;

6—каталнзацнопная

 

насадка;

7—

водоохлаждаемып

стояк;

8—трубчатый

холодильник;

9—каплеотделитель

циклонного

типа

на

липни

продуктов

сгорания;

10— холодильная камера с

фреоновым

хладагентом;

// — гпдрозатвор-кондепсатоотводчпк;

 

12—реакцион­

ный

аппарат;

<Jr / Q B — регулятор

соотношения

природный

газ — воздух;

Н2 — узел

регулирования

концентрации

водорода

в готовом газе.

Влажность

продуктов

сгорания

отвечают

т. т.

р.

25—30° С, а

защитного

воздуха

5—10° С

бой футерованную изнутри камеру. В горизонтальной ее части находятся три керамические решетки. Первая (по ходу газа) выполнена из хромомагнезптового кирпича и защищает от пережогов две другие решетки, выложен­ ные из корундового легковеса и пропитанные каталити­ ческой массой ЦЭЧМ-Ш. Вертикальная часть реактора

предназначена

для подстуживания продуктов сгорания

до температуры

900—1000° С.

С этой температурой газ покидает реактор, проходит промежуточное охлаждение в стояке и направляется в трубчатый холодильник. Оттуда продукты сгорания, пройдя каплеотделитель, поступают в холодильную ка­ меру, охлаждаемую фреоном. Заданная влажность га­ за поддерживается автоматически регулированием его температуры на выходе из холодильной камеры. Агре­ гат настолько укомплектован всеми средствами автома-

108

ры безопасности, предотвращающие возможность отрав­ ления.

Защитный газ указанного типа влажностью, соответ­ ствующей т.т.р. 10° С, попадая в печь, вступает во вза­ имодействие с поверхностью металла, в результате чего в печи устанавливается новое состояние равновесия, от­ вечающее реакции водяного газа при температуре печи. Реакция водяного газа при контакте с металлом проте­ кает с ощутимой скоростью уже при температурах вы­ ше 350°С (без металла — выше 600°С).

 

Проследим, например, за изменением газа, состоящего из 4,5%

СОг; 11,0% СО; 13,9% Н2 при

влажности, равной

в одном

случае

0,846%

(т.т.р. 5° С), а

в другом

1,17%

(т. т. р . = 10° С)

и темпера­

туре в печи: 700, 800, 900, 1000 и 1100° К.

 

 

 

 

 

 

Исходим

из того, что С 0 2 + С О ;

 

Н 2

+ Н 2 0 ; С 0 2 + Н 2

0 ; С О + Н 2

постоянны, т. е.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

* ш = ( с о ; . н ; ) / ( с о " - н , о " ) ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

СО,, Н 2 ,

СО", ITjO" — новое

содержание компонентов.

 

 

 

Приняв л' = С 0 2 , составляем

уравнение

 

 

 

 

 

 

 

х (Н3 — СО, + х)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

(С02 +СО—х) (Н 2 0 + С0 2

— .V)

 

 

 

 

 

 

 

и решаем его относительно .v. По найденному значению

С 0 2

нахо­

дим значения

остальных

компонентов, имея в виду при этом, что

CO., + СО = С 0 2 + СО" и СО" = С 0 2

+

СО — С 0 2

 

 

 

 

н т. д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сводные

данные показаны

в табл.

12. (числитель — для

влажно­

сти,

соответствующей

т.т.р.

5° С,

знаменатель — для

влажности,

соответствующей т. т. р. 10е С).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из

табл.

12 видно,

что в указанном

диапазоне температур газ

в печи

обладает высокой восстановительной способностью.

 

 

Отношение П 2 / Н 2 0

при всех указанных температурах

превышает

5,0, а отношение СО/С02 больше

2,5, что создает

предпосылки для

интенсивного

протекания реакций

восстановления.

Это

очень

важ­

но, если учесть, что поступающий в печь металл, особенно после горячен прокатки, требует активного «осветления».

Чрезмерно низкая влажность газа может в некото­ рых случаях нанести вред (например, при термообра­ ботке холоднокатаного металла с исходной светлой по­ верхностью), заключающийся в порче поверхности ме­ талла из-за интенсивного протекания на ней реакций окисления — восстановления по схеме

4С02

+ 3Fe ч± 4СО

+

Fe3 04 ,

(а)

Fe3 04

+ 4Н2 <± 3Fe

+

4Н 2 0 .

(б)

ПО

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 12

Изменаение состава газа в печи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Состав газа . %

(объемп . )

 

 

Температура

со;

 

со"

И 2

 

 

Н.О"

в печи,

°К

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

700

4,72

,

10,78

14,12

 

0,626

5,05

 

10,45

14,45

 

0,52

 

 

 

 

800

4,10

 

11,40

13,50

 

1,246

4,30

 

11,20

13,70

 

1,37

 

 

 

 

900

3,66

 

11,84

13,06

 

1,686

3,82

 

11,68

13,22

 

1,85

 

 

 

 

1000

3,15

 

12,35

12,55

 

2,196

3,30

 

12,20

12,70

 

2,37

 

 

 

 

1100

2,63

 

12,87

12,03

'

2,716

3,00

 

12,50

12,40

 

2,67

 

 

 

 

Эта

тенденция подавляется в

том

случае,

когда

влажность исходного

газа

соответствует

т. т. р.

10° С.

ПРОИЗВОДСТВО ЭНДОГАЗА

Конверсия природного газа с воздухом в количестве, соответствующем теоретически необходимому для пол­ ного превращения метана по уравнению

2СН4 + 0 2

+ 3,76N2

ч± 2СО + 4Н2 - j - 3,76N2,

(VI-1)

позволяет

получить

защитную среду с высоким

содер­

жанием водорода и окиси углерода и малыми концентра­ циями влаги и углекислоты. Такой защитный газ приме­ няют при газовой цементации; термической обработке, предназначаемой для восстановления углерода с поверх­ ности готовых изделий; при пайке медью; спекании и в ряде других операций.

Технологическая схема установки для приготовления эндотермического газа представлена на рис. 34.

Воздух и очищенный от сернистых соединений при­ родный газ засасываются воздуходувкой через смеси­ тель и подаются в ротаметр, пламегаситель и далее в

U1

Смотрите также файлы