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

гащен кислородом, благодаря чему достигается высокая температура процесса (1250° С).

Шихта, состоящая из окалины и сажи, загружается в жароупорные, поддоны, которые передвигаются гидрав­ лическим толкателем. Печь состоит из зон нагрева, вы­ держки и охлаждения. У последней предусмотрены ро­ ликовый под и шлюзы.

Газовая среда, заполняющая муфель, приготовляе­ мая из доменного газа (поступавшего от доменных пе­ чей, работавших на обогащенном кислородом дутье), ха­ рактеризовалась следующим составом: 0,2—0,4% СОг; 38—40% СО; 3,5—4,5% Н2 ; 0,0—0,2% СН4 ; 2,47% Н 2 0 .

Часть экспериментальных нагревов проводили на га­ зе, обогащенном водородом. В этом случае состав газо­ вой среды на входе в муфель был следующим: 0,2—0,4%

л и ны схем а ти чееки та ков.

Рыхлая масса мелконзмельченной окалины и сажи, поступив в печь, сразу заполняется защитным газом. По мере разогрева массы начинается восстановление желе­ за из окалины окисью углерода, содержащейся в защит­ ном газе:

FeOH-CO^Fe+C02 . (а)

Образовавшаяся углекислота восстанавливается до окиси углерода за счет соединения с углеродом сажи по реакции

Часть С 0 2 выделяется из шихты в газовую фазу, где вступает во взаимодействие с остальными компонентами защитного газа по реакции

По мере восстановления окалины и повышения тем­ пературы масса подвергается уплотнению. Обмен между газовой фазой внутри спекшегося «пирога» и газовой фа­ зой снаружи все более затрудняется.

Можно считать, что практически весь процесс восста­ новления окалины в глубине протекает в газовой фазе внутри шихты (пирога), а газовая среда, вводимая в му-

•г"

319

фель, лишь создает условия в печи, предохраняющие же­ лезо от окисления.

Экспериментально установлено, что в среднем газо­ вая фаза (на иеобогащеином водородом исходном газе)

ко что полученным значением позволяет утверждать, что в печи протекает реакция водяного газа, а не реакция Гана. Другими словами, в муфеле печи практически от-

320

защитной среды обеспечивает получение железного по­

т. с. даже меньше равновесного, позволяет получить железный порошок марки Б, содержащий 96% железа.

Если в шихте содержание сажи повысить до 13%, то па неочищенном доменном газе в отдельных случаях уда­ ется получить порошок, содержащий 98,43% железа.

В связи с изложенным в процессе восстановления же­ леза из окалины можно использовать обычные газовые

среды, в которых отношения СО/С0 2 >- 3, а с о " 1 1 г 0

CO., -И.,

> 2,5.

Однако в целях уменьшения окисления поддонов же­ лательно доменный газ подвергнуть незначительной очистке от С 0 2 (до 5—6%), что лучше всего сделать воаой под небольшим давлением.

Г л а в а XVII

СВЕТЛЫЙ ОТЖИГ МАЛОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ В ШАХТНЫХ ПЕЧАХ

Шахтные печи с давних пор широко применяют для отжига тонкой проволоки или ленты в мотках. Для уменьшения окисления рабочий объем в печи муфелируют. Муфель (котел) закрывается крышкой с водоохлаждаемым резиновым уплотнением. К крышке приварены тяги, к которым подвешена садка. Каждая электрическая печь снабжена несколькими муфелями. Когда один му­ фель находится в печи, другие охлаждаются в колодцах вне ее.

322

Такие печи работали без применения защитной среды. Во время нагрева вследствие испарения и крекинга эмульсии в муфеле печи появлялись горючие компонен­ ты, которые связывали кислород. По мере повышения давления в печи предохранительный клапан приоткры­ вался и выпускал излишки газа.

Однако во время охлаждения котла воздух проникал в печь и вызывал окисление металла. Степень окисления зависела от плотности муфеля.

Практически применение таких печей позволяло лишь уменьшить окалпнообразованне и сократить время, необ­ ходимое для травления металла.

На рис. 106 показан котел шахтной печи, переобору­ дованный для светлого отжига с применением защитно­ го газа.

Внутренняя поверхность крышки печи муфелирована жароупорным листом. Защитный газ вводится сверху садкн через распределительное кольцо с отверстиями. Выход газа осуществляется снизу через специальный от­ вод, заканчивающийся сверху крышки колпачком с ка­ либрованным отверстием.

Такая подача защитного газа обеспечивает хороший массообмен между ним и садкой. Газ из установки под­ водится к распределительным гребенкам, откуда шлан­ гами — к отдельным котлам.

Вход защитного газа в котел печи открыт в течение всего цикла отжига, т. е. при продувке, нагреве и охлаж­

содержанием водорода) в шахтных печах позволяет по­ лучить светлую поверхность металла, полностью исклю­ чить операции травления, заметно улучшить технологи­ ческие качества проволоки [76].

СОДЕРЖАНИЕ ВОДОРОДА В ГАЗОВОЙ СРЕДЕ H 2 - N 2

Состав защитного газа надо устанавливать индиви­ дуально для каждого случая с учетом режима термиче­ ской обработки, типа и конструкции печей, вида садкн, состояния поверхности (наличие пленки масла, окислов, эмульсии и т. п.) и величины ее, характеристики системы