УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБ Российский патент 1999 года по МПК C23C8/06 C23C8/22 C21D9/08 

Изобретение относится к области химико-термической обработки стальных изделий и может быть использовано при производстве трубчатых изделий с высокопрочным внутренним покрытием.

Известны устройства для обработки поверхности металлоизделий с целью повышения ее эксплуатационных параметров (Е.В. Антошин. Газотермическое напыление покрытий. -М.: Машиностроение, 1974, с. 7 - 14), в частности установка для газопламенного напыления порошка.

Установка состоит из распылительной горелки и питательного бачка. Распылительная головка включает в себя каналы для сжатого воздуха, напыляемого порошка и газовой смеси.

К недостатком устройства газотермического напыления относится то, что оно не обеспечивает возможность обработки внутреннего канала труб и функционально применимо только для напыления порошка.

Наиболее близким решением, принятым за прототип, является устройство для повышения износостойкости тонкостенных труб (МинЧермет. ВПО Трубосталь Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности (УралНИТИ). Отчет N 6.6-К-81-82-ВН о научно-исследовательской работе "Разработка и внедрение технологии и оборудования для повышения износостойкости тонкостенных труб ⊘ 159 и 219 мм"; с. 15 - 21. г. Челябинск, 1985 УДК 621.774.5, N Гос. регистрации 01.83.0000920, инв. N 02860090063).

Установка включает в себя кольцевой многовалковый индуктор, газопроводы для подвода и отвода газа из обрабатываемой трубы, конусы для центровки трубы и размещения в их отверстиях газопроводов.

Установка изготовлена на базе токарно-винтового станка. На суппорте станка смонтирован кольцевой индуктор, установленный коаксиально упрочняемой трубе с возможностью перемещения вдоль нее. В патроне станка установлен центрирующий полый конус с отверстием, в котором размещена отводящая часть газопровода. В пиноли задней бабки станка также установлен вращающийся конус с отверстием по его оси для размещения подводящей части газопровода.

Установка работает следующим образом. Рабочий газ через подводящую часть газопровода подается внутрь трубы, которая нагревается с помощью индуктора. При высокой температуре газ диссоциирует и, перемещаясь вдоль трубы под давлением непрерывно поступающего исходного газа, науглероживает ее внутреннюю поверхность. Через отводящую часть газопровода, расположенную в центрирующем конусе, отработанный газ уходит наружу.

Недостатками данного устройства являются невысокая производительность и неэкономичность использования технологического газа при цементировании внутренней поверхности трубы из-за малого использования диссоциированного газа.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в уменьшении расхода рабочего газа, повышении производительности процесса науглероживания за счет подачи предварительного нагретого газа.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для химико-термической обработки внутренней поверхности труб, включающем индуктор и газопровод для подвода и отвода газа, согласно изобретению устройство снабжено камерой, выполненной с отверстиями для отвода отработанных газов и жестко закрепленной на газопроводе с помощью трубопроводов, а газопровод снабжен заглушкой, разделяющей его на подводящую и отводящую части.

На газопроводе в зоне нагрева размещена камера с трубчатыми каналами, соединяющими канал газопровода с полостью, образуемой наружной поверхностью камеры и внутренней поверхностью обрабатываемой трубы. Стенка камеры выполнена с отверстиями для отвода отработанных газов из технологической полости внутрь камеры и далее - к отводящей части газопровода, находящейся за заглушкой. Заглушка исключает возможность смешивания подводимого и диссоциированного газов. Как следствие этого, диссоциированный газ не вытесняется холодным вновь поступающим газом, например природным. Контакт диссоциированного газа с обрабатываемой поверхностью становится более продолжительным и происходит при более высокой температуре. Предварительный нагрев газа обеспечивается за счет сложного движения газа по трубопроводам.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором схематично представлено устройство для химико-термической обработки внутренней поверхности труб. Устройство включает подводящий газопровод 1, цилиндрическую камеру 2 с отверстиями 3 в стенках камеры, трубопроводы 4, соединяющие рабочую полость между внутренней поверхностью обрабатываемой трубы и наружной цилиндрической стенкой камеры с каналом подводящего участка газопровода 1, заглушку 5, разделяющую газопровод на подводящую 1 и отводящую части 8, торцевую стенку 6, конусную стенку камеры 7 и индуктор 9.

Устройство работает следующим образом. Рабочий газ для химико-термической обработки трубы 10 подают через участок газопровода 1. Через трубопроводы 4 газ поступает в рабочую полость между внутренней поверхностью трубы и цилиндрической стенкой камеры, где при высокой температуре диссоциирует на атомарный углерод и водород. Нагрев трубы осуществляется с помощью индуктора 9. Углерод диффундирует в стенку трубы, а отработанная газовая смесь водорода и углерода через отверстия 3 в стенке камеры 2 поступает внутрь нее и далее через отверстия в торцевой стенке 6 камеры - к отводящей части газопровода 8. Конусная стенка 7 камеры 2 в значительной мере исключает возможность попадания отработанного газа из камеры 2 в полость между обрабатываемой трубой 10 и камерой 2.

Устройство использовано при производстве износостойких труб размером 159х5,5 мм из стали 10, упрочненных методом высокотемпературной цементации. Науглероживающий газ CH₄ подают через газопровод 1 в зону нагрева трубы. Температура нагрева трубы составляет 1200 - 1300^oC. Газопровод изготовлен из трубы размером 42х3 мм, длиной 7 м из низколегированной жаропрочной стали 15ХМ. Канал трубы разделен перегородкой 5, и на одном конце ее закреплена полая камера цилиндрической формы диаметром 130 мм. Корпус камеры выполнен из жаропрочного сплава на никелевой основе (ЭИ 607). Канал подводящей части газопровода трубы соединен с рабочей зоной пространства камеры, в которой размещены трубопроводы, выполненные также из жаростойкой стали.

Размер трубопроводов составляет 6х1,5 мм. Для отвода отработанного газа в цилиндрической стенке камеры выполнены отверстия диаметром 2,5 мм. Отработанный газ через отверстия в торцевой стенке отводится по трубопроводу 8.

Конструкция устройства для химико-термической обработки внутренней поверхности труб обеспечивает снижение расхода технологического газа по сравнению с известным на 25 - 28%. Так, расход природного газа при упрочнении трубы размером 159х5,5 мм с использованием известного устройства (прототипа) составляет около 25 л/мин, а расход газа при действии заявляемого устройства составляет около 18 л/мин. Скорость упрочнения трубы по прототипу составляет 0,9 м/мин. Скорость упрочнения трубы с использованием заявляемого устройства составляет 0,7 м/мин.

Предлагаемое устройство позволяет повысить производительность химико-термической обработки внутренней поверхности труб и снизить расход технологического газа.

Изобретение относится к химико-термической обработке стальных изделий и может быть использовано при производстве трубчатых изделий с высокопрочным внутренним покрытием. Устройство для химико-термической обработки внутренней поверхности труб включает индуктор и газопровод для подвода и отвода газа, снабженный заглушкой, разделяющей его на подводящую и отводящую части. Кроме того, устройство снабжено камерой, выполненной с отверстиями для отвода отработанных газов и жестко закрепленной на газопроводе с помощью трубопроводов. Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в уменьшении расхода рабочего газа, повышении производительности процесса науглероживания за счет подачи предварительно нагретого газа. 1 ил.

Устройство для химико-термической обработки внутренней поверхности труб, включающее индуктор и газопровод для подвода и отвода газа, отличающееся тем, что устройство снабжено камерой, выполненной с отверстиями для отвода отработанных газов и жестко закрепленной на газопроводе с помощью трубопроводов, а газопровод снабжен заглушкой, разделяющей его на подводящую и отводящую части.