АГРЕГАТ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ С НАГРЕВАТЕЛЕМ В СЛОЕ КАТАЛИЗАТОРА Российский патент 2000 года по МПК C23C8/20 C21D1/74 F27B9/02 

Изобретение относится к оборудованию для химико-термической обработки и может быть использовано в нефтехимии, металлургии, машиностроении, авиастроении, приборостроении и других отраслях промышленности.

Известен способ химико-термической обработки и устройство для его осуществления, содержащее печь с нагревательными элементами, эндотермический генератор с нагревательными элементами вокруг реторты с катализатором, систему трубопроводов, регулирующую и контрольную аппаратуру, осуществляющую подачу эндогаза в печь в нужном режиме (а.с. СССР N 939571).

Недостатком известного способа химико-термической обработки изделий и устройства для его осуществления является необходимость охлаждения и повторного нагрева части эндогаза, наличие сложной и дорогостоящей системы подачи эндогаза в печь.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому является печь для газовой цементации изделий, содержащая корпус с футеровкой, нагревательные элементы, устройство для перемешивания атмосферы (вентилятор), эндотермический генератор, расположенный в пустотелом корпусе вентилятора, зона конверсии которого, заполненная катализатором, отделена от рабочего пространства печи металлической перегородкой, имеющей полости для прохода эндогаза (а.с. СССР N 1672181).

Недостатком печи для газовой цементации изделий является необходимость использования в печи дополнительных нагревателей и мощности для поддержания температуры катализатора, что приводит к неравномерности температуры по печи, невозможность обеспечить стабильность процесса конверсии смеси газов на катализаторе, так как при загрузке деталей в печь температура в ней изменяется на несколько сот градусов, низкое качество обрабатываемых изделий, также невозможность обеспечить баланс узла вентилятор-эндогенератор, что приводит к его ускоренному выхода из строя.

Общим недостатком эндотермических генераторов, входящих в состав рассмотренных способа химико-термической обработки и устройства для его осуществления и печи для газовой цементации изделий является наличие в их составе емкости (реторты) для катализатора, являвшейся промежуточным звеном в теплопередаче нагреватель-катализатор.

Ограничение теплопередачи через стенки емкости, зависящее от ее размеров, отрицательно влияет на равномерность температуры катализатора, снижает качество эндогаза, ограничивает производительность эндотермического генератора.

Таким образом, актуальным является создание агрегата для химико-термической обработки в котором повышается качество получаемой эндотермической атмосферы за счет повышения стабильности параметров процесса, сокращается расход энергии, повышается качество термообработки.

На чертеже показан разрез агрегата для химико-термической обработки с нагревателем в слое катализатора.

Агрегат для химико-термической обработки состоит из корпуса 1, футеровки 2, устройства для перемешивания атмосферы в рабочем пространстве печи 3, нагревателей рабочего пространства печи 4, эндотермического генератора 5, зоны конверсии газовой смеси 6, отделенной от рабочего пространства печи теплоизоляционной перегородкой 7, имеющей полости 8 для прохода эндогаза, катализатора 9, нагревателя катализатора 10, трубы для подачи газов в зону конверсии 11.

Агрегат химико-термической обработки с нагревателем в слое катализатора работает следующим образом.

В рабочую зону агрегата подаются изделия. Нагрев до температуры термообработки осуществляется нагревателем 4. Газовая смесь, состоящая из углеродосодержащего газа, например метана, и газа, содержащего кислород, например воздуха, поступает через трубу 11 во внутреннюю часть зоны конверсии 6, ограниченную нагревателем 10, расположенным в слое катализатора 9 и обеспечивающим его разогрев до температуры процесса. Пройдя внутреннюю часть зоны конверсии, смесь газов поступает в наружную часть зоны конверсии и через полости 8 теплоизоляционной перегородки 7 поступает в рабочую зону агрегата.

Разграничение зоны конверсии на внутреннюю и наружную достигается тем, что нагреватель выполнен в виде трубы. При этом форма трубы может быть самой разнообразной; цилиндр, труба с гофрированной поверхностью, труба с эллиптическим сечением и так далее.

Переход газов из внутренней зоны конверсии в наружную осуществляется либо через открытый конец нагревателя, либо через отверстия в его верхней части.

Предложенная конструкция агрегата для химико-термической обработки с эндотермическим генератором без реторты и с расположенным в слое катализатора нагревателем позволяет повысить равномерность его нагрева, повысить качество эндотермической атмосферы, снизить ограничение по производительности за счет исключения промежуточного звена теплопередачи, которым является реторта.

Предложенная конструкция агрегата для химико-термической обработки с эндотермическим генератором, отделенным от рабочей зоны печи теплоизоляционной перегородкой, позволяет исключить влияние загружаемых в печь изделий на колебания температуры катализатора, обеспечивает независимость установки и регулирования температуры в рабочей зоне печи и зоне конверсии, что повышает качество химико-термической обработки и, в частности, стабильность распределения углерода по глубине науглероженного слоя, расширяет диапазон процессов и режимов термообработки в данном агрегате.

Агрегат содержит футерованный корпус, нагревательные элементы, устройство для перемешивания атмосферы и эндотермический генератор. Генератор имеет перегородку, отделяющую зону конверсии с расположенным в ней слоем катализатора от рабочего пространства. Перегородка выполнена теплоизоляционной и имеет полости для прохода эндогаза. В слое катализатора установлен нагреватель. Агрегат повышает равномерность нагрева катализатора, качество эндотермической атмосферы и химико-термической обработки. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Агрегат химико-термической обработки, содержащий корпус с футеровкой, нагревательные элементы, устройство для перемешивания атмосферы, эндотермический генератор, содержащий перегородку, отделяющую зону конверсии с расположенным в ней слоем катализатора от рабочего пространства и имеющую полости для прохода эндогаза, отличающийся тем, что перегородка выполнена теплоизоляционной, а в слое катализатора установлен нагреватель. 2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что нагреватель выполнен с возможностью обеспечения направленного движения газов в зоне конверсии.