Способ изготовления катализатора в виде шара из огнеупорной глины с ядром из нитрита натрия для газовой цементации стальных изделий Российский патент 2023 года по МПК C23C8/22 

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке стальных изделий, а именно к технологии изготовления катализатора для процесса газовой цементации стальных изделий и может использовано в машиностроении для упрочнения поверхностных слоев стальных изделий.

Известен способ изготовления катализатора для процесса газовой цементации стальных изделий состоящий в том, что из тестообразной глиняной огнеупорной массы формируют шар, в ядре которого размещают нитрит натрия (патент RU 2796089 С1, опубликовано 16.05.2023). Нитрит натрия в известном техническом решении используют в порошкообразном виде.

Недостатком известного способа изготовления катализатора является малое время активности катализатора (не более 2 часов) в диапазоне температур термической печи от 500 до 930 градусов Цельсия, что связано с тем, что нитрит натрия используется в порошкообразном виде и его разложение с выделением атомарного азота в указанном диапазоне температур происходит во всем объеме порошка нитрита натрия за короткий период времени, что снижает эффективность его использования, в частности, для создания глубины слоя цементации 1,5 мм требуется примерно 4 часа выдержки стальных изделий в термической печи при температуре 860-930 градусов Цельсия.

Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение периода активности катализатора для создания слоев более 0,8 мм в процессе газовой цементации стальных изделий в диапазоне температур термической печи от 500 до 930 градусов Цельсия.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления катализатора в виде шара из огнеупорной глины с ядром из нитрита натрия для газовой цементации стальных изделий, состоящий в том, что из тестообразной огнеупорной глиняной массы формируют шар с ядром из нитрита натрия, согласно изобретению, упомянутый шар с ядром из нитрита натрия формируют путем формования из тестообразной огнеупорной глиняной массы полусфер с внутренней полусферической полостью для размещения нитрита натрия, просушивают получившиеся полусферы из огнеупорной глины, нагревают порошкообразный нитрит натрия до температуры его плавления и выдерживают при температуре плавления до получения однородного жидкого нитрита натрия, заливают жидкий нитрит натрия во внутренние полусферические полости полусфер из огнеупорной глины до полного их заполнения, охлаждают заполненные нитритом натрия полусферы из огнеупорной глины и затем осуществляют соединение получившихся глиняных полусфер, получая при этом упомянутое ядро из нитрита натрия монолитным.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена многоместная форма для изготовления (формования) полусфер из огнеупорной глины.

Предложенный способ изготовления катализатора в виде шара из огнеупорной глины с ядром из нитрита натрия для газовой цементации стальных изделий осуществляют следующим образом.

Из тестообразной глиняной огнеупорной массы посредством многоместной формы 1 формуют полусферы 2, внутри которых с помощью полусферического пуансона 3 формуют внутренние полусферические полости 4. Получившиеся полусферы 2 из огнеупорной глины просушивают. Порошкообразный нитрит натрия в необходимом количестве нагревают до температуры его плавления 271 градус Цельсия в тигле и выдерживают при этой температуре до полного его расплавления, то есть до получения однородного жидкого нитрита натрия. Из тигля расплавленный нитрит натрия заливают во внутренние полусферические полости 4 полусфер 2 из огнеупорной глины до полного заполнения полусферических полостей 4. После этого осуществляют охлаждение заполненных нитритом натрия полусфер 2 из огнеупорной глины до температуры окружающей среды. Получившиеся полусферы 2 из огнеупорной глины с застывшим нитритом натрия внутри полусферической полости 4 соединяют, например, посредством тонкого слоя полужидкой массы из огнеупорной глины, который наносится на торцы хотя бы одной из полусфер 2 из огнеупорной глины, получая при этом монолитное ядро из нитрита натрия. Затем осуществляют окончательную сушку получившихся шаров и последующее их использование в процессах газовой цементации стальных изделий. В процессе газовой цементации в диапазоне температур термической печи от 500 до 930 градусов Цельсия плавление и разложение ядра из нитрита натрия будет осуществляться с его наружной поверхности слоями и постепенно в течение длительного периода времени, достаточного для создания глубины слоя цементации от 0,8 до 1,5 мм.

Пример. Просеянную огнеупорную глину заливают водой и размешивают до получения однородной тестообразной массы. Количество сухой огнеупорной глины выбирается из расчета 43-45 грамм на один шар (две глиняные полусферы) диаметром 40-50 мм. Тестообразной глиняной массой заполняют многоместную форму 1, убирая при этом излишки глиняной массы с помощью шпателя. Полусферическим пуансоном 3 в полусферах 2 из огнеупорной глины формуют внутренние полусферические полости 4. Получившиеся полусферы 2 из огнеупорной глины просушивают в течение 5-6 суток, затем обезвоживают в электрической печи при температуре 100°С в течение 4-5 часов, без выемки их из многоместной формы. Порошкообразный нитрит натрия в необходимом количестве из расчета 8-10 грамм на один шар (две глиняные полусферы) нагревают до температуры его плавления 271 градус Цельсия в лабораторном тигле и выдерживают при этой температуре до полного его расплавления, то есть до получения однородного жидкого нитрита натрия. Расплавленный жидкий нитрит натрия заливают в полусферические полости 4 полусфер 2 из огнеупорной глины до полного их заполнения. Затем в течение 5-6 часов осуществляют охлаждение заполненных нитритом натрия полусфер 2 из огнеупорной глины до температуры окружающей среды. Вынимают из многоместной формы 1 заполненные нитритом натрия полусферы 2 из огнеупорной глины и попарно соединяют их, нанося тонкий слой полужидкой массы из огнеупорной глины на торцы хотя бы одной из полусфер 2 из огнеупорной глины, получая при этом шар с монолитным ядром из нитрита натрия. Затем осуществляют окончательную сушку шаров на воздухе в течение 5-6 суток. Срок хранения получившихся шаров составляет не менее 2 месяцев.

Таким образом, шары с монолитным ядром из нитрита натрия обеспечивают значительное увеличение периода активности катализатора для создания слоев более 0,8 мм в процессе газовой цементации стальных изделий в диапазоне температур термической печи от 500 до 930 градусов Цельсия.

Изобретение относится к способу изготовления катализатора в виде шара из огнеупорной глины с ядром из нитрита натрия для газовой цементации стальных изделий. Проводят формирование из тестообразной огнеупорной глиняной массы шара с ядром из нитрита натрия. Упомянутый шар с ядром из нитрита натрия формируют проведением следующих операций. Формуют из тестообразной огнеупорной глиняной массы полусферы с внутренней полусферической полостью для размещения нитрита натрия. Просушивают получившиеся полусферы из огнеупорной глины. Нагревают порошкообразный нитрит натрия до температуры его плавления и выдерживают при температуре плавления до получения однородного жидкого нитрита натрия. Заливают жидкий нитрит натрия во внутренние полусферические полости полусфер из огнеупорной глины до полного их заполнения. Охлаждают заполненные нитритом натрия полусферы из огнеупорной глины и затем соединяют получившиеся глиняные полусферы. Упомянутое ядро из нитрита натрия получают монолитным. Обеспечивается увеличение периода активности катализатора для создания слоев толщиной более 0,8 мм в процессе газовой цементации стальных изделий в диапазоне температур термической печи от 500 до 930°С. 1 ил., 1 табл.

Способ изготовления катализатора в виде шара из огнеупорной глины с ядром из нитрита натрия для газовой цементации стальных изделий, включающий формирование шара с ядром из нитрита натрия из тестообразной огнеупорной глиняной массы, отличающийся тем, что упомянутый шар с ядром из нитрита натрия формируют путем формования из тестообразной огнеупорной глиняной массы полусфер с внутренней полусферической полостью для размещения нитрита натрия, просушивают получившиеся полусферы из огнеупорной глины, нагревают порошкообразный нитрит натрия до температуры его плавления и выдерживают при температуре плавления до получения однородного жидкого нитрита натрия, заливают жидкий нитрит натрия во внутренние полусферические полости полусфер из огнеупорной глины до полного их заполнения, охлаждают заполненные нитритом натрия полусферы из огнеупорной глины и затем осуществляют соединение получившихся глиняных полусфер, получая при этом упомянутое ядро из нитрита натрия монолитным.