Способ получения экзотермической атмосферы Советский патент 1983 года по МПК C21D1/74 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКЗОТЕРМИЧЕСКОЙ АТМОСФЕШ

Изобретение относится термообработке металла в контролируемыхатмос ферах.

Известен способ получения контроглируеАШх атмосфер, заключающийся в частичном сжигании природного газа с коэффициентом расхода воздуха 0,550,95, охлаждении продуктов сгорания до 20-30с, осушке в рефрижераторе с последующей ос покой на твердея адсорбенте С15.

Недостатками указанного способа являются подстуживание изделий в печи в месте ввода контролируемой атмосферы и неравномерный состав ее по объему рабочего пространства печи.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения экзотермической атмосферы для термической обработки , включающий сжигание углеводородных газов с коэффициентом расхода воздуха 0,6-0,95, охлаждение продуктов сгорания до ЗО-ЗО С с отводом конденсата из системы, очистку их от нежелательных примесей и подачу готовой атмосферы в печь 2.

Недостатками известного способа являются неравномерный состав контро лируемой атмосферы по всему объему рабочего пространства печи и наличие

подстуживания издели в местах ввода атмосферы в печь.

Цель изобретения - стабилизация защит|1Ой а-сыосферы по составу k температуре.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения экзотермической атмосферы для термической обработки, включакнцем сжигание углево10Д1РРОДНЫХ газов с коэффициентом расхода воздуха 0,6-0,95 и охлаждение продуктов сгорания до 20-30°С с отводом конденсата, после охлаждения продуктов сгорания их подогревают в при15сутствии катализатора до температуры процесса термообработки.

Кроме того, продукты сгорания после охлаждения и перед подогревом их дополнительно осушают и очищают от

20 двуокиси углерода.

Способ осуществляется следующим образом.

Углеводородный газ, например ме25тан, смешивают с воздухом с коэффициентом расхода 0,6-0,95, сжигают полученную смесь при 950-1200 с и направляют образовавшиеся продукты сгорания в теплообменный аппарат для,

30 обогрева размещенного в нем каталитического объема. После выхода из теплообменного аппарата продукты сго рания направляют в охладитель, где происходит их охлаждение водой до 20-30°С, затем направляют в каплеотделитель для удаления капельной вла ги. На выходе из каплеуловителя продукты сгорания содержат, вес.%: ,СО 1,5-11/ Н/г 1-14,- СО 4,5-11 N2 ос тальное, влажность соответствует 20ЗО С по точке росы. В случае необходимости продукты сгорания дополнительно осушают и очищают от двуокиси углерода адсорбционным методом на синтетических цеолитах или других поглотителях. Далее продукты сго рания подают в .каталитический объем теплообменного аппарата, обогреваемый неохлажденными продуктами сгорания. В этом объеме в присутствии катализатора, например никелевого,при температуре процесса термообработки колеблющейся от 500 до , происходит реакция водяного газа СО + до установления полного равновесия. Константа равновесия этой реакции существенно зависит от температуры, поэтому каждому процессу термообработки соответствует свой строго опре деленный равновесный состав компонен тов, участвующих в реакции водяного газа. Каталитический объем теплообменного аппарата рассчитан на полное завершение реакции водяного газа. Из теплообменного аппарата в рабочее пространство печи поступает контролируемая атмосфера, имеющая температуру процесса термовбработки а также равновесный для этой температуры состав. Цель, поставленная в изобретении, достигнута полностью поскольку заранее достигнутое равновесие обеспечивает стабилизацию защитной атмосферы по составу и температуре по всему объему рабочего пространства печи, а равенство температур процесса термообработке и атмосферы на входе в печь гарантирует отсутствие подстуживания изделий, .Пример, Требуется получить 100 экзотермической контролируе мой атмосферы при коэффициенте расхода воздуха 0,6 стабилизированного состава, предназначенной для подачи в печь, где осуществляется процесс термообработки при , В камеру сжигания подают 17,1 м/ метана и 86,4 воздуха. Такое соотношение углеводородного газа и воздуха соответствует коэффициенту расхода воздуха, равному 0,6, Образ вавшиеся продукты сгорания пропуска ют через теплообменный аппарат, а затем охлаждают в водяном охладител до , На выходе из охладителя получают 100 м/ч экзотермической контролируемой атмосферы, содержащей, %: СО 10,3,- СО 5,1; Н, 13,9; Н2О 2,3 и N остальное. Указанную контролируемую атмосферу направляют в теплообменный аппарат, где в присутствии никелевого катализатора нагревают за счет тепла продуктов сгорания до 600 С, В процессе нагрева в теплообменном аппарате протекает реакция водяного газа, по завершении которой образу-ется равновесный для данной температуры состав контролируемой атмосферы. Таким образом, в печь подают экзотермическую контролируемую атмосферу, содержащую,%: СО 12,5; С02 2;9; Н2 11,7, HjO 4,5 и N5 остальное. Полученная атмосфера существенно отличается по составу от той, которая поступила в теплообменный аппарат. Кроме того,она имеет температуру 600°С, Поэтому поступление в печь такой атмосферы гарантирует изделия от подстуживания и равномерный состав газа во всем объеме рабочего пространства печи. Предлагаемый способ обеспечивает достижение постоянного равновесного состава контролируемой атмосферы во всем объеме рабочего пространства печи, что обеспечивает получение одно- . родного поверхностного слоя .обрабатываемых изделий по чистоте (окислению) и содержанию в нем углерода/ отсутствие подстуживания изделий, что гарантирует достижение минимального разброса заданных механических свойств в изделиях, которые обеспечиваются температурно-временным режимом процесса термообработки,- экономичность процесса за счет использования тепла продуктов сгорания углеводородных газов. Использование этого тепла позволяет ие только без дополнительных эксплуатационных расходов достигнуть равновесия атмосферы и подать бесплатное дополнительное тепло в печь, сократив тем самым расход электроэнергии в час на 30-70 кВт при расходе контролируемой: атмосферы 100200 , но и уменьшить расход воды в охладителе продуктов сгорания на 1,5-3 при эксплуатации одного комплекса оборудования,- простоту аппаратурного исполнения предлагаемого способа, К существенному оборудованию добавляется один теплообменный аппарат. Формула изобретения 1, Способ получения экзотермической атмосферы для термической обработки, включающий сжигание углеводородных газов с коэффициентом расхода воздуха 0,6-0,95 и охлаждение продуктов сгорания до 20-30°С с отводом конденсата, отличающийся

тем, что, с целью стабилизации защитной атмосферы по составу и температуре, после охлаждения продуктов сгорания их подогревают в присутствии катализатора до температуры процесса термообработки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

2.Васильев С.З. и др. Установки экзогаза. М., Энергия ; 1977, с. 48, 11, 15.