Соколов К.Н. Оборудование термических цехов

Подождите немного. Документ загружается.

Рис.

7.9. Полуавтоматическая

поточная линия для светлой

изотермической закалки в рас-

плавах солей

цепные

перебросы. Цепной переброс

(рис.

7.9, в) состоит из четырех пар

колес 4, соединенных цепями Галля 5.

Цепи

имеют подвески 6, которые под-

хватывают

за концы двигающуюся на

горизонтальном цепном конвейере 8

штангу 7 и перебрасывают подвеску с

деталями в

следующую

ванну. Привод

цепного

переброса осуществляется че-

рез цепную передачу 3, червячный ре-

дуктор 2 от электродвигателя 1.

Общая продолжительность процес-

са светлой закалки болтов в полуавто-

матической поточной линии составляет

50—55

мин вместо 9—10 ч при обычной

закалке в масле с применением песко-

очистки

и оксидирования. Стоимость

обработки болтов снижается в два ра-

за. Размеры и расположение ванн и ба-

ков

таковы, что их можно выдвигать в

сторону и менять местами. Это позво-

ляет применять различные варианты

технологии термической обработки.

Скорость конвейера определяется

продолжительностью нагрева и регули-

руется вариатором. Автоматическое ре-

гулирование тепловых режимов ванн

осуществляется так, что при падении

температуры ниже заданной в одной из

ванн

электродвигатель выключается и

конвейер

останавливается. Это преду-

преждает брак из-за недогрева. Специ-

альные зонты и местная вытяжная вен-

тиляция

обеспечивают безопасные ус-

ловия

работы. Производительность по-

луавтоматической линии равна 60 кг/ч.

Поточная

линия для ступенчатой

закалки

деталей включает подогрева-

тельную печь, электродную ванну для

нагрева под закалку, закалочную ще-

лочную ванну из расплава 75 %

КОН+

+25

% NaOH с температурой 160—

220 °С, соляную ванну для отпуска с

температурой

400—500

°С и ванны для

промывки

и пассивирования деталей.

Для предохранения деталей от кор-

розии

в технологическом процессе их

обработки применяют операцию окси-

дирования,

которая проводится в горя-

чих водных растворах окислителей, но

продолжительность такой операции со-

ставляет 1—3 ч, что усложняет вклю-

чение ее в поточную линию. При введе-

нии

в щелочную закалочную ванну

окислителей

(NaNO

NaNO

)

целом ряде случаев процесс закалки

солях можно совместить с операцией

оксидирования.

Это сокращает цикл

обработки деталей в два-четыре раза и

упрощает создание комплексных поточ-

ных линий.

7.8.

ПОТОЧНАЯ

ЛИНИЯ

НАГРЕВАТЕЛЬНЫМИ

АППАРАТАМИ

ПЕЧАМИ

На

рис. 7.10 приведена автомати-

ческая поточная линия для изготовле-

ния

и термической обработки вагонных

Рис.

7.10.

Автоматическая

поточная линия для

изготовления и термической обработки вагон-

ных пружин с

нагревательными

аппаратами и

печами

232

пружин с электроконтактным нагревом

отпуском в конвейерной печи.

Прутки со стеллажа 1 по рольгангу

поступают в установку 2 для электро-

контактного нагрева места реза и раз-

резаются на заготовки эксцентриковым

прессом 3 мощностью 60 т. Заготовки

по

рольгангу 4 двигаются до упора и

автоматически подаются на конвейер 5,

с которого поступают в установку 8

электроконтактного нагрева и манипу-

лятором 10 подаются в ковочные валь-

цы

9 для оттяжки одного конца. Затем

заготовки транспортируются для нагре-

ва в электроконтактную установку 11,

здесь манипулятором 13 в вальцах 12

оттягивается

другой

конец. После это-

го заготовки поступают в электрокон-

тактпую установку 14 для общего на-

грева и передаются в навивочный ста-

нок-автомат 15. Навитые пружины по

лотку 17 сбрасываются на конвейер 16,

которым доставляются в закалочную

барабанную машину 18. В закалочной

машине

пружины гидравлическим ци-

линдром 19 насаживаются на оправку,

а после охлаждения снимаются с оправ-

ки

вторым гидравлическим цилиндром

20 и сбрасываются на конвейер 21. По-

следний выдает пружины из бака, и они

направляются в конвейерную печь для

отпуска.

От конвейера 5 до навивочного стан-

ка

15 заготовки движутся с помощью

рейнеров.

Рейнер 6 перемещается вдоль

поточной

линии по раме 7, он имеет

захваты, управляемые пневматическим

цилиндром.

Работа рейнеров полностью

автоматизирована. После окончания

технологической операции на станке го-

ловки

рейнера автоматически захваты-

вают заготовки, поднимают их и пере-

носят

на

следующую

операцию. Всего

на

линии имеется шесть головок. По-

точная линия позволяет полностью лик-

видировать ручной

труд

и увеличить

производительность в два-три раза.

Установка для электроконтактного

нагрева состоит из

трех

самостоятель-

ных, параллельно расположенных элек-

троконтактных устройств, смонтиро-

ванных на одной раме. Температура на-

грева заготовок контролируется фото-

пирометром

ФЭП-2,

который, после

того как они

будут

нагреты до необхо-

димой температуры,

дает

сигнал на от-

ключение напряжения и перемещение

навивочный станок.

Закалочная

машина (рис. 7.11) со-

стоит из восьмипозиционного барабана

8, вращающегося вокруг горизонталь-

ной

оси, и отводящего конвейера 9, ко-

торый размещается в баке 10. Пружи-

на

поступает по конвейеру 2 к лотку 3,

сбрасывается на него и скатывается на

позицию

загрузки 7 закалочного бара-

бана. Если температура пружины перед

закалкой

была ниже требуемой, то на

лотке 3 открывается люк 5 и пружина

по

склизу 12 направляется в контейнер

передельного брака. Сигнал для от-

крытия

люка подается фотопиромет-

ром 4 с помощью исполнительного ме-

ханизма 11, Другой фотопирометр /

не

пропускает на лоток пружину с по-

вышенной

температурой, пока она не

снизится

до требуемой.

После

того как пружина попадает

на

опорную призму 15, пневматический

цилиндр,

расположенный на боковой

стороне бака против позиции загруз-

ки

7, вдвигает оправку 14 внутрь пру-

жины.

Положение последней фиксиру-

ется в осевом направлении торцевой

опорой

13, которая зажимает пружину

с помощью рычага при повороте бара-

бана. На позиции выгрузки

другой

пневматический цилиндр выталкивает

оправку, а при последующем повороте

барабана торцевая опора

отходит

пружина падает на конвейер 9, кото-

рый

выдает ее из закалочного бака.

Конвейер

бака имеет верхние привод-

ные

и нижние натяжные звездочки.

Последние натягиваются через трос

специальным винтом 6. Закалочный ба-

рабан вращается мальтийским

меха-

низмом

через редуктор с помощью

электродвигателя мощностью 2 кВт.

Конвейер

бака приводится в движение

от того же электродвигателя через хра-

повой

механизм, собачка которого свя-

зана

с мальтийским механизмом. Бара-

бан

и конвейер бака движутся перио-

дически.

Поточная

линия для изготовления и

обработки пружин позволяет снизить

стоимость термической обработки в три

раза.

7.9.

РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ

ДВИЖЕНИЯ

МЕХАНИЗМОВ

Скорость движения непрерывно ра-

ботающих механизмов регулируется с

помощью электродвигателей постоян-

ного тока; механических регуляторов;

реле времени, периодически включаю-

щего приводные механизмы.

233

Ф1050

Уровень

жидкости

Рис.

7.11. Барабанная машина Для закалки пру-

жин

в фиксированном состоянии:

—

общий

вид; б —

фиксирующее зажимное устрой-

ство пружины

Электродвигатели постоянного тока

позволяют плавно регулировать ско-

рость в пределах 1 : 4. Частота враще-

ния

двигателя регулируется реостатом

путем изменения напряжения в обмот-

ке

ротора или магнитного потока, воз-

буждаемого

в обмотке статора. При от-

сутствии в

цехе

постоянного тока ча-

стота вращения регулируется по систе-

ме генератор — двигатель. Механизм

приводится в действие от специального

генератора, вращаемого асинхронным

двигателем переменного тока. Частота

вращения

изменяется реостатами,

включенными в обмотку ротора гене-

ратора и электродвигателя постоянно-

го тока, в пределах 1 : 15.

При

регулировании частоты враще-

ния

с помощью электродвигателей по-

стоянного

тока снижаются к. п. д. и

мощность двигателя. Поэтому ближай-

шей

задачей является создание

ионно-

электронного

привода с асинхронным

электродвигателем переменного тока.

В печах термической обработки и в ме-

ханизированных закалочных баках ши-

роко

применяются методы механиче-

ского регулирования скорости движе-

ния

механизмов. Некоторые конструк-

ции

устройств для механического

регулирования частоты вращения дви-

гателя приведены на рис. 7.12. Ско-

рость движения регулируется путем из-

менения

частоты вращения ведомого

вала с помощью промежуточной ше-

стерни 5, сцепленной со ступенчатым

шкивом

1 из шестерен, насаженных на

234

- - V

А-А

Ъ.6

Рис.

7.12. Механическое регулирование частоты вращения и скорости движения механизмов

ведомый вал (рис. 7.12, а). Вал ше-

стерни 5 связан рукояткой 4 с привод-

ной

шестерней 3 и может перемещаться

вдоль

ведущего

вала 2 на шпонке, пе-

редавая крутящий момент любой из

шестерен шкива. Недостаток данной

передачи заключается в ступенчатом

регулировании скорости.

Плавное

регулирование скорости

движения достигается с помощью

фрикционных

передач. На рис.

7.12,5

показан

фрикционный вариатор скоро-

сти с двумя коническими барабанами 1

между

которыми вращается ро-

лик

2. Сообщив ролику движение вдоль

оси,

маховичком 4 можно менять число

оборотов приводного вала.

На

рис.

7.12,6

изображена фрикци-

онная

передача, которую легко исполь-

зовать в печах карусельного типа. На

ведомую

ось / насаживается диск 2,

приводимый во вращение фрикцион-

ным

роликом 4, скользящим на шпонке

вдоль приводного вала 3. Число оборо-

тов ведомого вала регулируется в ре-

зультате

изменения положения фрик-

ционного

ролика. •

Из

всех

фрикционных передач в

термических печах наибольшее распро-

странение получил вариатор с.кониче-

скими

дисками (рис. 7.12, г). Он состо-

ит из

двух

пар дисков 2 и 4, имеющих

форму усеченных конусов, посаженных

на

шпонки параллельных осей 6 и 7.

Диски

могут

перемещаться на оси с по-

мощью шарнирно-закрепленных рыча-

гов 1 и 5 винтом 9 с правой и левой на-

резкой.

При вращении винта махович-

235

ком

5 рычаги сближают одну пару дис-

ков

и одновременно раздвигают на то

же расстояние

другую

пару. Клиновид-

ный

ремень 5 меняет свое относитель-

ное

положение на дисках, в

результате

чего изменяется передаточное число.

Вместо маховичка на винт может наса-

живаться цепная звездочка, в этом

случае

управление вариатором осущест-

вляется калиброванной цепью. Обозна-

чив через d\ и d

минимальные диамет-

ры дисков,, а через D

{

и D

— макси-

мальные, определим передаточные

числа:

Общее передаточное число

t'mas

Обычно принимают

= d и

D\=D, поэтому

Вариатор работает при частоте враще-

ния

5—15 с~', поэтому желательно его

размещать, за электродвигателем, вво-

дя клиноременную или цепную бесшум-

ную передачу. Коэффициент полезного

действия вариатора около 0,9. Лента

вариатора делается стальной с дере-

вянными

колодками.

Скорости

движения механизмов

можно регулировать, применяя храпо-

вые передачи. Они просты, надежны и

могут

давать большие передаточные

числа. В этом

случае

регулирование

скорости движения сводится к измене-

нию

передаточного числа в

результате

зацепления

собачкой различного коли-

чества

зубьев

храпового колеса. На

рис.

7.12,5

число зубьев, входящих в

зацепление с собачкой храповика, из-

меняется

гладким сектором 4, вводи-

мым

между

храповым колесом 2 и со-

бачкой 3. Гладкий сектор свободно

крепится

на оси храпового колеса и

имеет штангу 1. Изменяя положение

последней, в зацепление можно вво-

дить то или иное количество

зубьев

храпового колеса, регулируя переда-

точное число. Если на протяжении хо-

да собачки открыть один зуб, то храпо-

вое колесо повернется тоже на один

зуб, если открыть два

зуба,

то на два

т. д. На рис. 7.12, е изображена хра-

повая

передача, в которой количество

зубьев

храпового колеса 1, входящих в

зацепление с собачкой 2, изменяется

свободно сидящим на его оси гладким

диском 3. Собачка одновременно сколь-

зит по храповому колесу и диску. Она

зацепляется с колесом только в том

случае, когда попадает в вырез глад-

кого диска.

ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ

ОБОРУДОВАНИЕ

В данной главе описано вспомога-

тельное оборудование термических це-

хов, используемое для получения конт-

ролируемых атмосфер и вакуума, и

дополнительное, применяемое после

операций

термической обработки

(травильные установки, дробеструй-

ные

аппараты, установки для наклепа,

моечные машины, правильные прессы и

машины,

устройства для зачистки по-

роков

и вырезки образцов).

При

нагреве металлов и сплавов в

электрических и пламенных печах по-

верхностные слои деталей в результа-

те воздействия атмосферы печи окисля-

ются и обезуглероживаются. Это ока-

зывает отрицательное влияние на

качество деталей, вызывает необходи-

мость увеличения припусков и удаления

поверхностного слоя металла, что, в

свою очередь, приводит к значитель-

ным

потерям металла и к увеличению

себестоимости продукции. Часто стои-

мость металла, теряемого при окисле-

236 . •• . .

нии,

превышает затраты на топливо.

Для борьбы с окислением и обезуглеро-

живанием применяют нагрев в

чугун-

ной

стружке, слабо науглероживающих

средах,

в свинцовых и соляных ваннах.

Иногда

при нагреве деталей использу-

ют защитные покрытия стеклообразны-

ми

материалами: базальтом, андеци-

том, габбором, трахитом и др. Наибо-

лее распространенными покрытиями

являются силикатные эмали, представ-

ляющие собой сплавы окислов, получа-

емых из смеси песка, мела, соды, гли-

нозема и

других

недорогих компонен-

тов. При нагреве деталей эмали оплав-

ляются, образуя газонепроницаемую

пленку, прочно сцепленную с метал-

лом.

Лучшим способом борьбы с окали-

ной

и обезуглероживанием при опера-

циях

термической обработки является

применение

контролируемых атмосфер

или

вакуума. Однако подавляющее

большинство печей пока не имеют кон-.

тролируемых атмосфер, поэтому нагре-

ваемый металл покрывается окалиной,

которую приходится удалять. Это осо-

бенно

нежелательно для ленты и ли-

стового материала, проходящих холод-

ный

прокат,

холодную

штамповку,

а также для прутков, проволоки и

труб,

предназначенных к волочению и

калибровке.

Окалина затрудняет про-

цесс пластической деформации метал-

ла, обусловливает увеличение расхода

валков,

фильтров и образование неудо-

влетворительной поверхности металла.

Даже в том случае, когда детали в

дальнейшем проходят механическую

обработку, их необходимо предвари-

тельно очищать от окалины, так как

вследствие высокой твердости ее уда-

ление в процессе резания приводит к

большому

расходу

режущего инстру-

мента и снижению производительности

станков.

При удалении часто вскрыва-

ются поверхностные пороки металла

(трещины,

волосовины, плены, закаты

т. п.).

Детали от окалины очищают в тер-

мических

цехах.

Это весьма трудоем-

кий

и тяжелый процесс. Окалина с из-

делий и полуфабрикатов удаляется в

результате

травления в водных раст-

ворах кислот, восстановления окислов,

дробеструйной очистки, гидропеско-

очистки.

Для очистки деталей после их

закалки

в масле применяют моечные

машины.

Большое внимание в терми-

ческом

цехе

уделяется цеховому конт-

ролю качества продукции. Для отрезки

темплетов и образцов используют дис-

ковые пилы, станки, автогенные аппа-

раты, а для зачистки поверхности изде-

лий—шлифовальные круги. В резуль-

тате

термической обработки детали и

полуфабрикаты

могут

покоробиться,

поэтому в термическом

цехе

осущест-

вляют также правку деталей,

труб,

сор-

тового проката и листов. Для этого ис-

пользуются правильные прессы, много-

валковые и растяжные машины.

8.1.

ВЫБОР СОСТАВА

КОНТРОЛИРУЕМЫХ

АТМОСФЕР

СХЕМЫ

УСТАНОВОК

ДЛЯ

ИХ ПОЛУЧЕНИЯ .

При

нагреве в печах с контролируе-

мыми

атмосферами определенных со-

ставов металл не обезуглероживается и

не

окисляется или только слабо туск-

неет. В первом

случае

нагрев называ-

ется светлым, во втором — чистым.

Контролируемые атмосферы применя-

ются также при газовой цементации,

газовом цианировании и как специаль-

ные

-— при азотировании, газовом хро-

мировании

и т. п.

Степень

окисления, обезуглерожи-

вания

при данной температуре зависит

от состава газовой фазы, типа нагрева-

емого сплава, адсорбционных и диф-

фузионных процессов, происходящих в

поверхностных слоях деталей. Толщина

пленки

окислов и величина науглеро-

женного слоя при нагреве в течение

времени т подчиняются параболической

зависимости %

—

k%,

а с повышением

температуры — экспоненциальной

где Л — постоянная величина; Q — теп-

лота активации;

— газовая постоян-

ная;

Т — температура, К.

числу наиболее энергично окисля-

ющих железо и сталь газов принадле-

жат кислород, водяные пары", углекис-

лота и сернистый ангидрид. Кислород,

углекислота, водород

могут

вызвать

обезуглероживание, а окись

углерода,

метан и

другие

углеводороды — на-

углероживание. Нейтральными явля-

ются газы:

сухой

азот, аргон, гелий.

При

выборе состава контролируе-

мой

атмосферы пользуются кривыми

равновесия взаимодействия металла е

газовой средой, по которым можно

определить составы газовых сред, не

взаимодействующих с металлом. Кри-

вые равновесия не учитывают кинети-

ку реакции и влияние легирующих

элементов на •установление равновесия..

В контролируемой атмосфере

могут

на-

ходиться газы, взаимодействующие

между

собой, а протекающие процессы

не

будут

равновесными. Однако равно-

весные кривые позволяют определять

направления

взаимодействия газов е

поверхностью металла.

8.1.1.

Выбор

состава

контролируемых

атмосфер

Принцип

выбора состава Контроли-

руемой атмосферы сводится к

тому,

чтобы отношение объемов газов-восста-

новителей к объему газов-окислите-

лей при данных температурных услови-

ях было равно константам равновесия

или

превышало их. Рассмотрим дейст-

вие газов на железо и сталь-.

.237

иста

[У

\j *

тввВан

0,6

0,2

ш soo

•2,0

t'C 200 400 600 800

t'C

Рис.

8.1. Кривые равновесия газов над поверх- Рис. 8.2. Кривые равновесия газов над поверх-

ностью стали: ностью стали с различным содержанием

угле-

й—смесь Н

—Н^О и СО-СО

; б —смесь СО—I-IjO и Р°ДЗ:

СО—На

. а — смесь

СО—СО

;

б — смесь

СН,—Н

Кислород.

При температурах

термообработки кислород окисляет

сталь и

другие

сплавы

даже

случае

очень малых концентраций. Так, при

температуре 900 °С и содержании 1 см

кислорода в 1 км

газов (что соответ-

ствует

давлению упругости кислорода

JQ_2O

Па) уже создаются условия для

окисления

стали. Поэтому контролиру-

емые атмосферы не должны содержать

свободного кислорода.

Двуокись

углерода

и во-

дяные пары. При взаимодействии

газов с металлом важно не абсолютное

количество газов-окислителей (СО

О),

а соотношение газов: СОг/СО и

Н2О/Н

Окисление железа усиливает-

ся

при появлении в окалине вюстита

FeO.

Если температуры превышают

570 °С,

будут

протекать такие простей-

шие

реакции окисления железа:

Fe+

FcO

+ CO,

К\ =

Рсо '

+ Н

О ^ FeO + Н

2г

(8.2)

Рн

- (8.3)

На

рис. 8.1, а показаны зависимости

кривых равновесия этих реакций над

поверхностью стали от температуры.

атмосфере СО, СО

(кривая 2) окис-

ление активно развивается при высо-

ких температурах, а в атмосфере Н

О (кривая /) —при низких. Поэто-

му в атмосфере Н

, Н

О окисление

происходит в период охлаждения.

В применяемых контролируемых

атмосферах чаще всего находятся обе

ем.еси: СО—СО

—Н

О.

Указанные

газы взаимодействуют

между

собой по

реакции

водяного газа:

СО

+ Н

ч* СО + Н

О,

-Г'

На

рис. 8.1, б дана кривая равнове-

сия

реакции (8.4). Ниже приведены

числовые значения константы равнове-

сия

и равновесное содержание СО

О, %, при Р = 0,1 МПа в зависи-

мости от температуры:

t, °с

со

t, °с

со

НаО

600-

0,41

23,70

13,34

1000

1,66

14,25

20,00

700

0,65

20,40

15,39

1100

2,07

13.05

21,10

800

0.94

17,85

17,13

1200

2,51

12,10

22,13

900

1,28

15,88

18,66

При

расчете состава атмосфер СО—

—СО

—Н

О,

необходимо равно-

весное содержание СО

умножить на

-Рсо+со

а Н

О на

-Рц

о-

Например,

если применяется атмосфера, содержа-

щая

10 % СО, 6 % СО

, 15 % Н

, 2,3 %

О,

66,7 N

, то при температуре 800 °С

равновесное содержание СО

— 17,85

(0,10+0,06) =2,86 %, а Н

О — 17,13

(0,15+0,023) =2,96 %. По кривым рис.

8.1, б находим, что в момент впуска га-

за в печь равновесное содержание

СО

—35,7X0,16

= 5,71 %; Н

О—34,ЗХ

Х0,173

= 5,94 %. Таким образом, ука-

занная

атмосфера является окисли-

тельной в момент впуска газа в печь

(так

как равновесное содержание

СО

—5,71 % меньше заданного 6,0 %)

восстановительной в период проте-

кания

реакции водяного газа. Необхо-

димо снизить содержание СО

в газе

до 5,7%.

Помимо

окисления, атмосфера Н

—

О может вызывать обезуглерожива-

ние

стали, а атмосфера СО—СО

обез-

углероживание или науглероживание.

238

Газы с углеродом стали взаимодей-

ствуют

по реакциям:

Fe(C)

+ 2H

=F± Fe -f CH

Fe(C) + CO, =Ft Fe + 2C0,

'CO

(8.5)

CO,

(8.6)

Fe(C).+

O *± Fe + CO + H

-Pco + PH

h = ~—^-

i> (8-7)

Кривые

равновесия реакций (8.5) и

(8.6) для стали с различным содержа-

нием

углерода

приведены на рис. 8.2, а

б.

Во избежание обезуглероживания

необходимо, чтобы

CKU

СО

со-н

Увеличение содержания водорода и

двуокиси

углерода

способствует обез-

углероживанию стали, а повышение со-

держания СО — науглероживанию.

Обезуглероживающее действие во-

дорода можно нейтрализовать, введя в

газ метан СН4. Для низкоуглеродистой

стали (С^0,2 %) при 900 °С и 99,5 %

в атмосферу достаточно ввести толь-

ко

0,5 % СН

. С увеличением содержа-

ния

углерода

количество метана, не-

обходимого для предупреждения обез-

углероживания, повышается. При нали-

чии

влаги концентрация СН

должна

быть резко увеличена. Так, если в газе

содержится 0,6 % паров воды (при

900 °С), для сталей с 0,2 и 0,3 % С кон-

центрацию СН

надо повысить соот-

ветственно до 2,5 и 8,5 %. Таким обра-

зом,

нейтрализовать действие влажно-

го водорода трудно, особенно при на-

греве средне- и высокоуглеродистых

сталей. Чтобы газ был нейтральным по

отношению к высокоуглеродистой ста-

ли,

надо удалять из него пары воды и

углекислый газ.

Сернистый

ангидрид

окис-

ляет сталь. Кроме того, сернистые га-

зы

могут

вызвать переход серы в ме-

талл, особенно при нагреве меди,

нике-

ля

и их сплавов. Поэтому сернистые

газы необходимо удалять.

Азот.

Чистый молекулярный азот

не

реагирует со сталью, но достаточно ч.

следов влаги, чтобы металл начал

обезуглероживаться.

Азот

с 2 % Н

О, /:•.

имеющий точку росы

-f-18°C,

сильно

обезуглероживает сталь. Даже при ~

0,05 % Н

О (точка росы — 30 °С) про- /

исходит обезуглероживание высокоуг- -

леродистой стали. Сухой азот е 0,1 %

обезуглероживает сталь сильнее, , ...

чем

воздух.

,:"'

Из

рассмотренных газов нейтраль- . .

ным

в большинстве сплавов является ; •:

сухой

азот, а для низкоуглеродистых ''

сталей (когда допустимо некоторое ..

обезуглероживание) еще и

сухой

водо-

•••

род.

Большое количество азота получа- \

ется при производстве жидкого кисло- ; •;.

рода. Однако он всегда содержит

—

2 % Ог и поэтому без очистки не может

быть использован как контролируемая \.

атмосфера. В малых установках кисло- >

род удаляется при пропускании азота }-.

через раскаленный

уголь

(£=900—

','-_

1000 °С). В установках большой произ- .;

водительности прибегают к гидрирова* -'

нию

кислорода водородом, получаемым . :г\

путем диссоциации аммиака. Однако

указанные методы удаления кислорода .",

являются дорогостоящими. '':.':

В промышленности в качестве конт- '

-.^

ролируемой атмосферы экономичнее

использовать продукты сгорания про-

мышленных газов, диссоциированного

аммиака, генераторного газа, удаляя [ .

из

состава атмосферы газы-окислители

О,

СО

и SO

и уравновешивая •

оставшееся количество окисляющих и V

обезуглероживающих газов соотноше- .

ниями

СО/СО

;

/Н

О;

СН

/Н

При ,..-

светлом отжиге низкоуглеродистых ста- -.;-.

лей необходимо соблюдать условие ./.;

О/Н

^0,1,

а при нагреве среднеуг-

леродистых и высокоуглеродистых ста-

лей предельное содержание влаги в га- Л

зе должно составлять

0,035

%, что со- -';.

ответствует

температуре, точки росы .;*.'

QC; or- ' :'••,

Контролируемые атмосферы

с кон- ~\

центрацией

водорода

выше

20 %

взры-

•;

воопасны. Низкоуглеродистая сталь

.,.

в атмосфере, содержащей

20 % Н

и ;

влаги (точка росы +18°С), начи-

:.;,

нает окисляться только

при

температу-

' :'

pax ниже

370 °С. При

уменьшении

тем- :' ';

;

пературы

одновременно снижается

и ;'-

скорость реакции.

этом

случае,

вое- -

•

пользовавшись восстановительным

действием СО, можно избежать окисле-

~ •"

239

ния

даже

при грубой очистке газа от

влаги. Контролируемую атмосферу, со-

держащую менее 7—5 % Нг, нельзя ис-

пользовать при нагреве низкоуглероди-

•етых

сталей, так как последние

могут

•окисляться.

случае

нагрева сталей со средним

высоким содержанием

углерода

дву-

окись

углерода

из атмосферы

следует

удалять, а оставшееся количество СОг

уравновешивать, добавляя СО до полу-

чения

отношения СО/СОг^Ю. Если

допустимо некоторое выделение сажи в

атмосферу, можно добавлять неболь-

шое количество СН

. При концентра-

ции

водорода 5—10 % содержание

СН4

должно составлять

0,5—2

%. Для

защиты от окисления меди и медных

сплавов можно использовать пары

воды.

8.1.2.

Удаление

окисляющих

газов

из

контролируемых

атмосфер

Пары

воды

удаляются из контроли-

руемых

атмосфер в

результате

их

охлаждения. Чем до более низ-

кой

температуры охлажден газ, тем

меньшее количество паров воды в нем

останется. Содержание паров воды, на-

сыщающих газ при различных темпе-

ратурах

(точка росы), приводится

ниже:

. . , ...

t, X

НА,

t, X

НА

t, X

НА

t, X

О,

+30

4,5

+10

1,25

-10

0,25

-30

0,08

+25

3,5

0,95

—15

0,16

-35

0,035

+20

2,4

0,65

—20

0,12

—40

0,02

+15

1.7

—5

0,3

—25

0,08

—

Наиболее простой способ охлажде-

ния

газа — применение водяных за-

творов и впрыскивание в газ охлаж-

дающей воды. Водяной затвор, назы-

ваемый иногда гидравликом, помимо

охлаждения, используется для под-

держания определенного давления в

газовой линии и как предохранитель

от взрывного воспламенения. Для ох-

лаждения газа водой применяют скруб-

беры, заполненные керамическими или

железными кольцами (размер колец:

d^2§ мм, /г— 20 мм), что позволяет

увеличить контактную поверхность

между

водой и газом. В малых

уста-

новках кольца иногда заменяют кок-

сом.

Газ пускают снизу скруббера, а

навстречу потоку газа

сверху

через

брызгала подают

воду

(обычно в ли-.,

нии

устанавливают 1—2 скруббера).

Однако в этом

случае

контролируемая

атмосфера обогащается кислородом в

результате

его десорбции из воды. Для

первичного охлаждения газов лучше

применять

водяные рубашки и

трубча-

тые холодильники, избегая непосред- ..

ственного соприкосновения защитного

газа с водой.

Наиболее глубокое охлаждение га-

зов достигается с помощью холодиль- •

ных машин, работа которых основана

на

принципе испарения и последующе-

го сжижения газа, служащего

хлада-

гентом (см. гл. 6).

Схема холодильной машины, ра-

ботающей на фреоне, представлена на

рис.

8.3. Жидкий

хладагент

из резер-

вуара

(ресивера) б поступает в рас-

ширительный змеевик с ребристыми

трубами (рефрижератор) 3. Благода-

ря

резкому увеличению объема

хлада-

гент испаряется, отбирая тепло от ох-

лаждаемого газа, омывающего змее-

вик.

Пары сжимаются компрессором 2

с двигателем 4 и направляются в хо-

лодильник

/, где конденсируются в

жидкость. Сконденсированный агент

вновь

поступает в резервуар 5, и цикл

возобновляется. Змеевик, в котором

конденсируется

хладагент,

охлаждает-

ся

водой'или воздушной струей от вен-

тилятора.

Осушение газов химическими

реагентами — хлористым кальци-

ем или концентрированной серной

кислотой

— применяется редко, так -

как

этот способ дорогостоящий. Кроме

того, хлористый кальций

течет

и при

больших объемах производства силь-

но

повышает сопротивление газовому "

Рис.

8.3. Схема установки холодильной

маши-

. , - ны, работающей на

фреоне

240