专利名称：采用固态渗剂的节约易控气体渗碳工艺及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用不产生CO及H2的新型粉状固态渗剂进行的可以用氧探头实现单参数测量与控制碳势的密封式节能气体渗碳工艺及设备。
目前滴注式气体渗碳所用的均为液态C-H或C-H-O化合物，如煤油、甲醇、乙醇、丙酮、醋酸乙脂等等。采用液态渗剂进行气体渗碳，不仅价格昂贵，而且由於液态渗剂在分解或裂解时除给出渗碳所需的活性碳原子外，还将给出CO及H2，故为保持炉压必须不断往外排气，造成浪费。另外，随渗剂不断滴入，气氛中CO含量将发生变化，给碳势测定带来困难，为了测定和控制碳势，必须采用昂贵、复杂的多参数测定和控制方法。如果采用国际上著名的卡博马克法，虽可保持CO含量不变，但价格昂贵，且内氧化严重。
本发明的目的是提供一种粉状渗剂，这种渗剂不仅价格便宜，而且在给出活性碳原子时不会带入多余的气体，也不会改变气氛中CO含量，因此可以采用密封式渗碳并用氧探头对碳势进行单参数测量和控制。
本发明提供了一种可以用於气体渗碳的粉状固态渗剂。这种渗剂具有良好的流动性，松散性及活性，在使用时不会带入CO及H2。这种粉状固态渗剂的配方是55目优质木炭粉 90-97%能改善流动性及松散性的粗木炭粉或石墨粉 2-5%催渗剂(各种碳酸盐和稀土) 1-5%粉状固态渗剂与炉气的反应速度与醋酸乙脂(CH2COO2CH5)相当(
图1)。
为了采用粉状固态渗剂，设计了输送固态渗剂装置、气体渗碳炉炉罐以及炉压控制装置。
图2为输送固态渗剂装置构造图。图中1为装有粉状固态渗剂的塑料并;2为可转动90°的接头，装有粉状固态渗剂的塑料并可以在水平状态与可转动接头连接，以避免固态渗剂流出并口。将塑料并1从水平状态转至并口向下的垂直状态，固态渗剂即可从小孔自动流入输送管4，再由螺杆5送入气体渗碳炉炉罐。螺杆5由电机6带动。3为定位环，用以限定可转动接头的位置及转动角度。在一根输送管上安装了二个可转动接头，便於更换及添加渗剂。
图3是为使用粉状固态渗剂而设计的气体渗碳炉。炉罐用耐热Ni-Cr钢板焊成，在炉罐壁上安装有通入氮气及压缩空气的管1。输送固态渗剂装置2及带热电偶的氧探头3。在罐底开有大排气孔4，供吹扫炉膛及抽真空用。
图4是炉压控制装置。1为U形压力计，其零点从压力计中部下移至25-30mm高处。炉压因固态渗剂大量加入而突然升高时炉气可以通过U形管排出，但管中的水不会被喷出而是沿管壁流下，待多余气体排出后重新形成水封。在零点以上10mm处有二具电极，炉压低於20mm水柱时，二个电极2被断开，电磁阀3断电，常闭开关4接通，滴注控制仪5开始工作，通过电磁阀6将甲醇等滴入气体渗碳炉8以升高炉压。
现有的滴注式气体渗碳炉也可按图2、3、4进行改造后采用粉状固态渗剂进行可控渗碳。
采用粉状固态渗剂进行气体渗碳的工艺要点是必须先用液态渗剂进行充分排气，使炉气中的CO含量达到一定值，(如用甲醇充分排气后CO含量为33.3%)。然后停滴液态渗剂，将炉子密封，用输送固态渗剂装置送入固态渗剂进行渗碳，并用氧探头对碳势进行单参数测量和控制。在炉压低於20mm水柱时，炉压控制装置可自动滴入排气时用的液态渗剂，以恢复炉压但不改变CO含量。
气体渗碳在机械制造行业中已被应用了70来年。在70年的历史中，采用液态介质作为渗剂已经成了传统观念，国内外从未有人考虑用木炭粉作为固态渗剂进行气体渗碳。本发明既使用於固体渗碳的固态渗剂经过改造后得到了新生，克服了固体渗碳的工作条件差、碳势不能控制、不能直接淬火等缺点;又使气体渗碳上升到一个新台阶，为气体渗碳带来了价格低廉，碳势易於测定与控制等优点。
本发明极易在生产中推广应用附1 氧势与时间的关系图2 输送固态渗剂装置图3 改进后的新型气体渗碳炉图4 炉压控制装置
权利要求
1.一种采用不产生CO及H2的由专用的输送固态渗剂装置从气体渗碳炉炉罐侧壁送入炉罐的粉状固态渗剂进行的可以用氧探头实现单参数测量和控制碳势的用专用的炉压控制装置控制炉压的密封式气体渗碳工艺及设备。本发明的特征是采用新研制成的粉状固态渗剂取代目前国内外通用的C-H及C-H-O化合物液态渗剂进行密封式气体渗碳并用氧探头对碳势进行单参数测量与控制。
2.根据权利要求1所述的粉状固态渗剂，其特征是该渗剂由不含H、O的优质木碳粉，能改善流动性及松散性的较粗的木炭粉或石墨粉以及催渗剂所组成，其配比是55目优质木炭粉 90-97%能改善流动性及松散性的粗木炭粉或石墨粉 2-5%催渗剂(各种碳酸盐和稀土) 1-5%
3.根据权利要求1所述的输送固态渗剂装置，其特征是在带螺杆的输送管外增加了一个能转动90°的可转动接头(图2-2)及二个定位环(图2-3)，装有粉状固态渗剂的塑料并可以在水平状态下连接到可转动接头以避免粉状固态渗剂从并口流出，使用时只需将塑料并转90°，使并口向下，粉状固态渗剂即可通过输送管上的小孔自动流入输送管。
4.根据权利要求1所述的气体渗碳炉炉罐，其特征是炉罐用耐热钢板焊成，在罐壁上开孔安装输送固态渗剂装置(图3-2)及用於通入氮气或压缩空气的管道(图3-1)并在炉罐底部开排气孔(图3-4)用於吹扫炉罐时排气用以及为迅速建立一定成分的炉气时抽空用。
5.根据权利要求1所述的炉压控制装置，其特征是将U形压力计的零点自中间位置下移至离U形管底25-30mm高度处，并在零点以上10mm处加设二个电极作为控制磁开关的开关(图4-2)。
6.根据权利要求1所述的气体渗碳工艺，其特征是排气必须充分，使气氛中CO含量达到预定值，充分排气可以通过长时间来达到，也可采用先抽空然后滴入液态渗剂的方法来达到，排气结束后，将炉封闭，改用粉状固态渗剂，并通过炉压控制装置滴入少量液态渗剂以维持炉压，气氛碳势用氧探头进行单参数测量与控制。
全文摘要
采用固态渗剂的节约易控气体渗碳工艺及设备采用了一种可以取代目前国内外通用於滴注式气体渗碳炉的C-H及C-H-O化合物传统液态渗剂的不带入CO及H专门设计了输送固态渗剂装置，炉压控制装置及气体渗碳炉炉罐并规定了工艺要点。
文档编号C23C8/20GK1102218SQ9311967
公开日1995年5月3日 申请日期1993年10月29日 优先权日1993年10月29日
发明者戚正风 申请人:戚正风