可控氣氛熱處理爐設(shè)備概述-文庫吧資料
2025-03-14 11:08本頁面
【正文】 9 原料氣 混合比 理 論 反 應(yīng) 式 組 成 (%) 注 釋 CO H2 N2 甲 烷 丙 烷 丁 烷 10 CH4+(O2+4N2)→CO+2H 2+2N2 C3H8+(O2+4N2)→3CO+4H 2+6N C4H10+2(O2+4N2)→4CO+5H 2+8N2 20 23 24 40 31 29 40 46 47 實際氣氛中尚含有 ~%CO2 ~%H2O ~%CH4 3）爐內(nèi)吸熱式氣氛發(fā)生器 日、英、美新研制裝有 爐內(nèi)吸熱式氣氛發(fā)生器的密封箱式爐，如圖 103，省去了重新加熱氣體的工序，所用的催化劑的產(chǎn)氣能力比一般催化劑高 4~5倍，產(chǎn)氣溫度為 800~900℃ ，能保證在通常處理溫度下工作，運行成本降低 20%左右 表 105不同原料氣與混合比形成的吸熱式氣氛的組成 30 ? 4）吸熱式氣氛的特性與應(yīng)用： ? 優(yōu)點： 含 CO和 H2較多且含量比較穩(wěn)定，其碳勢在 ~%，改變混合比容易調(diào)節(jié)碳勢。在管路中設(shè)有安全裝置，如火焰逆止閥等，混合氣在 l0001050℃ 的反應(yīng)罐內(nèi)借助鎳基催化劑的作用 28 進行化學(xué)反應(yīng)，生成吸熱式氣氛?？諝饨?jīng)過濾器、流量計進入混合器。 2）制備流程 （點） 圖 102為吸熱式氣氛的制備流程圖。原料氣與空氣的混合氣體在反應(yīng)罐內(nèi)進行化學(xué)反應(yīng)，以丙烷為例，其反應(yīng)式為 2C3 H8+3O2+11 .28N2 → 6CO+8H 2+ Q (1013) 由上式可知，空氣與丙烷的混合比為 (3+):2，當(dāng) 二、制備氣氛的種類 吸熱式氣氛 27 混合比較低時，只靠混合氣自身燃燒反應(yīng)的熱量不能維持燃燒繼續(xù)進行，需要由外部供熱，因此稱吸熱式氣氛。 26 1）制備原理 吸熱式氣氛是原料氣與 ≤理論空氣需要量一半的空氣(n≤)在高溫及催化劑的作用下，不完全燃燒生成的氣氛。 氨氣是呈液態(tài)瓶裝，貯運方便，要求含水分雜質(zhì)要少。制備吸熱式氣氛的原料氣要求含烯烴等雜質(zhì)在 5%以下，純度低易在制備氣氛過程中產(chǎn)生碳黑，影響氣氛質(zhì)量。 25 含硫量很低（＜ %)，很適于制備吸熱式氣氛。這兩種石油氣特點 即把有機液體直接滴入爐內(nèi)，經(jīng)高溫反應(yīng)生成可控氣氛。 各種工業(yè)煤氣由于生產(chǎn)過程的影響，成分不穩(wěn)定，因而制備的可控氣氛也不穩(wěn)定，含硫也較高。一般做為滴注式可控氣氛。木炭氣氛的成分很不穩(wěn)定，只適用于要求不嚴格的工件的保護加熱，如鑄鍛件的退火保護。將空氣通入熾熱的木炭層時產(chǎn)生木炭氣氛，其主要成分是 N2和 CO，還有少量 H2和 CO2。 167。 目前常見的可控氣氛有（ 以原料氣制取可控氣氛分 ）放熱式氣氛 、 吸熱式氣氛 、 滴注式氣氛 、 氨分解氣氛、氨燃燒氣氛、氮基氣氛等 。鋼在 H2— CH4氣氛中將發(fā)生如下脫碳增碳反應(yīng) CH4與 CO的滲碳能力有所不同 ,CH4的滲碳能力強得多，是一種強滲碳劑 ,而 H2有脫碳能力。因此，如果進行既不氧化又不脫碳的光亮熱處理時，則應(yīng)使氣氛中 CO含量保持在相應(yīng)含碳量的鋼的平衡曲線以上，亦即將氣氛的碳勢維持在鋼的相應(yīng)含碳量以上。這是因為在700℃ 以上脫碳反應(yīng)的平衡條件 所需要 CO%含量遠比氧化反應(yīng)為高。在 AK線下方 Fe將發(fā)生氧化反應(yīng) 。 20 圖中 SE線為飽和奧氏體的平衡曲線，位于其下面的是鋼的不同含碳量的平衡曲線。曲線上每個點代表一個平衡狀態(tài)。 氣氛中的碳勢 碳勢是指一定成分的氣氛，在一定溫度下，氣氛與鋼的脫碳增碳反應(yīng)達到平衡時，鋼的含碳量。 （點） 當(dāng) Me和 MexO2皆為化學(xué)純的凝聚相，則反應(yīng)平衡常數(shù)為 KP=1/PO2 (10一 6) 17 CO、 CO H H2O混合氣體中的氧化還原反應(yīng) 當(dāng)爐內(nèi)氣氛同時存在 CO、 CO2 、 H2 、 H2O 時，必須綜合考慮式 (10— 1)和 (10— 3)， ）（ 71021222 ????????PPCOCOOHH KKPPPP— 表示混合爐氣中各組分的分壓。各種氧化物的分解壓是不相同的，并隨溫度的升高而急劇增大，氧化物處于不穩(wěn)定狀態(tài)。 金屬在含氧氣氛中加熱會產(chǎn)生如下反應(yīng) 由此可見，在 1000℃ ，使 Fe不氧化 = . 16 式中， PO2為化學(xué)平衡系中氧的分壓，即金屬氧化物的分解壓。和、的分壓；和、式中：310][][22222222222222????FeOHHOHHOHHOHHOHHOHHPPOHH15 金屬在氣氛中能否被氧化或其氧化物能否自發(fā)分解，一方面取決于金屬氧化物的穩(wěn)定性，可用金屬的分解壓力來表示 。如表數(shù)的氧化還原反應(yīng)平衡常對和體積百分含量。因此，鋼在 CO2— CO氣氛中是否發(fā)生氧化，取決于（ CO） /（ CO2）的比值，即（ CO）和 CO2的相對量，并不是絕對含量。如在1000℃ 時， KP =，即當(dāng) (CO)/(CO2 )=，氧化還原處于平衡狀態(tài)，當(dāng)實際爐氣 (CO/CO2)，為趨于平衡 （ 10— 1）式反應(yīng)向右進行， CO2使 Fe氧化生成FeO, CO2濃度降低，同時 CO濃度增加 ，鋼件氧化。某一溫度下的 kP值，可由實驗測定，也可由熱
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